1. Ievads
CF3 nerūsējošais tērauds, Austenitic cast nerūsējošā tērauda ģimenes loceklis, ir zema oglekļa satura liešanas ekvivalents populārajai kaltajai kategorijai 304Lukturis (ASV S30403).
Tas ir definēts saskaņā ar ASTM A351 un plaši izmantots nozarēs, kurās ir izturība pret koroziju, metināmība, un castability ir vissvarīgākie.
Līdz “C” CF3 nozīmē “izturīgs pret koroziju”, “F” apzīmē tērauda marku (304L ekvivalents), un numuru “3” nosaka tā zemo oglekļa saturu (≤ 0.03%).
Vēsturiski, CF3 parādījās kā daļa no atbildes uz korozijas problēmām hlorīdu bagātās un metināšanas ietilpīgās lietojumprogrammās.
Zema oglekļa satura klašu ieviešana 20. gadsimta vidū bija pagrieziena punkts, kas ļāva izstrādāt augstas integritātes metinātas konstrukcijas bez nepieciešamības pēc metināšanas termiskās apstrādes..
Pateicoties sabalansētai rentabilitātes kombinācijai, sniegums, un izturība pret sensibilizāciju,
CF3 joprojām ir stratēģiski nozīmīgs liešanas nerūsējošā tērauda lietojumos visā ķīmiskajā jomā, naftas ķīmijas, ūdens apstrāde, un pārtikas pārstrādes nozarēs.
2. Ķīmiskais sastāvs & Metalurģija
Nominālais ķīmiskais sastāvs
Tipisks svara procents (wt.%) sakausējuma elementi no CF3 nerūsējošā tērauda, kā noteikts ASTM A351, ir:
| Elements | Parasti diapazons (wt.%) | Darbība |
|---|---|---|
| Hroms (Krekls) | 18.0 - 21.0% | Veicina izturību pret koroziju, veidojot pasīvo plēvi |
| Niķelis (Iekšā) | 8.0 - 11.0% | Stabilizē austenītu, Uzlabo elastību un izturību |
| Ogleklis (C) | ≤0,03% | Samazina sensibilizāciju; uzlabo metināmību |
| Mangāns (Nojaukšanās) | ≤1,5% | Uzlabo karstās apstrādes spēju; dezoksidētājs |
| Silīcijs (Un) | ≤2,0% | Veicina plūstamību liešanā; dezoksidētājs |
| Fosfors (Pūtīt) | ≤0,04% | Atlikums; jāsamazina līdz minimumam, lai samazinātu trauslumu |
| Sērs (S) | ≤0,04% | Atlikums; pārmērīgs S var samazināt stingrību |
| Dzelzs (Fe) | Līdzsvars | Matricas elements |
Līdz ar zemu oglekļa saturu (≤ 0.03%) ievērojami samazina hroma karbīda nokrišņu risku pie graudu robežām metināšanas laikā,
padarot CF3 īpaši izturīgu pret starpkristālu koroziju bez nepieciešamības pēc metināšanas termiskās apstrādes.
Mikrostruktūra: Austenīta matrica & Karbīda kontrole
CF3 nerūsējošajam tēraudam ir pilnībā austenīta mikrostruktūra ar seju centrētu kubiku (FCC) režģis, kas veicina:
- Izcila stingrība gan apkārtējā, gan kriogēnajā temperatūrā.
- Nemagnētiska uzvedība atkausētā stāvoklī.
- Izturība pret sprieguma korozijas plaisāšanu (SCC) daudzās hlorīdu saturošās vidēs.
Zemā oglekļa satura dēļ, CF3 satur minimāls hroma karbīds, īpaši graudu robežās.
Tas uzlabo izturību pret sensibilizāciju, stāvoklis, kurā veidojas zonas, kurās trūkst hroma, un tās kļūst neaizsargātas pret koroziju.
