1. 導入
CF8M ステンレス鋼 鋳造オーステナイトステンレス鋼合金です, ASTM A351の下で標準化されています, A743, およびA744, UNS指定J92900を使用.
それは本質的に錬金術に相当するキャストです 316 ステンレス鋼, モリブデンを組み込む (MO) クロムニッケルに (cr-nie) 局所腐食に対する耐性の強化を提供するマトリックス.
20世紀半ばに、費用対効果の高い産業需要の増加とともに浮上, 腐食耐性材料,
CF8Mステンレス鋼はその後、化学処理を含む用途で選択の材料になりました, 海洋暴露, 食品グレードの環境.
CF8Mを際立たせるのは、鋳造性と高性能腐食抵抗と機械的強度を組み合わせるユニークな能力です。特徴は、単一の合金で同時に見られることはあまりありません.
2. 化学組成 & 微細構造
CF8Mの化学組成は、特定の機械的および腐食耐性パフォーマンスベンチマークを満たすために緊密に制御されています. 典型的な公称組成を以下に示します:
| 要素 | 重さ % |
|---|---|
| 炭素 (c) | ≤ 0.08 |
| マンガン (Mn) | ≤ 1.5 |
| シリコン (そして) | ≤ 2.0 |
| リン (p) | ≤ 0.04 |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.04 |
| クロム (cr) | 18.0–21.0 |
| ニッケル (で) | 9.0–12.0 |
| モリブデン (MO) | 2.0–3.0 |
| 鉄 (fe) | バランス |
冶金の観点から, ステンレス鋼のCF8Mは、完全にオーステナイトマトリックスを備えています (FCC構造), 極低温でも優れたタフネスを保証します.
制御された量のデルタフェライト (3–10％) しばしば微細構造に存在して、固化中の熱い亀裂を防ぐ, 特に厚い鋳物で.
この二重相構造は、溶接性と機械的安定性にも貢献しています.
モリブデンの追加は、金属間相形成の抑制に重要な役割を果たし、孔食と隙間の腐食に対する耐性を高めます.
低炭素含有量 (≤ 0.08%) 穀物境界での炭化物の沈殿のリスクを減らします, したがって、顆粒間腐食に対する耐性が改善されます.
3. 規格 & 同等
CF8Mは、さまざまなグローバルコードで標準化されています, クロスマーケットの適用性を確保します:
| 標準 | 指定 |
|---|---|
| ASTM | A351/A743/A744 CF8M |
| 私たち | J92900 |
| で | 1.4408 (GX5CRNIMO19-11-2) |
| ISO | x5crnimo17-12-2 |
| 彼はそうです (キャスト) | SCS14 |
それは錬金術に直接匹敵します 316 ステンレス鋼 (US S31600), キャストバージョンには、フェライトの含有量と機械的許容範囲がわずかに異なる場合がありますが.
4. CF8Mステンレス鋼の機械的および物理的特性
| 財産 | 価値 / 範囲 |
|---|---|
| 抗張力 (UTS) | 485–620MPA |
| 降伏強度 (0.2% オフセット) | 205–275MPA |
| 骨折での伸び | ≥30％ |
| ブリネルの硬度 (HB) | 150–200 |
| シャルピー衝撃の靭性 (Rt) | ≥60j |
| 疲労制限 (10⁷サイクル) | 〜200mpa |
| 密度 | 〜7.98g/cm³ |
| 熱伝導率 (100 °C) | 〜16W/m・k |
| 熱膨張 (20–100°C) | 16.5 ×10⁻⁶/k |
| 比熱容量 | 〜500j/kg・k |
| 電気抵抗率 (20 °C) | 〜0.74µΩ・m |
| 弾性率 | 〜193gpa |
| 磁性透過性 | 〜1.02 (非磁気) |
| 融解範囲 | 〜1370–1400°C |
| 線形収縮 (キャスト) | 1.8–2.2％ |
5. ステンレス鋼の腐食抵抗CF8M
CF8Mステンレス鋼はそのことで知られています 未解決の腐食抵抗, 特に 塩化物が豊富です, 酸性, そして 海洋環境.
これは、その慎重にバランスの取れた構成によるものです, 含む モリブデン (2.0–3.0％),
これは大幅に強化されます ピッティング抵抗 そして 隙間腐食 抵抗, それを適切な選択にします 重要な産業用アプリケーション.
