ASTM A743 CA6NMはマルテンサイトです ステンレス鋼 キャスティンググレードは、高強度を実現するために特別に設計されています, 耐食性, 厳しいサービス環境におけるタフネス.
12〜14％のクロムと3〜4％のニッケル組成, CA6NMは、キャビテーションに対する優れた耐性を提供するバランスのとれた微細構造を実現します, 侵食, 他のマルテンサイトステンレス鋼と比較して優れた溶接性を維持しながら孔食.
この合金は、ハイドロトゥルビンランナーに最適な資料になりました, ポンプインピーラー, オフショアプラットフォームコンポーネント, およびバルブボディ, 構造的信頼性と環境回復力の組み合わせが必須です.
1. ASTM A743 CA6NMとは何ですか?
ASTM A743 CA6NMはaです マルテンサイトステンレス鋼 鋳造 学年 高い機械的強度を必要とする環境でのサービス用に設計されています, 良いタフネス, 中程度から高温腐食抵抗.
「CA」は、ASTM鋳造基準の腐食耐性合金を示します, 「6」は合金シリーズを指します, 「nm」はの存在を示します ニッケルとモリブデン 耐食性の向上.
それはそのために広く認識されています 加工性のバランス, 溶接性, 環境劣化に対する抵抗, マルテンサイトグレードの中でユニークにします.
2. Ca6nmの化学組成
Ca6nmはaです 12% クロム, 4% ニッケル, 0.5% モリブデンマルテンサイトステンレス鋼 結合するために開発されました 強さ, タフネス, および腐食抵抗 単一の鋳造合金で.
その組成は緊密に制御されています ASTM A743/A743M 一貫した冶金パフォーマンスを確保するため.
典型的な化学組成の制限 (% 重量で):
| 要素 | 仕様範囲 (%) | 機能的役割 |
| 炭素 (c) | ≤ 0.06 | 低炭素は炭化物の降水量を最小限に抑えます, 靭性と溶接性の向上. |
| マンガン (Mn) | ≤ 1.00 | 融解中の熱い作業特性と脱酸化を改善します. |
| シリコン (そして) | ≤ 1.00 | デオキシ酸剤として機能します; 過剰な量は靭性を減らす可能性があります. |
| クロム (cr) | 11.5 - 14.0 | 不動態化と腐食抵抗の主要な要素. |
| ニッケル (で) | 3.50 - 4.50 | マルテンサイトを安定させます, タフネスを改善します, ストレス腐食亀裂に対する耐性を高めます. |
| モリブデン (MO) | 0.40 - 1.00 | ピット抵抗を高めます, 特に塩化物を含む環境で. |
| リン (p) | ≤ 0.04 | 腹立を防ぐために低く抑えられました. |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.03 | 低レベルは、靭性と耐食性を維持します. |
| 鉄 (fe) | バランス | 構造強度を提供するマトリックス要素. |
3. 機械 & Ca6nmの物理的特性
CA6NMは、aを提供するように設計されています 強度のバランスの取れた組み合わせ, 延性, そして骨折の靭性, 大規模なセクションでも.
そのプロパティはその結果です 12CR – 4NI – MOマルテンサイト組成 と組み合わせる 制御された熱処理.
