부식 에너지가 강한 캐스트 합금의 풍경에서, ASTM A217 CA15, 적당한 부식 저항의 균형으로 평가됩니다, 고강도, 그리고 주파수.
1. ASTM A217 CA15 정의: 표준 및 분류
ASTM A217 CA15는 Martensitic입니다 스테인레스 스틸 ASTM A217/A217M 사양에 따라 표준화 된 캐스팅 등급, 주로 고온 압력 함유 응용 프로그램을위한 것입니다.
밸브와 같은 중요한 구성 요소에서 널리 사용됩니다., 플랜지, 펌프 하우징, 석유 및 가스와 같은 산업의 기타 압력 저장 장비, 석유 화학, 그리고 발전.
그 명칭 "CA15"는 ASTM 캐스팅 시스템의 유산을 반영합니다.: "CA"는 부식 방지 합금을 나타냅니다, "15"는 크롬이 풍부한 조성물을 나타냅니다.
재료는 UN 번호로 식별됩니다 J91150 그리고 종종 관련이 있습니다 AISI 410 단조 성적으로 참조.
마르텐 시트 스테인레스 스틸로, CA15는 적당한 부식 저항의 조합을 나타냅니다, 고강도,
열처리 가능한 특성, 높은 온도에 노출 된 구성 요소와 적당히 공격적인 미디어에 적합합니다..
ASTM A217에 따른 분류 화학 조성 한계를 지정합니다, 기계적 특성, 열처리 요구 사항, 애플리케이션에서 일관된 성능을 보장하기 위해 프로토콜을 테스트합니다.
CA15는 Martensitic Stainless Steel 카테고리에 속합니다, 오스테 나이트 및 페라이트 주물과 구별됩니다,
제어 된 열처리를 통해 강도와 경도를 달성하는 데 중점을 둔.
이 표준화는 CA15 주물이 구조적 무결성과 부식 저항을 유지하면서 고압 및 고온 환경에서 안정적으로 작동 할 수 있도록합니다..
2. CA15 스테인리스 스틸의 화학적 조성
ASTM A217 CA15는 a Martensitic Stainless Steel Casting 그 속성은 강도의 균형을 맞추기 위해 설계된 정확한 화학 조성물에 의해 지배됩니다., 경도, 그리고 부식 저항.
일반적인 구성 범위는 다음과 같습니다 (wt.%):
| 요소 | 일반적인 범위 (%) | 기능 / 역할 |
| 탄소 (기음) | 0.40 - 0.50 | 열처리 후 경도와 강도를 제공합니다; Martensitic 변환을 가능하게합니다; 탄소가 높을수록 내마모성을 증가 시키지만 연성은 감소합니다. |
| 크롬 (Cr) | 12.0 - 14.0 | 부식 저항을 향상시킵니다; 경화성을 향상시킵니다; 높은 온도에서 산화성에 기여합니다. |
| 니켈 (~ 안에) | 0.50 - 1.50 | Martensitic 매트릭스에서 인성을 향상시키고 Brittleness를 줄입니다; 미세 구조를 안정화시킵니다. |
| 망간 (MN) | 0.50 - 1.0 | 힘과 경도를 증가시킵니다; 주조하는 동안 데 옥시이저 역할을합니다. |
| 규소 (그리고) | 0.50 - 1.0 | 힘을 향상시킵니다, 경도, 및 산화 저항; 녹는 동안 탈산을 돕습니다. |
| 인 (피) | ≤ 0.04 | 일반적으로 바람직하지 않습니다; Brittleness를 최소화하기 위해 통제됩니다. |
| 황 (에스) | ≤ 0.03 | 경우에 따라 가공 가능성을 향상시킵니다, 그러나 과도한 황은 인성을 줄일 수 있습니다. |
| 철 (Fe) | 균형 | 기본 요소; 합금의 매트릭스를 형성합니다. |
3. ASTM A217 CA15의 물리적 및 기계적 특성
| 재산 | 일반적인 값 | 설명 / 중요성 |
| 밀도 | 7.70 - 7.85 g/cm³ | Martensitic Stainless 강의 전형적인 밀도; 체중 감수성 응용 프로그램에 영향을 미칩니다. |
| 용융 범위 | 1420 - 1480 ° C | 밸브 바디 및 펌프 구성 요소와 같은 고온 응용에 적합한 높은 융점. |
| 인장 강도 (궁극적인) | 850 - 1000 MPA | 열처리 후 고강도; 고압 환경에 적합합니다. |
| 항복 강도 (0.2% 오프셋) | 550 - 700 MPA | 하중 하에서 플라스틱 변형에 대한 저항을 나타냅니다. |
| 휴식시 신장 | 12 - 18% | 적당한 연성, 골절없이 일부 플라스틱 변형을 허용합니다. |
경도 (HRC) |
30 - 40 (어닐링); 40 - 48 (강화) | 내마모성과 표면 내구성을 제공합니다; 열처리로 조정할 수 있습니다. |
| 충격 강인함 (Charpy V-notch) | 30 - 50 J. | 주변 온도에서의 합리적인 인성; 오스테 나이트 스테인리스 강보다 낮지 만 적당한 충격 하에서 기계적 구성 요소에 충분합니다.. |
| 열전도율 | 15 - 20 w/m · k | 적당한 열전도도; 가열/냉각 속도에 영향을 미칩니다. |
| 열 팽창 계수 | 10 - 11 × 10 ° /° C | 낮거나 중간 정도의 확장은 온도 변화에서 치수 안정성을 유지하는 데 도움이됩니다.. |
| 최대 서비스 온도 | ~ 550 ° C | 고압 증기 및 뜨거운 유체 응용에 적합합니다; 위의 장기 노출은 기계적 특성을 감소시킬 수 있습니다. |
4. 열처리: 미세 구조 최적화
열처리는 CA15의 성능에 중요합니다, AS- 캐스트 재료는 비교적 부드럽고 연성입니다.
