1. Perkenalan
CD4MCU (umumnya disuplai dengan spesifikasi baja tuang seperti ASTM A890 Grade 1A untuk pengecoran duplex dengan nomor UNS J93370) is a purpose-engineered duplex stainless casting that combines high strength, elevated resistance to localized corrosion, and good erosion/cavitation resistance.
Its chemistry (high chromium, Molybdenum, copper and nitrogen with moderate nickel) and two-phase (ferit + Austenite) microstructure make CD4MCu a popular choice for demanding wet-service rotating components (impeler, selongsong pompa), katup, and other cast hardware where chloride exposure, erosion or mechanical load are present.
2. Apa itu Baja Tahan Karat CD4MCu?
CD4MCu is a rangkap (feritik -austenitik) baja tahan karat grade provided principally in cast product forms.
It is formulated to give a balanced duplex microstructure (≈ 35–55% ferrite typical in well-processed castings) that yields high yield strength, good toughness and significantly improved resistance to pitting, crevice corrosion and chloride stress-corrosion cracking relative to conventional austenitic cast grades (MISALNYA., CF8M/316 cast).
Huruf “Cu” dalam penunjukannya mencerminkan penambahan tembaga yang disengaja (≈ 2,7–3,3% berat) yang meningkatkan ketahanan terhadap bahan kimia pereduksi dan erosi tertentu serta meningkatkan kinerja dalam lingkungan kavitasi atau bubur.
Fitur
- Kekuatan mekanik tinggi (menghasilkan hasil yang jauh lebih tinggi daripada coran CF8M/316).
- Peningkatan ketahanan terhadap korosi lokal (Mo dan N meningkatkan PREN; tembaga meningkatkan perilaku dalam beberapa kimia pereduksi).
- Ketahanan erosi/kavitasi yang baik untuk memutar komponen basah.
- Kemampuan cast untuk geometri kompleks (impeler, gulungan, tubuh katup).
- Kemampuan las yang baik ketika prosedur yang memenuhi syarat dan pengisi yang cocok digunakan.
- Struktur mikro dupleks seimbang memberikan ketangguhan yang tahan terhadap kerusakan sekaligus meningkatkan ketahanan lelah dibandingkan banyak austenitik.
3. Komposisi Kimia Khas Baja Tahan Karat CD4MCu
| Elemen | Kisaran khas (wt.%) | Peran / komentar |
| C | ≤ 0.04 | Tetap rendah untuk menghindari presipitasi karbida |
| Cr | 24.5 - - 26.5 | Pembentuk film pasif primer; kunci ketahanan korosi secara umum |
| Di dalam | 4.5 - - 6.5 | Mantan Austenit; membantu keseimbangan dupleks |
| Mo | 1.7 - - 2.5 | Memperkuat ketahanan lubang/celah |
Cu |
2.7 - - 3.3 | Meningkatkan ketahanan terhadap pereduksi asam, perilaku kavitasi/erosi |
| N | 0.15 - - 0.25 | Penguat dan penguat PREN yang kuat |
| M N | ≤ 1.0 | Deoxidizer/bantuan pemrosesan |
| Dan | ≤ 1.0 | Ketahanan terhadap deoksidasi dan oksidasi |
| P | ≤ 0.04 | Kontrol pengotor |
| S | ≤ 0.03 | S rendah untuk kesehatan |
| Fe | Keseimbangan | Elemen matriks (ferit + Austenite) |
4. Sifat Mekanik — CD4MCu (ASTM A890 Kelas 1A)
Di bawah ini adalah fokusnya, presentasi tingkat teknik dari perilaku mekanis khas CD4MCu dalam kondisi pasokan biasa (pemeran, solusi-anil, air- atau didinginkan dengan udara seperti yang ditentukan oleh pengecoran).