典型的な機械的特性
(ASTM A743/A743M要件ごとの値; 実際の結果はセクションサイズに依存します, 熱処理, テスト方向)
| 財産 | 典型的な値 | テスト条件 |
| 抗張力 (rm) | 655–795 MPa (95–115 ksi) | 室温, 強化されたマルテンサイト |
| 降伏強度 (RP0.2) | ≥ 450 MPA (65 KSI) | 同上 |
| 伸長 | ≥ 15% | ゲージの長さ= 50 mm |
| 面積の削減 | ≥ 35% | 室温 |
| Charpy V-Notch Impact Energy | 40-46°Cで–80 J (–50°F) | 縦方向 |
| 硬度 | 207–255 HB (約. 22–26 HRC) | 気性の後 |
| 骨折の靭性 (K_IC) | 〜110–130 MPa・√m | 室温, 細粒の状態 |
典型的な物理的特性
| 財産 | 典型的な値 | メモ |
| 密度 | 7.74 g/cm³ (0.280 lb/in³) | 合金により炭素鋼よりもわずかに低い |
| 弾性率 | 200 GPA (29 ×10秒psi) | 他のステンレス鋼に匹敵します |
| 熱伝導率 | 〜24 w/m・k 100°Cで | 炭素鋼よりも低い; 熱放散に影響します |
| 比熱容量 | 460 j/kg・k | 20°Cで |
| 電気抵抗率 | 0.60 µΩ・m | 炭素鋼よりも高い, 侵食抵抗に有益です |
| 熱膨張係数 | 10.8 ×10⁻⁶ /°C (20–100°C) | マルチメタルアセンブリで考慮する必要があります |
4. 熱処理 & 微細構造制御
CA6NMは、そのパフォーマンスをそのだけでなく導き出します 12% クロム, 4% ニッケル, およびモリブデン化学, からも 正確な熱処理シーケンス それはそのas-cast構造をaに変換します 厳しい, 強化されたマルテンサイト微細構造.
この変換は、合金のターゲットバランスを達成するために不可欠です 強さ, 延性, 耐食性, および寸法の安定性.
標準的な熱処理シーケンス
CA6NM鋳物の典型的な熱処理は、ASTM A743/A743Mガイドラインに従い、セクションの厚さに合わせて調整されています:
ソリューションアニーリング (オーステナイト化):
- 温度: 1010–1050°C (1850–1920°F)
- 目的: 炭化物を溶解し、合金化元素を均質化します. クエンチする前に、完全にオーステナイト構造を生成します.
- 時間を押します: 〜1時間あたり 25 mm (1 インチ) セクションの厚さの, 最小 2 時間.
消光:
- 中くらい: 強制空気または油, キャストセクションのサイズと望ましい冷却速度に応じて.
- 目的: オーステナイトを変換します 低炭素マルテンサイト 歪みと残留応力を最小限に抑えながら.
- 注記: CA6NMのニッケル含有量は、マルテンサイトのスタートを下げます (MS) 温度, 均一な変換を促進します.
焼き戻し:
- 温度: 565–620°C (1050–1150°F) 強度と靭性の標準的なバランスのため.
- 目的: ストレスを軽減します, 延性を改善します, 硬度を22〜26 HRCに調整します.
- 温度の影響: 温度の低下はより高い強度を生み出しますが、衝撃の靭性を減らします; 温度が高いほど、靭性が向上しますが、降伏強度はわずかに低くなります.
微細構造特性
適切に熱処理されたCA6NM鋳造展示:
- 強化されたマルテンサイトマトリックス: 骨折の靭性が良好で高い引張強度と降伏強度を提供する.
- 洗練された穀物サイズ: ニッケルの添加は、オーステナイト化中の粒子の成長を抑制します, エネルギー維持が高くなるのを支援します.
- 分散炭化物: ラスの境界に沿った細い炭化物は、激しく困難を妨げることなく耐摩耗性を改善します.
- 最小限の保持オーステナイト (<5%): 過度の保持されたオーステナイトは、硬度と寸法の安定性を低下させる可能性があります, したがって、冷却速度と抑制サイクルは慎重に制御されます.
5. 鋳造, 機械加工 & 溶接性
ca6nmの値としての値 ハイドロトゥルビン, バルブ, ポンプ合金 化学と熱の治療に依存するわけではありません, しかし、それについても キャスト性, 加工性, 溶接性を修復します.
キャストプロセス
CA6NMは、複数の鋳造法を使用して成功裏に生成できます, メーカーがプロセス機能を一致させることができます, 寸法要件, および生産量.
