ステンレス鋼CF3M: 優れた精密鋳造合金

ステンレス鋼のCF3M - そのENの指定でも知られています EN-JS 316LM (1.4408) およびASTM相当 A351 CF3M - 耐腐食性鋳物の礎石としての材料.

要求の厳しい環境向けに設計されています, CF3Mは、オーステナイトステンレス鋼の靭性と鋳鉄の汎用性を組み合わせています.

この記事で, 私たちはその化学を探ります, 微細構造, 腐食挙動, 機械的性能, ファウンドリープラクティス, 溶接プロトコル, アプリケーション, そして、それが代替資料とどのように比較されますか.

1. 導入

SA-351 CF3Mステンレス鋼 オーステナイトキャストステンレス鋼の家族に属します, 20世紀半ばに300シリーズのステンレス腐食抵抗を鋳造成分に拡張するために開発されました.

一方、316Lステンレスがパイプとシートの用途を支配しています, CF3Mは同じ低炭素に適応します, 鋳造物へのモリブデンを含む化学 - ポンプハウジングやバルブ体のような複雑な形状のためのideal.

灰色の鉄や304Lの鋳造グレードとは異なります (CF8), CF3Mは、塩化物が豊富な培地の孔食と隙間の腐食に抵抗します, 鋳鉄と高合金鋼のパフォーマンスギャップを埋める.

2. 化学組成 & 微細構造

要素	範囲 (% wt)	目的
炭素 (c)	≤ 0.03	炭化クロムの降水を防ぎます
クロム (cr)	16.0 - 18.0	受動的な酸化物層を形成します; 一次腐食障壁
ニッケル (で)	10.0 - 14.0	オーステナイトマトリックスを安定させます; 靭性を高めます
モリブデン (MO)	2.0 - 3.0	ピット抵抗を高め、プレンを≈まで上げます 25
マンガン (Mn)	≤ 2.0	ホット強度を改善します; 硫黄に対抗します
シリコン (そして)	≤ 1.0	デオキシ酸剤として機能します; 流動性を改善します
リン (p)	≤ 0.045	腹部を最小化します
硫黄 (s)	≤ 0.03	包含駆動型の亀裂を避けるために低く保ちます

CF3Mはaに固化します 完全にオーステナイトマトリックス 室温で, フェライトを避けます, シグマフェーズ, または、適切に熱処理された場合の炭化クロム.

The 低炭素 コンテンツ (≤ 0.03%) そして モリブデン 追加は、穀物の境界に沿って炭化クロムの形成を阻害するためにコンサートで機能します,

溶接後でも顆粒間腐食抵抗を保存します.

3. 耐食性

CF3Mは、攻撃的なメディアで優れたパフォーマンスを示しています:

• 一般的な腐食: 同じくらい低いレート 0.05 飲料水のmm/yr 0.1 海水中のmm/yr 25 °C
• ピッティング/隙間腐食: 木材≈ 25 (取る=％cr + 3.3×％mo + 16×％n) 最大で操作を行うことができます 1 % 周囲温度での塩化物溶液
• 酸耐性: CF8よりも優れています (304lキャスト) MO含有量による硫酸およびリン酸で
• 海兵隊 & 沖合: 最小限の減量で連続塩スプレー曝露に耐えます (< 0.02 G/M².ASTMB117テストの日)

4. CF3Mステンレス鋼の機械的および物理的特性

機械的特性

室温で, CF3Mが配信します:

財産	価値
抗張力 (UTS)	515 - 620 MPA
降伏強度 (0.2% オフセット)	205 - 275 MPA
骨折での伸び	≥ 35 %
ブリネルの硬度 (HBW)	180 - 230
シャルピーの衝撃 (Rt)	≥ 80 j
疲労制限 (10⁷サイクル)	〜 240 MPA

物理的特性

財産	価値
密度	〜7.98 g/cm³
熱伝導率 (20°C)	〜14.6 w/m・k
熱膨張 (20–100°C)	16.0–17.5 µm/m・k
比熱容量 (20°C)	〜500 j/kg・k
電気抵抗率 (20°C)	〜0.74 µΩ・m
ヤングモジュラス (弾性率)	〜193 gpa
相対磁性透過性	〜1.0–1.05
融解範囲	1370–1400°C
キャスティング収縮率	〜1.5–2.0％

5. ステンレス鋼のCF3Mに適した鋳造

CF3Mステンレス鋼, の低炭素変異体 316 ステンレス鋳造合金, 腐食耐性での広範な使用をサポートする好ましい鋳造特性を示しています, 高積分コンポーネント.