一般的な腐食抵抗
CF8M展示 優れた抵抗 に 一般的な腐食 さまざまな環境で, 含む 軽度の酸 そして 塩化物溶液.
合金 クロム コンテンツフォームa 保護酸化物層 その表面, これはさらなる劣化を防ぎます.
これにより、CF8Mが使用するのに理想的になります 化学反応器, 熱交換器, そして 配管システム にさらされる 希釈酸 または 攻撃的な化学物質.
ピッティングおよび隙間腐食抵抗
The ピッティング抵抗相当数 (木材) CF8Mのものは通常です 23–25, これは、その高い抵抗を示しています 局所腐食 のような ピッティング そして 隙間腐食 で 塩化物環境.
に比べて CF8 (304 キャスト), 周りのプレンがあります 17, CF8Mは、非常に攻撃的な環境でそれを上回ります 海水 または 化学処理ソリューション.
例えば, 海水暴露テストで, CF8Mコンポーネントは影響を受けませんでした ピッティング または 隙間腐食 オーバーのために 6ヶ月, その間 CF8 3か月未満で大幅な腐食を示しました.
ストレス腐食亀裂 (SCC) 抵抗
CF8Mステンレス鋼があります 優れた抵抗 に ストレス腐食亀裂 (SCC), 特に 塩化物を含む環境, その低炭素含有量とモリブデンの存在のため.
一方、すべてのオーステナイトステンレス鋼はSCCの影響を受けやすいです, CF8Mはより良いパフォーマンスを発揮します CF8 (304 キャスト), 塩化物が豊富な溶液のストレスの下で割れやすい.
CF8Mがさらされたテストで 高い引張応力 そして 塩化物環境, 合金が表示されました ひび割れはありません, 一方 CF8 同様の条件下で数週間以内に可視亀裂を示しました.
これにより、CF8Mはアプリケーションに適しています 海洋環境, 化学処理, そして 配管システム 高い引張応力にさらされます.
他のステンレス鋼合金との比較
に比べて CF8 (304 キャスト) そして CF3M (316lキャスト), CF8M展示 優れた腐食抵抗 孔食などのさまざまな要因にわたって, 隙間腐食, および一般的な腐食.
の追加 モリブデン CF8Mの抵抗を増加させます 塩化物による孔食, aを提供します より信頼できます 対処する業界向けのオプション 海水 または 化学曝露.
これが簡単な比較です:
| 財産 | CF8M | CF8 (304 キャスト) | CF3M (316lキャスト) |
|---|---|---|---|
| MOコンテンツ | 2.0–3.0％ | なし | 2.0–3.0％ |
| ピッティング抵抗 (木材) | 23–25 | 17 | 23–25 |
| 一般的な腐食 | 素晴らしい | 適度 | 素晴らしい |
| 隙間腐食 | 素晴らしい | 貧しい | 素晴らしい |
| ストレス腐食亀裂 | 良い | 貧しい | 良い |
CF8Mの ピッティング抵抗, 一般的な腐食抵抗, そして 応力腐食亀裂抵抗 すべてより著しく優れています CF8 (304 キャスト), 同等のパフォーマンスを維持していますが CF3M (316lキャスト).
これはそれを作ります 優先素材 厳しい環境で 耐食性 最も重要です.
硫黄を含む酸に対する耐性
ステンレス鋼のCF8Mは特に耐性があります 硫酸 その他 硫黄を含む酸.
これらの環境でのそのパフォーマンスは、それを非常に適しています 化学処理アプリケーション, のような 原子炉 そして 熱交換器 取り扱い 硫酸.
他の素材とは異なり, CF8Mは硫酸からの分解に抵抗します 10% 集中, 寿命を確保し、メンテナンスコストを削減します.
6. ステンレス鋼のCF8Mへの適合性
鋳造コンポーネントにステンレス鋼CF8Mを指定する場合, エンジニアは、組み合わせた素材の恩恵を受けます 優れた腐食抵抗 と 堅牢なキャスト性.
以下は、CF8Mを要求の厳しい業界に理想的な選択肢にする重要な属性と推奨プロセスです.
主要な適合性属性
良い流動性
何よりもまず, CF8Mは、注ぐと金型に容易に流れます 1 550–1 600 °C, の流動性を達成する 250–300 mm (ISO 243).