砂鋳造:
- に最適です 大きい, 厚壁コンポーネント タービンケースなど, ポンプハウジング, のバルブボディ 1–5あなたの範囲.
- 典型的な公差: ±1 mmあたり 100 mm 寸法.
- 表面仕上げ: RA6.3-12.5μm シェイクアウト後.
- 利点: サイズと形状が高い柔軟性; 低から中程度のボリュームの経済的.
インベストメント鋳造 (失われたワックス):
- に最適です 複雑な幾何学 タービンブレードのように, バルブトリム, 滑らかな表面と細かい詳細が重要なランナーセグメント.
- 寸法精度: ±0.1 mm.
- 表面仕上げ: RA1.6-3.2μm, 機械加工手当を削減し、キャスト上の油圧効率を改善します.
遠心鋳造:
- 生成 円筒形またはリング型コンポーネント ポンプスリーブなど, リングを着用します, そしてベアリングシェル.
- 保証します 均一密度 および最小限の分離 - 高圧シーリング表面のために重要.
- 多くの場合、内部の同心性許容度を必要とする部品に使用されます 0.25 mm.
キャスティングイールド率 Ca6nmの場合、一般的に 85% 単純なジオメトリ用, 深いポケットや厚い薄い遷移を備えたより複雑な形状は、 70–75％ キャビティ管理とライザーの設計の制限の縮小により.
加工動作
CA6NMは大幅にです 機械加工が簡単です 完全に硬化したマルテンサイト鋼よりも, 特に 和られた状態 (22–26 HRC).
重要な機械加工メモ:
- 切断速度: カーバイドツーリングを使用した〜30〜50 m/min; まで 80 仕上げパスでコーティングされた炭化物を備えたm/min.
- ツールウェア: 中程度 - ニッケルは靭性を改善しますが、飼料が軽すぎると作業硬化を引き起こす可能性があります.
- クーラントの使用: 表面仕上げの一貫性と熱安定性に推奨されます.
- 寸法安定性: 低い保持されたオーステナイト含有量は、大まかな機械加工後の歪みを最小限に抑えることを意味します.
- 機械加工手当: 3–6 mmは、熱処理後に表面スケールとキャスト肌を除去するために典型的です.
溶接性
Ca6nmはです 従来よりも溶接可能 410 ステンレス により:
- 低炭素含有量 (≤0.06％)
- ニッケルの追加 (〜4％) 冷却中にオーステナイトを安定させます
- 予熱および溶接後の熱処理が適用されるときの水素亀裂のリスクが低い
溶接のベストプラクティス:
- 予熱: 150–250°C (300–480°F) 熱勾配と水素亀裂リスクを減らすため.
- フィラー金属選択: マッチングコンポジションフィラー (例えば。, GTAW/GMAWの場合はAWS ER410NIMOまたはSMAWのE410nimo) 強度と腐食抵抗を維持するため.
- インターパス温度: < 250 °C (480 °F) 隣接する隣接する熱に過度の熱意を抱いていることを避けるため.
- 溶接後の熱治療 (PWHT): 565〜620°Cでのローカルまたはフル焼き上げ (1050–1150°F) 靭性と硬度の均一性を回復するため.
溶接の修理:
- 多孔性または表面欠陥を修正するために、大型ハイドロトゥルビンランナーまたはバルブボディによく見られます.
- 成功は、溶接パラメーターの厳密な制御に依存します, 関節の清潔さ, およびPWHTアプリケーション.
6. 耐食性: 水性環境に合わせて調整されています
CA6NMの腐食抵抗は設計されています 淡水, 海水, および軽度の化学環境, 炭素鋼や低合金鋳物よりもはるかに耐性を高める, 特定のシナリオでいくつかのオーステナイトグレードと競争します:
- 淡水と蒸気: 酸化クロム層は淡水の酸化と孔食に抵抗します (例えば。, 川の水, クーラントシステム) 腐食率 <0.02 MM/年.