Suhu kamar (khas) sifat mekanik — CD4MCu cor yang dianil larutan
| Milik | Kisaran khas (DAN) | Kisaran khas (imperial) | Komentar |
| Kekuatan tarik, Rm | 650 - - 780 MPa | 94 - - 113 ksi | Tergantung pada ukuran bagian dan praktik pengecoran; bagian yang lebih berat cenderung lebih rendah. |
| 0.2% bukti / Menghasilkan, RP0.2 | 450 - - 550 MPa | 65 - - 80 ksi | Gunakan nilai panas spesifik untuk perhitungan tegangan ijin. |
| Pemanjangan, A (%) | 15 - - 25 % | - - | Diukur pada benda uji standar; berkurang dengan bagian yang lebih berat dan cacat pengecoran. |
| Pengurangan luas, Z (%) | 30 - - 40 % (khas) | - - | Indikasi terjadinya patah ulet ketika kualitas tuang tinggi. |
kekerasan brinell (HBW) |
220 - - 280 HB | ≈ 85 - - 110 HRB | Kekerasan yang lebih tinggi berkorelasi dengan kekuatan yang lebih tinggi tetapi mungkin menandakan masalah mikrostruktur jika melebihi perkiraan. |
| Modulus elastisitas, E | ≈ 190 - - 205 IPK | ≈ 27.6 - - 29.7 ×10³ksi | Gunakan ~200 GPa untuk perhitungan kekakuan kecuali data pemasok berbeda. |
| Charpy V-Notch, CVN (kamar T) | Khas Bagus; tentukan apakah fraktur kritis (MISALNYA., ≥ target 20–40 J) | - - | CVN adalah panas- dan bergantung pada bagian; memerlukan uji pemasok jika ketangguhan sangat penting. |
| Kelelahan (panduan) | Ketahanan (spesimen halus) ≈ 0,30–0,45×Rm | - - | Sangat bergantung pada permukaan akhir, cacat casting, tegangan sisa dan geometri detail. Pengujian komponen direkomendasikan. |
5. Sifat Fisik dan Termal Baja Tahan Karat CD4MCu
| Milik | Nilai perwakilan |
| Kepadatan | ≈ 7.80 - - 7.90 g · cm⁻³ |
| Konduktivitas termal (20 ° C.) | ≈ 12 - - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Panas spesifik (20 ° C.) | ≈ 430 - - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Koefisien ekspansi termal (20–100 ° C.) | ≈ 12.0 - - 13.5 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Modulus elastisitas (E) | ≈ 190 - - 205 IPK |
| Meleleh/padat (kira -kira.) | ~1375 – 1450 ° C. (bergantung pada paduan) |
6. Kinerja korosi
- Pitting & celah: Mo dari CD4MCu + N + Cr yang tinggi memberikan ketahanan yang kuat; PREN pada suhu rendah 30an membuatnya cocok untuk air payau, banyak sistem air pendingin dan aliran proses yang mengandung klorida pada suhu sedang.
- SCC (retak korosi tegangan klorida): struktur mikro dupleks dan fraksi austenit yang lebih rendah menghasilkan resistensi yang lebih besar menjadi klorida SCC dibandingkan nilai cor austenitik pada umumnya;
Namun, SCC masih dapat terjadi pada kombinasi klorida yang parah, suhu dan tegangan tarik. - Erosi-korosi / kavitasi: penambahan tembaga dan kekuatan tinggi meningkatkan ketahanan terhadap korosi yang dibantu erosi dan lubang kavitasi; inilah sebabnya CD4MCu digunakan untuk impeler dan pompa lumpur.
- Mengurangi asam: CD4MCu lebih toleran dibandingkan 316 dalam beberapa cairan yang sedikit mereduksi, tetapi asam pereduksi panas pekat mungkin memerlukan bahan dengan paduan lebih tinggi atau bahan dasar nikel.
- Batas suhu: untuk layanan klorida jangka panjang lebih memilih paparan pada atau di bawah tingkat yang divalidasi oleh pemeriksaan laboratorium; pada suhu tinggi laju korosi umum dan kerentanan serangan lokal meningkat.
7. Karakteristik Pengecoran Baja Tahan Karat CD4MCu
CD4MCu biasanya dikirimkan sebagai investasi atau cetakan pasir komponen.
Pertimbangan casting utama:
- Solidifikasi dan penyusutan: perkirakan penyusutan linier tipikal berkisar antara ~1,2–2,0% — gunakan faktor penyusutan pengecoran untuk desain pola. Pemadatan terarah dan riser yang ditempatkan dengan benar menghindari penyusutan rongga.
- Kontrol leleh: peleburan induksi terkontrol, degassing argon dan filtrasi keramik mengurangi gas dan inklusi; peleburan vakum atau ESR dapat digunakan untuk pengecoran integritas tertinggi.