Dažs delta ferīta atlikums (parasti < 10%) var būt pēc sacietēšanas, īpaši smilšu liešanas komponentos.
kas palīdz novērst karsto plaisāšanu sacietēšanas laikā, bet tam ir minimāla ietekme uz izturību pret koroziju vai stingrību, ja tiek turēta kontrolētā līmenī.
3. ASTM A351 CF3 un globālie ekvivalenti
| Standarta | Norīkojums | Reģions | Līdzvērtīga pakāpe |
|---|---|---|---|
| ASTM A351 | CF3 pakāpe | ASV | Zema oglekļa satura liešana 304L |
| ASME SA-351 | CF3 pakāpe | ASV (katla kods) | Atbilst spiedtvertnei |
| Iekšā 10283 | GX2CRNI19-11 | Eiropas Savienība | Lietošanas versija 1.4306 (304Lukturis) |
| Iso 11972 | G-X2CrNi19-11 | Starptautisks | Globālais saskaņotais ekvivalents |
| Viņš g5121 | SCS13A | Japāna | 304L lējuma pakāpe |
4. Mehāniskās īpašības
| Mehāniskā īpašība | Tipiska vērtība |
|---|---|
| Stiepes izturība | ≥485 MPa |
| Peļņas izturība (0.2% kompensēt) | ≥205 MPa |
| Pagarināšana | ≥30% |
| Cietība | 140–190 HB |
| Ietekmēt izturību (Istabas temperatūra) | > 100 J (Carpy v-nety) |
| Noguruma izturības robeža | 240–270 MPa (gaisā, pulēts) |
| Šļūdes pretestība | Mērens līdz 870°C |
Paaugstinātā temperatūrā, stiepes un tecēšanas izturība pakāpeniski samazinās, bet sakausējums saglabā pietiekamu strukturālo integritāti līdz 400–500 °C, padarot to dzīvotspējīgu mēreniem termiskiem pakalpojumiem.
5. Termisks & Fizikālās īpašības
| Īpašums | Novērtēt |
|---|---|
| Blīvums | ~ 7,9 g/cm³ |
| Siltumvadītspēja | ~ 16 w/m · k (100 ° C) |
| Izplešanās koeficients | 17.3 µm/m · ° C (20–400 ° C) |
| Elektriskā pretestība | 0.72 µΩ · m |
| Magnētiskā reakcija | Nemagnētisks (rūdīts) |
| Izturība pret oksidāciju | Labi līdz ~800°C |
6. CF3 nerūsējošā tērauda liešanas īpašības
CF3 nerūsējošais tērauds — liets ekvivalents 316 — nodrošina ar molibdēnu pastiprinātu izturību pret koroziju sarežģītās ģeometrijās.
Lai pilnībā izmantotu savu potenciālu, lietuvēm ir jāņem vērā tās unikālā liešanas darbība, no kausējuma apstrādes līdz sacietēšanas kontrolei.
Šķidrums & Temperatūras liešanas
CF3 kūst starp 1450 ° C un 1550 ° C, nedaudz augstāks par CF8 tā Mo satura dēļ.
Pie lejošā pārkarsuma 1500-1560 °C, CF3 sasniedz plūstamību 220-280 mm (Iso 243), ļauj aizpildīt plānsienu sekcijas līdz 4 mm.
Tomēr, pārmērīga pārkaršana var palielināties gāzes savācējs un oksidācija, tāpēc operatori parasti ierobežo pārkaršanu līdz 50 ° C šķidrs.
Sacietēšanas diapazons & Saraušanās
Ar a sasalšanas diapazons aptuveni 60-90 °C, CF3 sacietē plašākā temperatūras intervālā nekā vienkāršie austenīta sakausējumi.
Līdz ar to, tas tiek eksponēts lineāra saraušanās no 1.9–2.3 %, kam nepieciešama rūpīga saraušanās kompensācija raksta dizainā.