また、200〜300°Cで湿った蒸気に耐えます, 発電所のコンポーネントの重要な特性. - 海水: モリブデンの添加により、塩化物誘発性の孔食に対する耐性が高まります.
海水浸漬試験で, CA6NMは、0.05〜0.1 mm/年の腐食率を示します 410 ステンレス鋼 (0.2–0.3 mm/year) しかし、わずかに少ない 316 (0.01–0.03 mm/year). - 軽度の化学物質: 希釈酸に耐えます (例えば。, 5% 硫酸), アルカリ (例えば。, 10% 水酸化ナトリウム), および石油製品, 油田バルブや化学処理ポンプに適しています.
制限が存在します: CA6NMは強酸には推奨されません (例えば。, 37% 塩酸) または高塩化物環境 (例えば。, とのブラインズ >10% NaCl), CF8Mのようなオーステナイトグレード (316 同等) パフォーマンスを向上させます.
7. Ca6nmの典型的なアプリケーション
ASTM A743 CA6NM 高強度, 低温での優れたタフネス, 腐食に対する抵抗, キャビテーション, と侵食 それを頼りにする素材にします 重要な油圧, 海兵隊, およびエネルギーセクターコンポーネント.
| アプリケーションセクター | 典型的なコンポーネント | CA6NMで満たされた主要なパフォーマンス要件 |
| 水力発電 | タービンランナー (カプラン, フランシス, バルブ), ウィケットゲート, ガイドベーン, リングを滞在します | 高いキャビテーション抵抗, 侵食抵抗, 低温での靭性 |
| 海兵隊 & 沖合 | プロペラブレード, ハブ, ラダーストック, ポンプシャフト, 海水バルブボディ | 海水腐食抵抗, 良い疲労強度, 低磁性透過性 |
| 油 & ガス | 海底ポンプインピーラー, 袖, ゲート/グローブ/チェックバルブトリム, チョークバルブ | 塩化物ストレス腐食抵抗, 侵食抵抗, 高強度 |
| 産業用ポンプ | 遠心ポンプインペラ, リングを着用します, ケーシング, ディフューザープレート | 耐摩耗性, 汽水と化学物質の耐食性 |
| 淡水化植物 | 高圧ポンプシャフト, インペラ, シーリングリング | 塩化物誘発性の孔食に対する耐性, 寸法安定性 |
| 潮 & 再生可能エネルギー | 潮のタービンブレード, ハブ, シャフト | 浸食と塩化物耐性耐性の組み合わせ, 長期的な耐久性 |
| 防衛 / 海軍 | 潜水艦プロペラ, シャフトライナー, ステアリングギアコンポーネント | 低磁気署名, キャビテーション抵抗, 機械的信頼性 |
8. 比較: CA6NM対CA15 (410), 17-4ph, 二重 2205
| 財産 / 特徴 | Ca6nm (ASTM A743) | CA15 (410 ss) (ASTM A743) | 17-4ph (ASTM A747 CB7CU-1) | 二重 2205 (ASTM A890グレード4A) |
| タイプ / 微細構造 | マルテンサイト (低c, 12cr + で) | マルテンサイト (高c, 12cr) | 沈殿硬化マルテンシトティック | フェライティックアウスト酸塩 (二重) |
| 典型的な構成 (wt％) | c≤ 0.06, CR 11.5–14, 3.5-4.5で, MO 0.4–1.0 | CR 11.5–14, ≤ 1.0, c 0.15 | c≤ 0.07, CR 15–17, 3-5で, Cu 3–5 | c≤ 0.03, CR 21–23, 4.5-6.5です, MO 2.5–3.5 |
| 抗張力 (MPA) | 655–760 | 550–690 | 930–1,100 | 620–880 |
| 降伏強度 (MPA) | 450–550 | 350–450 | 725–1,035 | 450–620 |
| 伸長 (%) | 15–20 | 10–15 | 8–12 | 20–25 |