표준 담금질 및 템퍼링 사이클은입니다:
- 오스테니 화: 925–1010 ° C로 가열합니다 (1700–1850 ° F) 1-2 시간 동안 유지하십시오 (단면 두께에 따라) 오스테 나이트를 완전히 형성하려면-마르텐 사이트 변환을 가능하게하는 얼굴 중심 입방 단계.
- 담금질: 기름이나 물에서 150 ° C 미만으로 빠르게 식 힙니다 (302° F) 오스테 나이트를 마르텐 사이트로 변환합니다, 단단하지만 부서지기 쉬운 신체 중심 정각 단계. 이 단계는 경도를 45-50 시간으로 증가시킵니다.
- 템퍼링: 595–705 ° C로 재가열 (1100–1300 ° F) 2-4 시간 동안, 그런 다음 공기 시원합니다.
이것은 미세한 탄화물을 침전시켜 강인함을 향상시키는 동시에 경도를 20-30 시간으로 줄입니다. (cr₂₃c₂₃) Martensitic 매트릭스 내에서 내부 응력을 완화합니다.
강도와 강인성의 균형을 유지하기 위해 온도가 조정 가능합니다: 더 낮은 온도 (595° C) 강도는 높지만 인성이 낮습니다, 더 높은 온도 (705° C) 연성 우선 순위를 정합니다.
5. 부식 저항: 기능 및 제한
CA15 제안 적당한 부식 저항 특정 환경에 맞게 조정되었습니다, 공격적인 응용 프로그램을위한 실용적인 선택입니다:
- 대기 부식: 건조하거나 적당히 습한 공기로 녹슬 깁니다, 부식 속도로 <0.1 도시 환경에서 MM/년 - 탄소강에서 스피어 (0.5–1.0 mm/년) 그러나 열등합니다 304 스테인레스 스틸 (<0.01 mm/년).
- 고온 산화: 최대 650 ° C의 공기에서 잘 수행됩니다 (1200° F), 산화 속도를 제한하는 안정적인 크롬 산화물 층을 형성 <0.1 MM/년 - 보일러 부품 및 용광로 부품의 비판적.
- 가벼운 화학 물질: 알칼리 용액을 희석시킵니다 (예를 들어, 10% 수산화 나트륨) 및 비 산화 산 (예를 들어, 5% 황산) 실온에서, 부식 속도는 더 강한 농도에서 크게 증가합니다.
제한 사항이 주목할 만합니다:
- 염화물 환경: 해수 또는 고 클로라이드 용액의 구덩이 및 틈새 부식에 취약하다 (예를 들어, 도로 소금), 부식 속도가 초과됩니다 0.5 mm/년.
- 강산: 농축 된 산에 의해 빠르게 공격 (예를 들어, 염산) 및 산화제 (예를 들어, 질산).
부식 거동은 크롬 함량에서 비롯됩니다: 온화한 조건에서 보호 성 산화물 층을 형성하기에 충분하지만, 층은 상위 염소 합금보다 얇다 (예를 들어, 304 18–20% CR), 공격적인 환경에서 고장이 발생하기 쉽습니다.