- Cacat pengecoran yang umum: porositas gas, Rongga penyusutan, inklusi non-logam dan penutupan dingin — dicegah dengan gerbang yang benar, penyaringan, degassing dan kontrol tuang.
- Perlakuan panas pasca cor: Solusi Anneal (lihat bagian 8) diperlukan untuk mencapai keseimbangan dupleks yang diinginkan dan melarutkan fase terpisah. PANGGUL (pengepresan isostatik panas) dapat digunakan untuk kritis, bagian berintegritas tinggi untuk menutup porositas internal.
- Pemesinan tunjangan & toleransi: menyediakan stok permesinan yang realistis (MISALNYA., 2– Tunjangan roughing sebesar 6 mm; lebih sedikit untuk pengecoran investasi) dan tentukan permukaan kritis yang dikerjakan.
8. Pembuatan, Perlakuan panas, dan Praktik Terbaik Pengelasan
Perlakuan panas
- Solusi Anneal setelah casting (kisaran suhu tipikal sekitar 1040–1100 °C; spesifikasi pengecoran yang tepat harus diikuti) dengan pendinginan cepat untuk mengunci struktur mikro dupleks yang seimbang dan melarutkan endapan yang tidak diinginkan.
Beberapa sumber menyarankan perlakuan panas sekitar ~1900 °F (~1038 °C) diikuti dengan pendinginan untuk nilai dupleks cor; ikuti lembar data pemasok/pengecoran untuk mengetahui suhu/penahanan/pendinginan yang tepat.
Pengelasan
- Kemampuan lasnya bagus, namun pengendalian itu penting: menggunakan prosedur pengelasan yang memenuhi syarat (WPS/WPQ), logam pengisi yang cocok yang dirancang untuk kimia dupleks, mengontrol suhu interpass, dan membatasi masukan panas untuk menjaga keseimbangan fasa di HAZ.
- Anneal solusi pasca pengelasan: tidak selalu dapat diterapkan untuk rakitan yang telah selesai; jika tidak memungkinkan, pilih paduan pengisi yang sesuai dan minimalkan tingkat HAZ untuk menjaga ketahanan korosi lokal.
Pemesinan & pembentukan
- Kemampuan mesin CD4MCu sedang; menggunakan perkakas karbida, umpan dan cairan pendingin yang sesuai.
Nilai dupleks lebih kuat dari austenitik sehingga diharapkan keausan pahat lebih tinggi. Pembentukan dingin terbatas dibandingkan dengan austenitik ulet; gambar desain yang sesuai.
Persiapan Permukaan & Pasifan
- Setelah pengelasan/perbaikan hilangkan warna panas dan acar sesuai kebutuhan, dan kemudian dipasifkan dengan proses pasivasi nitrat atau sitrat untuk mengembalikan lapisan pasif yang seragam.
9. Aplikasi Industri CD4MCu (ASTM A890 Kelas 1A)
CD4MCu banyak digunakan di mana geometri cor, diperlukan peningkatan kekuatan dan peningkatan ketahanan korosi/erosi lokal:
- Komponen pompa: impeler, volute dan selubung untuk air laut, air payau, layanan air pendingin dan bubur.
- Tubuh katup & memangkas: katup kontrol dan isolasi di lepas pantai, desalinasi, kimia, dan sistem pembangkit listrik.
- Desalinasi & peralatan osmosis balik: perangkat keras dan perlengkapan berputar yang terkena klorida dan kondisi sementara.
- Bubur & kertas dan peralatan pertambangan: pompa lumpur dan komponen yang rentan aus.
- Proses kimia & Sistem Pendinginan: di mana kadar klorida dan beban mekanis digabungkan.
10. Keuntungan & Batasan
Keunggulan Inti CD4MCu (ASTM A890 Kelas 1A)
- Kekuatan seimbang dan resistensi korosi: Kekuatan hasil dua kali lipat dari 316L dengan ketahanan korosi yang sebanding atau unggul dalam media klorida dan asam.
- Kinerja layanan asam yang unggul: Sesuai dengan NACE MR0175, menjadikannya ideal untuk lingkungan yang mengandung H₂S.
- Castability yang sangat baik: Cocok untuk komponen berbentuk kompleks yang sulit dibuat melalui proses tempa.