| 硬度 (HB) | 200–240 | 180–230 | 300–360 | 220–270 |
| 0°Cでの靭性 (j) | 素晴らしい (≥ 40) | 公平 (10–20) | 適度 (20–30) | 素晴らしい (≥ 60) |
| 耐食性 | 新鮮/海水で良い, キャビテーションに抵抗します | 公平, 塩化物に穴を開ける傾向があります | 良い, しかし、重度の塩化物環境用ではありません | 優れた塩化物と孔食耐性 |
| キャビテーション抵抗 | 高い | 低い | 中くらい | 高い |
| 熱処理 | ソリューションアニール + 気性 | 抑制のみ | 解決 + エージング | ソリューションアニールのみ |
| キャスト性 | 良い, 砂に適しています & 投資キャスティング | 砂の鋳造に適しています | 適度, 降水硬化により、より複雑です | 適度, 正確な制御が必要です |
| 溶接性 | 良い, しかし、熱治療前/後の治療が必要です | 適度, ひびが入りやすい | 良い, しかし、溶接後の老化が必要です | 良い, メタリック間に敏感です |
| 加工性 | 適度 | 良い | 公平 | 適度 |
| コストレベル | 中くらい | 低い | 高い | 高い |
| 典型的なアプリケーション | 油圧タービン, ポンプインピーラー, 海洋プロペラ | 一般的なポンプ部品, 低デューティバルブ | 航空宇宙, 高強度シャフト | オフショア構造, 淡水化装置 |
9. 一般的な同等物
CA6NMの強度のユニークなバランス, タフネス, 腐食抵抗は、いくつかの関連するマルテンサイトステンレス鋼の間にそれを配置します. 他の標準またはグレードに同等の一般的なものが含まれます:
- US J91660: Ca6nmの統一番号システムの指定.
- ASTM A297タイプCA6NM: 同様の鋳物の代替ASTM指定.
- で 1.4528 / x12crnisi17-7: 欧州同等のマルテンサイトステンレス鋼グレード, キャストまたは鍛造で使用されます.
- 彼はsus630: 日本の同等の沈殿ステンレス鋼を硬化させます, 微細構造は異なりますが、いくつかの同様のアプリケーションを共有しています.
- CA15 (ASTM A743 CA15): 同様の化学的であるが、機械的および靭性プロファイルが異なる高いカーボンマルテンサイトグレード.
10. 結論
ASTM A743 CA6NMはaを提供します 実証済みの強さのバランス, 耐食性, とタフネス これにより、回転機械と海洋/オフショアアプリケーションを要求する上で不可欠になります.
溶接性とキャビテーション抵抗の向上により、サービス寿命が長くなり、メンテナンスのダウンタイムが短縮されます。 深刻な環境の費用対効果の高い選択.
FAQ
Ca6nm磁気です?
はい, それはマルテンサイトであり、磁気特性を示します.
Ca6nmは海水浸漬に適しています?
いいえ - 腐食率を積みます (0.1–0.2 mm/year) 長期の海水曝露には適さない. デュプレックスを使用します 2205 その代わり.
CA6NMの最高温度はどれくらいですか?
最大400°Cまでの有用な強度を保持します. 500°C以上, 酸化と軟化が発生します; より高い温度にニッケルベースの合金を使用します.
CA6NMは食品加工で使用できますか?
いいえ - 耐性耐性耐性と酸性食品の孔食の可能性はオーステナイト様式を作ります (例えば。, CF8) より良い.
CA6NMは、強度が17-4phとどのように比較されますか?
17-4pHはより高い引張強度を提供します (860–1100 MPa) しかし、キャスト可能ではありません; CA6NMは、複雑な鋳物に優先されます.
CA6NM鋳物の典型的なリードタイムは何ですか?
4 - 砂の鋳物の場合は8週間; 6–12週間の投資鋳造 (カビの作成により).