Lai novērstu Centra līnijas porainība, izmanto inženieri virziena sacietēšana: izolētu stāvvadu novietošana virs karstajiem punktiem un izmantošana drebuļi lai paātrinātu sasalšanu biezās daļās.
Barošana & Stāvvada dizains
Ņemot vērā tā mēreno saraušanos, CF3 lējumi gūst labumu no padeves izmēra stāvvadiem 30–40 % no liešanas masas, ko tie atbalsta.
Galīgo elementu termiskā simulācija bieži nosaka stāvvada novietojumu, nodrošinot nepārtrauktu metāla plūsmu saraušanās zonās.
Papildus, eksotermiskās piedurknes uz kritiskajiem stāvvadiem pagarina barošanas laiku, nepalielinot kopējo pelējuma apjomu.
Degviela, Deoksidācija & Inokulācija
Lai samazinātu gāzes porainību, lietuves parasti argona attīrīšana izkausēto CF3 pirms ieliešanas.
Viņi arī piebilst silīcijs (0.3–0,6 %) un alumīnijs (0.02–0,05 %) deoksidētāji, kas veido stabilus oksīdus un samazina izšķīdušo skābekli.
Beidzot, mazs retzemju inokulants (Piem., 0.03–0,05 % Dari-Ko) veicina naudas sodu, vienmērīgs δ-ferīts un novērš mikrosarukšanos, uzlabo mehānisko konsistenci.
Piemērotas liešanas metodes CF3 nerūsējošajam tēraudam
| Liešanas metode | Tipiskas lietojumprogrammas | Priekšrocības | Apsvērumi |
|---|---|---|---|
| Smilšu liešana (Zaļš vai bez cepšanas) | Vārstu ķermeņi, sūkņu apvalki, atloki | – Rentabls lielām detaļām - Elastīgs dažādiem dizainiem |
– Rupjāka virsmas apdare (Ra 6-12μm) – Nepieciešama stingrāka kontrole porainībai |
| Apvalka liešana | Instrumentu vāki, mazi vārsti | - Laba izmēru precizitāte (±0,3%) - Smalka virsmas apdare (Ra 3-6μm) |
– Dārgākas veidnes – Vispiemērotākais mazām un vidēja izmēra daļām |
| Investīciju liešana (Pazudušais vasks) | Lāpstiņriteņi, medicīniskie veidgabali, Augstas precizitātes komponenti | - Lieliska virsmas apdare (Ra < 3 μm) - Augsta ģeometriskā sarežģītība |
- Augstākas izmaksas – Tikai mazām un vidējām daļām |
| Centrbēdze | Bukses, gredzeni, cauruļu sekcijas | - Augsts blīvums - Zema porainība – Labas mehāniskās īpašības radiālā virzienā |
– Piemērots tikai rotācijas simetriskām daļām |
| Vakuuma liešana | Kritiskie komponenti aviācijā, kodolprogrammas | - Samazināta oksidēšanās – Tīrāka mikrostruktūra |
– Dārgi - Nepieciešams specializēts aprīkojums |
| Keramikas pelējuma liešana | Sarežģītas karstumizturīgas detaļas | – Lieliskas virsmas detaļas - Laba izmēru precizitāte |
- Ilgāks veidņu sagatavošanas laiks - Augstākas izmaksas |
Termiskās apstrādes prakse
Pēc liešanas, CF3 parasti tiek pakļauts Risinājumu rūdīšana diapazonā 1040–1120 ° C (1900-2050°F) kam seko strauja ūdens dzēšana. Šis process kalpo vairākiem mērķiem:
- Izšķīdina atlikušos karbīdus, korozijas izturības atjaunošana
- Homogenizē mikrostruktūru, novēršot segregāciju no sacietēšanas
- Uzlabo elastību un stingrību noņemot delta ferītu vai trauslās fāzes
Stingri temperatūras kontrole atkausēšanas laikā ir ļoti svarīgi. Nepietiekams dzēšanas ātrums var izraisīt sensibilizācija un hroma samazināšanās pie graudu robežām, Korozijas pretestības kompromitēšana.