主要な適合性属性:

• 良い流動性: 通常、注入温度があります 1550–1600°C, CF3Mは、満たすのに十分な流動性を示しています 複雑なカビの幾何学 そして 薄壁のセクション (>3–5 mm).
  ニッケルとモリブデンの存在は、融解の安定性とカビの充填パフォーマンスをさらにサポートします.
• 中程度の収縮 (〜1.5–2.0％): CF3Mは、予測可能な凝固収縮を示します, 効果的な補償を許可します パターン手当, ライザーデザイン, の使用 発熱袖.
  その収縮挙動は、最新の熱シミュレーションツールを使用してモデル化および管理できます.
• 低い亀裂傾向: CF3Mの完全なオーステナイト構造, 低炭素含有量と組み合わせて (≤ 0.03%),
  凝固亀裂が最小限に抑えられます, 幾何学的に拘束された、または断面的に厚い鋳物でさえ.
• 優れた溶接性: キャストCF3Mは、ER316Lなどの標準のオーステナイトフィラー金属を使用して溶接修復できます.
  その低炭素含有量は、溶接中の炭化物の沈殿を制限します, 顆粒間腐食のリスクを最小限に抑える.
  後溶解ソリューションアニーリング 多くの場合、完全な腐食抵抗を回復するために適用されます.
• 熱処理への適応性: CF3Mはよく反応します ソリューションアニーリング (1040–1100°C) そして 消光,
  微細構造を均質化します, 残留炭化物を溶解します, 腐食抵抗を最大化します.
  ストレス緩和治療 大きな鋳物の残留応力を減らすためにも使用できます.

適切な鋳造方法:

CF3Mは、複数の鋳造方法に適応します, それぞれが明確な利点を提供します:

方法	強み	典型的な公差 & 仕上げる
砂鋳造	大規模に費用対効果が高い, シンプルな形	±0.5 % リニア, RA 6〜12 µm
シェルモールディング	厳しい許容範囲, 細かい詳細	±0.3 % リニア, RA 3-6 µm
インベストメント鋳造	複雑なジオメトリ, 薄い壁 (<2 mm)	±0.2 % リニア, ra <3 µm
遠心鋳造	高密度, 管状部分の最小気孔率	±0.4 % リニア, RA 6-10 µm

6. 溶接 & ステンレス鋼の熱処理CF3M

ステンレス鋼のCF3Mは、その優れた溶接性と熱処理に対する反応について広く認識されています.

これらの特性は、構造的完全性を確保します, 耐食性, キャスト後の製造とサービスの機械的パフォーマンス.

CF3Mの溶接性

CF3Mの強みの1つは、その優れたものにあります 溶接性, 特に、高炭素またはフェライトのステンレス鋼と比較した場合.

低炭素含有量 (≤ 0.03%) 炭化クロムの沈殿のリスクを大幅に減らします, 熱に影響を受けたゾーンで顆粒間腐食を引き起こす現象 (ハズ).

キー溶接特性:

• 予熱: 通常、オーステナイト構造のために必要ではありません, 予熱していますが (〜100–150°C) 厚いセクションに使用して、熱勾配を減らすことができます.
• フィラー金属: 次のようなマッチングまたはわずかに過剰合金フィラーの使用 ER316LまたはER317L 耐食性と延性を維持するために推奨されます.
• 熱入力制御: 制御された熱入力は、熱い亀裂を避け、最小限のデルタフェライト形成を確保するために不可欠です (通常、3〜10％が望ましい).
• 溶接後のクリーニング: 漬物やパッシングは、溶接表面の腐食抵抗を回復することをお勧めします.

溶接後の熱治療 (PWHT)

CF3Mの低炭素は感作のリスクを減らします, 特定のアプリケーション - 特に、積極的な化学環境にある、または最大の耐食性を必要とするアプリケーションは、後溶接からの利益のためです 熱処理.