6. 주조 및 제조 특성
CA15의 주파수 및 사후 캐스팅 처리 성은 산업적 매력에 기여합니다.:
캐스팅 프로세스:
CA15는 우수한 주파수를 나타냅니다, 여러 산업 캐스팅 방법에 적합합니다:
- 모래 주조: 큰 경우 가장 일반적입니다, 밸브 바디 및 펌프 케이싱과 같은 두꺼운 벽 구성 요소.
강철의 유동성, 망간과 실리콘에 의해 향상되었습니다, 완전한 곰팡이 충전을 보장하고 감기 닫기 또는 오해와 같은 결함을 최소화합니다.. - 투자 캐스팅: 복잡한 것에 이상적입니다, 높은 차원 정확도가 필요한 복잡한 형상, 내부 구절과 나사산 기능을 포함합니다.
- 원심 캐스팅: 원통형 성분에 적합합니다, 파이프 및 링과 같은,
원심력이 다공성과 분리를 줄이는 데 도움이됩니다, 밀도 및 구조적 무결성 향상.
용접 성:
용접 CA15는 Martensitic 특성으로 인해 도전적입니다, 열 영향 구역에서 균열의 위험이 증가합니다. (위험요소).
잔류 응력을 줄이려면 600–650 ° C에서 200 ~ 300 ° C로 예열하고 600–650 ° C로 예열됩니다..
필러 금속 일치 (예를 들어, e410nimo) 용접 무결성을 향상시킵니다, 용접 조인트는 기본 금속 강도의 70-80% 만 유지하지만.
가공 가능성:
강화 된 상태에서 적당히 가공 가능합니다 (20–30 HRC).
탄화물 도구는 회전 및 밀링에 권장됩니다, 50–70m/min의 절단 속도 - 오스테 나이트 스테인리스 강보다 셀러이지만 강화 된 공구 강보다 빠릅니다..
7. 응용: 여기서 CA15가 탁월합니다
ASTM A217 CA15,
우수한 경도, 고온에서의 적당한 부식 저항.
고유 한 속성의 조합은 까다로운 환경의 중요한 구성 요소에 특히 적합합니다..
밸브 구성 요소:
- 문, 지구, 밸브를 점검하십시오: CA15는 일반적으로 밸브 바디에 사용됩니다, 손질, 인장 강도가 높은 디스크 (최대 930 MPA) 그리고 경도 (20–30 HRC 템퍼링).
- 고압 응용: 마르텐 사이트 구조는 압력을 초과하는 무결성을 유지합니다 100 술집, 증기에 이상적입니다, 기름, 및 가스 파이프 라인.
- 온도 저항: 최대 ~ 540 ° C까지 안전하게 작동 할 수 있습니다, 화학 및 석유 화학 식물의 고온 유체에 적합합니다.
펌프 및 압축기 구성 요소:
- 펌프 샤프트 및 임펠러: 탁월한 내마모성을 제공합니다, 가공 가능성, 및 치수 안정성.
- 원심 펌프 및 고압 펌프: CA15는 높은 기계적 부하와 반복적 인 응력을 처리합니다, 발전소의 장기 신뢰성 보장, 정제소, 산업용 수도 시스템.
기름 & 가스 산업:
- 우물 및 다운 홀 장비: 오일에 노출 된 고강도 및 중간 부식 저항 슈트 성분, 가스, 고압에서 소금물.
- 심한 서비스 밸브: 지구의 CA15 트림 및 게이트 밸브는 슬러리의 마모에 저항합니다., 탄화수소, 그리고 연마 유체.
증기 및 발전:
- 보일러 밸브 및 피팅: 기계적 특성의 상당한 손실없이 고온 증기 및 열 사이클링을 견딜 수 있습니다..
- 산업 터빈 및 열교환 기: 구성 요소는 주기적 열 부하에서 구조적 무결성을 유지합니다.
일반적인 산업 응용 분야:
- 고압 피팅 및 플랜지: 강도와 경도는 CA15를 화학 식물의 임계 조인트에 적합하게 만듭니다., 정제소, 그리고 담수화 식물.
- 특수 주물: 캐스팅 다목적 성은 강도를 결합한 두꺼운 벽 또는 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다., 내마모성, 그리고 적당한 부식 저항.
8. 표준 및 품질 관리
ASTM A217을 준수하면 CA15 캐스팅이 엄격한 품질 기준을 충족하도록합니다.:
- 화학적 분석: CA15의 각 열은 광 방출 분광법을 통해 테스트해야합니다. (OES) 요소가 지정된 범위에 속하는 것을 확인합니다 (예를 들어, 크롬 11.5–13.5%).
- 기계 테스트: 인장 및 충격 테스트는 각 캐스팅 로트마다 필수적입니다., 강도 및 연성 요구 사항을 준수하기 위해 대표 섹션에서 가져온 표본을 사용하여.