7. Izturība pret koroziju
Vispārēja korozija
Neitrālā un viegli skābā vidē, CF3 saglabā izcilu pretestību, pateicoties tās ar hromu bagātajai pasīvajai plēvei. Korozijas rādītāji parasti ir < 0.05 mm/gadā dzeramā ūdens un notekūdeņu sistēmās.
Lokalizēta izturība pret koroziju
Sakausējums uzrāda labu veiktspēju vidēs, kas satur hlorīdus līdz ~200 ppm:
- Pretestības līdzvērtīgs skaitlis (Malka): ~ 18
- Kritiskā punktveida temperatūra (CPT): ~ 20–25 ° C (mainās atkarībā no hlorīda līmeņa)
Stresa korozijas plaisāšana (SCC)
CF3 zemais oglekļa saturs uzlabo SCC izturību vidēs, kurās ir hlorīds, īpaši 50-100°C diapazonā, zināma bīstamā zona austenīta pakāpēm.
8. Izgatavošana & Mašīnīgums
CNC apstrāde
CF3 mašīnas ir salīdzināmas ar kaltām 304, ar apstrādājamības indeksu ~45 % (kur 304 vienāds 50 %).
Veikali parasti izmanto karbīda instrumentus, griešanas ātrums 100–150 m/min, un padeves 0,12–0,18 mm/apgr, nodrošinot virsmas apdari ap Ra 1.6 µm.
Metināšana
Izgatavotāji metina CF3, izmantojot 309 vai 312 pildvielu sakausējumi bez priekšsildīšanas.
Atlaidināšana pēc metināšanas plkst 1,050 °C vienu stundu atjauno izturību pret koroziju, delta-ferīta samazināšana un metināšanas zonas karbīdu šķīdināšana.
Veidošanās & Pievienošanās
Lai gan CF3 sacietēšanas ātrums atpaliek no oglekļa tērauda, tas pacieš aukstās formēšanas samazinājumus līdz 40 %.
Lai novērstu atgriešanos, dizaineri iesaka lieces rādiusus vismaz 3 × materiāla biezumu.
9. CF3 nerūsējošā tērauda pielietojumi
Vārsti, Sūkņi, un armatūra ūdens attīrīšanā
Komunālās un rūpnieciskās ūdens attīrīšanas iekārtās, CF3 nerūsējošais tērauds ir izvēlēts materiāls:
- Vārstu ķermeņi un pārsegi
- Sūkņa apvalki un lāpstiņriteņi
- Cauruļu veidgabali un savienojumi
Tā izturība pret hlorīda izraisītu koroziju, pat iesāļā vai nedaudz sāļā vidē, nodrošina ilgu kalpošanas laiku ar minimālu apkopi.
Zemais oglekļa saturs samazina risku sensibilizācija metināšanas laikā, kas ir ļoti svarīgi spiediena saglabāšanas sistēmām.
Naftas ķīmija un nafta & Gāzes sastāvdaļas
Naftas un gāzes rūpniecība bieži izmanto CF3 lējumi, kas saskaras ar kodīgiem šķidrumiem, ieskaitot ogļūdeņražus, sērūdeņradis, un ar CO₂ bagātu vidi. Kopējās lietojumprogrammas ietver:
- Kompresoru apvalki
- Kolektori un plūsmas līnijas sastāvdaļas
- Dozēšanas vārsti un atloki
Uz augšu- un vidussistēmas, CF3 palīdz novērst sprieguma-korozijas plaisāšana (SCC) un lobīšana, kuras paātrina augsts hlorīdu saturs vai mitra skābā gāze.