このレベルの流動性がサポートされています 薄い壁のセクション 4 mm そして、コールドシャットのない複雑な幾何学.
中程度の収縮
さらに, CF8Mは、予測可能な線形収縮を示します 1.8–2.2 %, これを通して効果的に補償することができます パターン手当 そして ライザーデザイン.
CFDまたはThermal-FEAで固化をモデル化することにより, ファウンドリーは中心線の多孔性を最小限に抑え、緊密な寸法許容範囲を達成できます.
ホットクラッキング傾向が低い
さらに, コントロール 3–7 % D-フェライト CF8Mの微細構造の含有量は、固化亀裂を大幅に減少させます.
結果として, 突然の交差セクションの変化があるセクションでも, 合金は熱い涙に抵抗し、完全性を維持します.
溶接改造可能
ステンレス鋼CF8M鋳物は標準を受け入れます 316/316Lフィラー金属 そして自慢 優れた溶接性, 低炭素とバランスの取れたフェライト‑アウストナイト構造のおかげです.
ポストウェルドソリューションアニーリングは、腐食抵抗をさらに回復します, 耐久性のある修理を確保します.
熱治療の適応性
ついに, CF8Mはよく反応します ソリューションアニーリング (1 040–1 100 °C) そして急速な消光.
でストレスの寛容治療 650–750°C 受動性を損なうことなく、残留応力を減らすこともできます, 下流の処理におけるデザイナーに柔軟性を付与します.
CF8Mステンレス鋼に適した鋳造方法
| 方法 | 使用事例 | 利点 | 表面仕上げ | 寸法精度 | 考慮事項 |
|---|---|---|---|---|---|
| 砂鋳造 | 大きなポンプハウジング, バルブボディ | 重いものには費用対効果が高い, 大きな部品; 柔軟な金型ジオメトリ | RA 6〜12µm | ±0.5％線形 | 気孔率を制御するために良好な砂質とライザーのデザインが必要です |
| シェルモールディング | 中程度のcomplexityパーツ, 価値の高いコンポーネント | 細かい詳細, 優れた表面仕上げ; 剛性の金型は歪みを減らします | RA 3-6µm | ±0.3％線形 | より高いツールコスト; 中程度のボリュームに最適です |
| インベストメント鋳造 | 小さい, 複雑な形 (インペラ, フィッティング) | 優れたディテールと仕上げ; 最小限の機械加工 | ra < 3 µm | ±0.1mm | パートあたりのコストが高くなります; 小さな鋳物に限定されています |
| 遠心鋳造 | 円筒形の部分 (パイプ, ブッシング, ローター) | 密度の向上, 方向性強度, 最小気孔率 | RA 6-10µm | ±0.4％線形 | 特殊な機器が必要です; 軸対称に制限されたジオメトリ |
7. 溶接 & ステンレス鋼の熱処理CF8M
CF8Mは、GTAWなどの従来のプロセスを使用して容易に溶接できます (ティグ), スモー (スティック), とgmaw (自分).
ER316LやE316L-16などのフィラー金属は、溶接ゾーン全体で腐食抵抗を維持するために一般的に推奨されます。.
しかし, 熱入力に関しては注意を払う必要があります.
過度の熱が感作をもたらす可能性があります - 粒界での炭化クロムの底生 - は腐食抵抗を損なう可能性があります. これを軽減するために:
- 溶解後の溶液アニーリングは、多くの場合、1040〜1120°Cで実行されます, その後、急速な消光が続きます.
- Sigma相の形成を防ぐために、600〜850°Cの範囲でのゆっくりした冷却を避けてください.
重要なアプリケーション用, ストレス緩和治療は、〜650°Cで1〜2時間行うことができます, 特に、機械加工または溶接による残留応力を軽減するため.
8. キーアプリケーション
CF8Mの腐食抵抗, 機械的強度, そしてキャスティブは、多様な業界のアプリケーションに最適です:
- 化学処理: 原子炉, タンク, フランジ, パンプス
- 油 & ガス: 海底バルブ, セパレーター, およびコネクタ
- 海兵隊: シャフト, インペラ, 海水配管システム
- 食べ物 & 製薬: 滅菌バルブ, パイプフィッティング, 混合ブレード
- 発電: タービンハウジング, コンデンサー, 燃料インジェクター
9. 代替資料との比較
ステンレス鋼のCF8Mは、耐食性のバランスのために広く使用されています, 機械的特性, キャスト性.