- Efektivitas biaya: 30–50% lebih murah dibandingkan paduan berbahan dasar nikel (MISALNYA., Hastelloy C276) sambil menawarkan ketahanan korosi yang serupa di lingkungan sedang.
- Pakai ketahanan: Penambahan tembaga meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan erosi, memperpanjang masa pakai dalam aplikasi penanganan fluida.
Keterbatasan Utama CD4MCu (ASTM A890 Kelas 1A)
- Kompleksitas pengelasan: Memerlukan kontrol masukan panas yang ketat dan PWHT wajib, meningkatkan biaya fabrikasi dibandingkan dengan baja austenitik.
- Pembatasan suhu: Tidak cocok untuk servis berkelanjutan di atas 450°C karena pembentukan fase σ.
- Sensitivitas terhadap elemen sisa: MN tinggi (>0.8%) atau kotoran Sn/Pb mengurangi ketahanan korosi dan meningkatkan risiko retak.
- Daktilitas lebih rendah dibandingkan baja austenitik: Pemanjangan (16–24%) lebih rendah dari 316L (≥40%), membatasi penggunaan dalam aplikasi deformasi tinggi.
11. Analisis komparatif — CD4MCU dibandingkan paduan serupa
Nilai-nilai bersifat representatif, hanya untuk penyaringan dan penyusunan spesifikasi — selalu gunakan MTR pemasok, lembar data pabrikan dan data pengujian khusus aplikasi untuk seleksi akhir.
| Aspek / Paduan | CD4MCU (dupleks cor) | CF8M / Pemeran 316 (Austenitic) | Rangkap 2205 (ditempa) | Berbasis nikel (MISALNYA., C-276) |
| Sorotan komposisi | Kr ~24,5–26,5; Pada ~4,5–6,5; Bulan ~1,7–2,5; Cu ~2,7–3,3; N ~0,15–0,25 | Kr ~16–18; Pada ~10–14; Bulan ~2–3 (CF8M) | Kr ~21–23; Pada ~4–6,5; Bulan ~3; N ~0,08–0,20 | Ni dan Cr yang sangat tinggi; Mo yang substansial (dan paduan lainnya) |
| PREN yang khas (penyaringan) | ~ 30–35 (tergantung pada Mo/N) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (bervariasi dengan paduan) |
| Mekanik representatif (Rm / RP0.2) | Rm 650–780 MPa; Rp0,2 450–550 MPa | Rm ≈ 480–620 MPa; Rp0,2 ≈ 170–300 MPa | Rm ≈ 620–880 MPa; Rp0,2 ≈ 400–520 MPa | Variabel RM (seringkali 500–900 MPa); Rp0,2 tergantung kelas |
| Resistensi klorida SCC | Bagus (lebih baik dari CF8M; manfaat dupleks) | Sedang — rentan dalam kondisi panas/tekanan | Sangat bagus (salah satu pilihan stainless terbaik untuk SCC) | Umumnya bagus sekali (dirancang untuk kimia ekstrem) |
Pitting / resistensi celah |
Tinggi (Mo + N + Cr; PREN ~30an) | Sedang | Sangat tinggi | Bagus sekali |
| Erosi / resistensi kavitasi | Bagus (Cu + kekuatan yang lebih tinggi meningkatkan kinerja) | Sedang | Bagus (kekuatan yang lebih tinggi membantu) | Variabel — bergantung pada tingkatan; sering dipilih untuk korosi daripada erosi |
| Kemampuan cast / bentuk produk | Sangat baik sebagai coran (impeler, gulungan, tubuh katup) | Bagus sekali (bentuk cor tersedia secara luas) | Terutama ditempa (piring, batang, pipa); beberapa dupleks cor ada tetapi lebih kompleks | Ditempa dan dilemparkan; pengecoran mungkin dilakukan tetapi mahal |
| Kemampuan las & perilaku HAZ | Baik — memerlukan prosedur yang memenuhi syarat dan pengendalian HAZ | Bagus sekali (316 pemaaf) | Dapat dilas tetapi memerlukan kontrol ketat untuk menjaga keseimbangan dupleks | Dapat dilas dengan prosedur yang berkualitas; pilihan pengisi penting |
| Kelompok biaya tipikal (bahan) | Menengah-tinggi (kurang dari kebanyakan paduan Ni) | Lebih rendah (ekonomis) | Menengah-tinggi (mirip dengan CD4MCu atau lebih tinggi untuk spesifikasi tinggi) | Tinggi (paduan premium) |