Pārtikas pārstrādes un farmācijas iekārtas
Higiēnas procesu sistēmām nepieciešami materiāli ar izcilu izturību pret koroziju, Gluda virsmas apdare, un saderība ar tīrīšanas līdzekļiem (CIP/SIP). CF3 atbilst šīm prasībām, padarot to piemērotu:
- Sanitārie vārsti un cauruļu veidgabali
- Maisīšanas un dozēšanas iekārtas
- Dozēšanas sūkņi un korpusi
Tā austenīta mikrostruktūra, kas saglabājas stabils pat pēc atkārtotiem sterilizācijas cikliem, palīdz satikties FDA un 3-Sanitārie standarti kritiskās ražošanas vidēs.
Enerģijas ražošana un jūras aparatūra
- Tvaika un kondensāta sistēmas sastāvdaļas
- Jūras ūdens sūkņi un vārstu daļas
- Siltummaiņa gala vāki
Tās izturība pret ūdens korozija, biodegviela, un oksidēšanās paaugstinātā temperatūrā uzlabo komponentu ilgmūžību šajos agresīvajos iestatījumos.
Jūras vidē, CF3 darbojas uzticami abos virszemes un zemūdens serviss.
Citas topošās lietojumprogrammas
- Ūdeņraža apstrādes sistēmas: Sakarā ar tā nemagnētisko un plaisu izturīgo raksturu
- Pusvadītāju mitrās apstrādes instrumenti: Kur īpaši tīrs, ir nepieciešami nereaktīvi materiāli
- Ar piedevām ražotas lējuma sastāvdaļas: Samazinātam svaram un sarežģītai dizaina integrācijai
10. Salīdzinājums ar alternatīviem materiāliem
Lai izvēlētos piemērotu nerūsējošā tērauda marku konkrētajam lietojumam, ir nepieciešama dziļa izpratne par veiktspējas kompromisiem starp pieejamajām opcijām.
CF3 nerūsējošais tērauds, kā zema oglekļa satura liešanas ekvivalents 304L, bieži tiek salīdzināts ar saistītiem sakausējumiem, piemēram, CF3M, CF8, Cf8m, un kalts 304 nerūsējošs.
| Īpašums | CF3 (304L met) | CF3M (316L met) | CF8 (304 Atlaist) | Cf8m (316 Atlaist) | 304L Kalti |
|---|---|---|---|---|---|
| Molibdēns (Noplūde) Apmierināts | Ne | Jā | Ne | Jā | Ne |
| Oglekļa saturs | ≤ 0.03% (Zems oglekļa rādītājs) | ≤ 0.03% (Zems oglekļa rādītājs) | ≤ 0.08% | ≤ 0.08% | ≤ 0.03% (Zems oglekļa rādītājs) |
| Hlorīda izturība | Mērens | Lielisks | Mērens | Lielisks | Mērens |
| Pretestība (Malka) | ~ 18 | ~ 25–27 | ~ 20 | ~ 25–27 | ~ 18 |
| Izturība pret koroziju | Labi | Lielisks | Mērens | Lielisks | Labi |
| Metināmība | Lielisks | Lielisks | Mērens | Mērens | Lielisks |
| Maksāt | $$ | $$$ | $$ | $$$ | $$ |
| Izturība (Stiepts) | ~ 485 MPa | ~500 MPa | ~510 MPa | ~ 520 MPa | ~ 520 MPa |
| Pagarināšana | ~ 40% | ~ 45% | ~ 45% | ~ 45% | ~ 45% |
| Formīgums | Lieliski piemērots detaļām | Lieliski piemērots detaļām | Piemērots lietajām daļām | Piemērots lietajām daļām | Lielisks (velmētām vai formētām daļām) |
| Lietojumprogrammas | Ūdens sistēmas, pārtikas daļas | Ķīmisks, jūras, jūrā | Vispārējās rūpnieciskās daļas | Jūras, ķīmisks, jūrā | Augsta elastība, plānas sienas daļas |
11. Secinājums
Kopsavilkumā, CF3 nerūsējošais tērauds apvieno pārbaudīto izturību pret koroziju 304 ar liešanas daudzpusību.