しかし, 材料選択, 特定のサービス環境への適合性を判断するには、CF8Mを代替ステンレス鋼の鋳造グレードと鍛造等価物と比較することが不可欠です.
これが比較の概要です:
| 財産 / 特徴 | CF8M (キャスト 316) | CF8 (キャスト 304) | CF3M (Low-C 316L) | CF8C (安定した347タイプ) | 鍛えた 316 / 316l ss |
|---|---|---|---|---|---|
| 構成のハイライト | cr 18%, で 9%, MO 2〜3％ | cr 18%, で 8% | cr 18%, で 9%, MO 2〜3％, c≤ 0.03% | cr 18%, で 10%, NB安定化 | CF8Mに似ています / CF3M |
| 耐食性 (木材) | 〜25 (中程度から高) | 〜19–20 (より低い) | 〜25–26 (高い, 特に溶接で) | 〜20–21 | 25–26 (鍛造には、より均一な穀物があります) |
| 塩化物耐性 | 良い | 公平 | とても良い | 公正から良い | Lグレードが優れています |
| 溶接性 | 素晴らしい | 素晴らしい | 優れた (感作のリスクが低い) | 素晴らしい (NB安定化のため) | 素晴らしい |
| 熱い亀裂抵抗 | 良い (制御されたフェライト付き) | 適度 | より良い (低いc, もっとフェライト) | とても良い | とても良い |
| 抗張力 (MPA) | 〜485–585 | 〜450–550 | 〜450–550 | 〜500–600 | 〜500–620 |
伸長 (%) |
〜30–35 | 〜30–40 | 〜35–40 | 〜30–35 | 〜40–50 |
| クリープ & 高テンプル安定性 | 穏やかです 600 °C | 適度 | より低い (クリープ強度が限られています) | 優れた (NBは穀物の成長を安定させます) | キャストグレードよりも優れています (一般的に) |
| キャスト性 | 素晴らしい | 素晴らしい | 良い (Cが低いと流動性が低下する可能性があります) | 適度 | 適用できない |
| 加工性 | 公正から良い | 良い | 公平 | 公平 | 良い |
| 典型的なアプリケーション | バルブ, パンプス, 海洋鋳物 | 建築, 一般的な機器 | バイオ/製薬部品, 低テンプ容器 | 石油化学, ハイテンプルサービス | 圧力容器, 構造チューブ |
| 料金 | 適度 | より低い | わずかに高い | より高い | より高い (鍛造処理コスト) |
キーテイクアウト
- CF8M対. CF8: CF8Mはモリブデンのためにより良い耐食性を提供しますが、少し高価です. 海洋に最適です, 食品グレード, および化学プロセスアプリケーション.
- CF8M対. CF3M: CF3Mは、溶接性が向上し、感作のリスクが低下します, 腐食性の高い環境と溶接構造でそれを好むように, 医薬品など.
- CF8M対. CF8C: CF8Cは、高温のアプリケーションに優れています, クリープ強度を向上させるニオビウム安定化のおかげです.
- CF8M対. 鍛えた 316/316l: 鍛造材料は、より良い延性と表面仕上げを提供します, しかし、CF8Mは、大規模な設計の柔軟性を提供します, 複雑なコンポーネント.
10. 結論
要約すれば, ステンレス鋼CF8Mは、腐食性で機械的に要求の厳しい環境で使用するために調整された高性能鋳造合金です.
その最適化されたCr-Ni-Mo化学, バランスの取れたオーステナイト皮質微細構造, そして優れたキャスティブ性は、石油やガスから医薬品に至るまでの産業で信頼できる材料になります.
攻撃的な海洋条件または不妊の食品加工環境に展開されているかどうか, CF8Mは一貫して信頼性を提供します, 長期的なパフォーマンス.
CF8Mは、腐食と機械的ストレスに対する優れた抵抗を伴う費用対効果の高いソリューションを求めているエンジニアと冶金学者向けの業界ベンチマークのままです.
ランゲ 高品質が必要な場合は、製造ニーズに最適です ステンレス鋼の鋳物.