- 비파괴 테스트 (ndt): 임계 압력 함유 부품은 초음파 테스트를 거칩니다 (ut) 내부 다공성 및 자기 입자 검사를 검출합니다 (MPI) 표면 균열을 식별합니다.
- 열 처리 인증: 제조업체는 오스테니 화에 대한 문서를 제공해야합니다, 담금질,
및 템퍼링 매개 변수, 온도 시간 프로파일 포함, 적절한 미세 구조 개발을 확인합니다.
9. 대체 합금과의 비교
고압 및 고온 응용을위한 재료를 선택할 때, ASTM A217 CA15 종종 다른 스테인레스 강과 마르텐 사이트 합금에 대해 평가됩니다..
| 재산 / 합금 | CA15 (ASTM A217) | CA6NM | CF8 / CF8M | WCB (탄소강) |
| 인장 강도 (MPA) | 550–750 | 500–700 | ~ 450 | 400–550 |
| 항복 강도 (MPA) | 320–480 | 300–450 | ~ 250 | 250–350 |
| 경도 (HRC) | 20–30 (템퍼링) | 18–28 | ~ 15 | 14–18 |
| 부식 저항 | 보통의; 물, 증기, 가벼운 화학 물질 | 보통의; WCB보다 낫습니다, CF8 미만 | 높은; 화학적 노출에 탁월합니다 | 낮은; 녹과 부식 경향이 있습니다 |
| 용접 성 | 보통의; 200–300 ° C 예열, 웰링 후 템퍼링 600–650 ° C | 보통의; 예열 권장 | 훌륭한; 표준 용접 | 좋은; 표준 용접 |
| 주조 특성 | 좋은; 모래, 투자, 원심 캐스팅; 적당한 복잡성 | 좋은; CA15와 유사합니다, 약간 쉽습니다 | 훌륭한; 오스테 나이트, 쉬운 캐스팅 | 매우 좋은; 간단한 금형, 덜 치명적인 수축 |
| 일반적인 응용 프로그램 | 밸브 바디, 펌프 하우징, 압력 용기 | 슬리퍼, 터빈 구성 요소, 적당한 압력 밸브 | 화학 탱크, 관, 부식성 환경의 밸브 | 일반 산업 밸브, 플랜지, 파이프 라인 |
| 비용 (상대적인) | 높은 | 적당한 높이 | 높은 | 낮은 |
| 메모 | Martensitic; 좋은 강도와 압력 능력 | Martensitic; 개선 된 부식 저항 | 오스테 나이트; 쉬운 제작, 더 낮은 강도 | 경제적, 낮은 부식 저항, 비정규 압력 성분에 적합합니다 |
10. 결론
ASTM A217 CA15는 실용적입니다, 고강도를 요구하는 산업 응용 분야를위한 비용 효율적인 솔루션, 적당한 부식 저항, 고온에서의 주파수.
균형 잡힌 화학, 정확한 열처리와 결합, 발전에 필요한 성능을 제공합니다, 화학적 처리,
그리고 석유 및 가스 장비-상위 알로이드 스테인레스 스틸 비용의 일부에 따라.
FAQ
ASTM A217 CA15는 무엇입니까??
ASTM A217 CA15, 펌프 하우징, 및 압력 용기.
ASTM A217에 따라 표준화됩니다, 화학 성분을 정의합니다, 기계적 특성, 열처리 요구 사항.
CA15 자기입니다?
예. CA15는 Martensitic Stainless Steel입니다, as-cast 및 템퍼링 된 조건 모두에서 강자성 인.
CA15 녹슬?
예, 가혹한 환경에 노출되면 CA15가 녹을 수 있습니다, 특히 클로라이드 또는 수분이있을 때.
부식 저항은 오스테 나이트 스테인레스 강에 비해 적당합니다., 따라서 보호 코팅 또는 정기적 인 유지 보수가 필요할 수 있습니다.
CA15 캐스팅에 대한 품질은 어떻게 제어됩니까??
품질 관리에는 화학 분석이 포함됩니다 (OES), 기계 테스트 (인장, 영향),
비파괴 테스트 (내부 다공성에 대한 초음파, 표면 결함을위한 자기 입자), 열처리 인증.
ASTM A217을 준수하면 중요한 응용 분야의 신뢰성이 보장됩니다.
CA15 비용 효율적입니다?
CA15는 합금 요소 및 처리 요구 사항으로 인해 적당히 비쌉니다.,
그러나 강도가 높은 고압 응용 분야에는 비용 효율적입니다, 내마모성, 부분 부식 저항이 중요합니다.