ソリューションアニーリング:

• 温度範囲: 1040–1100°C (1900–2010°F)
• 目的: 溶接中に形成されたクロムが豊富な炭化物を溶解し、完全なオーステナイト微細構造を回復します
• 消光: 感作とシグマ相の形成を防ぐためには、急速な水または空気消光が不可欠です

ストレス緩和 (溶液アニーリングが実行不可能な場合):

• 温度範囲: 300–400°C
• 効果: 耐食性を大幅に変えることなく、残留応力を減らします
• 制限: 炭化物を溶解したり、感作を逆にしたりしません

7. CF3Mステンレス鋼の主要なアプリケーション

化学プロセス機器

• パンプス: CF3Mステンレス鋼は、腐食性液の輸送に使用されるポンプに最適です, 特に、酸性またはアルカリ溶液を含む用途で.
• バルブ: 化学処理および製薬産業で使用されます, CF3Mは、高圧および高温条件下での耐久性と耐性を提供します.
• 熱交換器: その優れた腐食抵抗と高温安定性により、CF3Mは攻撃的な媒体を処理する熱交換器にとって理想的な材料になります.
• 原子炉容器: 腐食性化学物質を処理する原子炉用, CF3Mは長期的な耐久性を提供し、メンテナンスコストを最小限に抑えます.

海洋およびオフショアアプリケーション

• オフショアプラットフォーム: 海水および海洋雰囲気にさらされた構造コンポーネントと配管システムで使用.
• 海兵隊 ハードウェア: バルブ, パンプス, そして、生理食塩水の状態への連続暴露に耐えるために高い腐食抵抗を必要とする他の成分.
• 造船: 舵などの重要な部分, プロペラシャフト, 船体成分は、CF3Mが海水腐食に抵抗し、機械的ストレスの下で完全性を維持する能力の恩恵を受けます.

食品および製薬業界のコンポーネント

• 食品加工装置: CF3Mは、攻撃的な洗浄剤と極端な温度を処理する機器で使用されます, 混合タンクなど, パイプライン, とバルブ.
• 医薬品生産: CF3Mは、原子炉やミキサーなどのコンポーネントの製造に広く使用されています, 汚染のない環境が必要な場合.
• 瓶詰めとパッケージ: 飲料生産ラインの部品, ノズルやフィッティングなど, 酸性およびアルカリ溶液に対するCF3Mの耐性の恩恵を受ける.

発電 & 重工業

• 配管システム 高温発電所では、蒸気と化学液を処理します.
• 圧力容器 そして タービン部品 高温に対する抵抗が必要です, サーマルサイクリング, および腐食性メディア.
• 熱交換器 積極的な汚染物質を含む可能性のある熱いガスまたは冷却水を扱う発電所で.

石油およびガス産業

• ダウンホール機器: CF3Mは、Wellheadsなどのコンポーネントで使用されます, バルブ, オイル抽出中に腐食や摩耗に対する卓越した耐性を必要とするチューブ.
• パイプラインシステム: 両方でその優れたパフォーマンス 甘い そして 酸っぱい 環境により、高圧オイルとガスのパイプラインに適しています.
• 精製機器: CF3Mは一般的に使用されます 熱交換器, 原子炉, そして ひび割れユニット 酸っぱいガスやその他の腐食材料を処理する製油所で.

その他の重要なアプリケーション

• 圧力容器と原子炉: CF3Mの応力腐食亀裂と優れた引張強度に対する耐性により、化学反応器や高温容器などの高圧アプリケーションに最適です.
• タービンおよびコンプレッサーコンポーネント: 高温での酸化に対する耐性は、 タービン そして コンプレッサー 航空宇宙および発電業界で.

8. 規格, 同等 & 仕様

標準ボディ	指定	同等
で	EN-JS 316LM / 1.4408	-
ASTM	A351 CF3M	-
ISO	ISO 1083 EN-GJN-316LM	-
彼はそうです	SUH316LM	SUS316L (鍛えた)
ノルソク	から 17460 GG-316LM	-

典型的な購入仕様が必要です ASTM A351 CF3M X線検査の鋳物, の硬度制限 200 HBマックス, およびMO含有量のPMI検証.

9. CF3Mステンレス鋼と代替材料との比較

10. 結論

ステンレス鋼のCF3Mは、鋳造ステンレス合金の最前線に立っています,

316Lと同等の腐食抵抗の結婚, 堅牢な機械的特性, キャストコンポーネントの汎用性.

産業の要求が増加するにつれて, CF3Mにより、エンジニアは複雑な設計を可能にします,

最も過酷な化学物質に耐える費用対効果の高い成分, 海兵隊, および処理環境.

化学制御のベストプラクティスを順守することによって, ファウンドリー処理, 溶けた熱処理,

メーカーはCF3Mの最大限の可能性を解き放ちます, 長寿を確保します, 信頼性, およびライフサイクルの価値.

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