Aplikasi khas |
Impeler, selongsong pompa, badan katup untuk air payau/laut, pompa bubur, desalinasi, air pendingin | Perpipaan proses umum, tank, peralatan sanitasi, layanan klorida sedang | Di lepas pantai, desalinasi, layanan klorida kekuatan tinggi, sistem tekanan | Reaktor kimia, layanan asam/klorida ekstrim, tingkat keparahan korosi yang sangat tinggi |
| Kapan harus memilih | Membutuhkan bagian cor yang rumit dengan kekuatan tinggi, pitting/SCC yang baik dan ketahanan terhadap erosi dengan biaya yang moderat | Proyek berbasis biaya di mana paparan klorida rendah–sedang dan kesederhanaan fabrikasi diinginkan | Ketika diperlukan ketahanan dan kekuatan klorida tertinggi dan bentuk tempa dapat diterima | Ketika bahan kimia atau suhu servis melebihi kemampuan tahan karat/dupleks dan biaya siklus hidup sesuai dengan harga premium |
12. Kesimpulan
CD4MCU (ASTM A890 Grade 1A bila ditentukan dalam bentuk dupleks cor) merupakan pilihan yang menarik secara teknis untuk komponen cor yang berputar dan mengandung tekanan pada bantalan klorida, layanan erosif atau kavitasi.
Struktur dupleksnya, kandungan molibdenum dan nitrogen menghasilkan ketahanan lubang yang kuat dan toleransi SCC, sementara tembaga dan kekuatan tinggi meningkatkan ketahanan terhadap erosi dan kerusakan mekanis.
Untuk mewujudkan keunggulan paduan tersebut, praktik pengecoran yang disiplin, anil solusi yang terdokumentasi, pengelasan yang berkualitas dan NDE yang tepat sangat penting.
Dimana bahan kimia atau suhu servis melebihi kemampuan CD4MCu, nilai tempa dupleks atau paduan berbasis nikel harus dievaluasi.
FAQ
Apa yang dimaksud dengan “CD4MCu”.?
Ini menunjukkan tingkat pengecoran tahan karat dupleks dengan fitur komposisi (Cr, Mo, Cu dan N) disetel untuk pitting yang lebih baik, SCC dan ketahanan terhadap erosi. Biasanya disediakan sebagai ASTM A890 Grade 1A dalam spesifikasi dupleks cor.
Apa perbedaan antara CD4MCu dan 2205 dupleks stainless steel?
CD4MCu is a pemeran paduan dupleks yang dioptimalkan untuk fabrikasi komponen kompleks, dengan penambahan tembaga untuk meningkatkan pengurangan ketahanan asam.
2205 adalah a ditempa paduan dupleks dengan kandungan nitrogen lebih tinggi (0.14–0,20% berat) untuk stabilisasi austenit.
Padahal keduanya memiliki nilai PREN yang serupa (~34), CD4MCu lebih disukai untuk casting, Dan 2205 digunakan untuk produk palsu (piring, pipa).
Apakah CD4MCu cocok untuk air laut?
Ya — CD4MCu banyak digunakan untuk air laut, aplikasi air payau dan air pendingin; Namun, tentukan penyaringan laboratorium dan tunjangan korosi untuk layanan perendaman atau zona percikan jangka panjang.
Bisakah CD4MCu dilas di lapangan?
Ya — tetapi pengelasan memerlukan prosedur yang memenuhi syarat, logam pengisi dupleks yang cocok, masukan panas yang terkontrol dan pembersihan/pasivasi pasca-pengelasan. Untuk majelis kritis, pertimbangkan pra-kualifikasi dan tes kupon yang dilas.
Bagaimana CD4MCu dibandingkan dengan 316 casting?
CD4MCu menawarkan kekuatan yang lebih tinggi dan ketahanan terhadap korosi lokal dan SCC yang jauh lebih baik dibandingkan coran CF8M/316 — memungkinkan masa pakai yang lebih lama pada bahan yang mengandung klorida, lingkungan yang erosif.