Tā līdzsvarota ķīmija, izturīgs mehāniskais profils, un pierādīta ilgtermiņa izturība padara CF3 par autoritatīvu izvēli vidēji smagas korozijas vidē.
Turklāt, gadā, pārsniedzot globālo ražošanu 50,000 tonnu un lūžņu likmes zem 6 %, CF3 nodrošina gan ekonomiskās, gan veiktspējas priekšrocības.
Gaidāms, CF3 integrēšana hibrīda liešanas piedevu darbplūsmās un virsmas apstrādes veidu izpēte sola paplašināt tā pakalpojumu klāstu, nodrošinot, ka CF3 joprojām ir stūrakmens sakausējums rūpnieciskos lietojumos.
LangHe ir ideāla izvēle jūsu ražošanas vajadzībām, ja jums nepieciešama augstas kvalitātes nerūsējošā tērauda lējumi.
Bieži uzdotie jautājumi par CF3 nerūsējošo tēraudu
Vai CF3 nerūsējošais tērauds ir piemērots lietošanai augstā temperatūrā?
CF3 parasti ir piemērots lietošanai mērenā temperatūrā (līdz aptuveni 800°F vai 427°C).
Augstākām temperatūrām, vai kad izturība pret oksidāciju paaugstinātā temperatūrā ir kritiska,
citas atzīmes patīk Cf8m vai 316 nerūsējošais tērauds var būt piemērotāki to uzlaboto augstas temperatūras īpašību dēļ.
Vai CF3 var metināt?
Jā, CF3 nerūsējošais tērauds ir augsti metināts. Tā zemais oglekļa saturs samazina karbīda veidošanās risku metināšanas laikā, samazinot starpkristālu korozijas iespējamību.
Tomēr, vienmēr ieteicams lietot piemērotas metināšanas metodes un termiskās apstrādes pēc metināšanas strādājot ar šo materiālu kritiskos lietojumos.
Vai CF3 ir piemērots kriogēniem lietojumiem?
Jā, CF3 uzrāda labu izturību zemā temperatūrā, padarot to piemērotu lietošanai kriogēnos lietojumos, piemēram, sašķidrinātā dabasgāzē (SDG) uzglabāšana un transportēšana.
Vai CF3 var apstrādāt termiski?
CF3 parasti nav termiski apstrādājams stiprināšanas nolūkos. Tomēr, to var atkausēt, lai mazinātu stresu un uzlabotu apstrādājamību.
Kā CF3 Stainless Steel darbojas jūras ūdenī?
CF3 piedāvājumi mērena izturība pret jūras ūdens koroziju, bet tas nav tik izturīgs kā CF3M vai CF8M, kurām ir paaugstināta hlorīdu izturība, pateicoties molibdēns.
Iekšā jūras vide ar augstu sāļums, CF3 var rasties dažas korozija laika gaitā, tāpēc CF3M vai CF8M varētu būt piemērotāki.
Kā jākopj CF3 nerūsējošais tērauds?
Regulāra CF3 nerūsējošā tērauda apkope ietver:
- Tīrīšana: Piesārņotāju, piemēram, hlora, noņemšana, sāls, un ķīmiskas vielas, kas var izraisīt lokālu koroziju.
- Pārbaude: Pārbaudot, vai nav pazīmju lobīšana vai plaisas korozija, Īpaši iekšā jūras vai ķīmiskās vides.
- Metināšana: Pareizas nodrošināšana post-weld termiskā apstrāde lai izvairītos no plaisāšanas vai sensibilizācijas.
Vai CF3 nerūsējošo tēraudu var izmantot saskarē ar pārtiku?
Jā, CF3 bieži izmanto pārtikas pārstrādes aprīkojums tā dēļ izturība pret koroziju un tīrīšanas vieglums.
Tas atbilst FDA un 3-Sanitārie standarti, padarot to par piemērotu izvēli sanitārs vārsti, sūkņi, un cauruļvadu sistēmas.
