1. Pengenalan
CD4MCU (biasanya dibekalkan kepada spesifikasi keluli tuang seperti ASTM A890 Gred 1A untuk tuangan dupleks dengan nombor UNS J93370) ialah tuangan tahan karat dupleks direka khas yang menggabungkan kekuatan tinggi, rintangan tinggi terhadap kakisan setempat, dan rintangan hakisan/peronggaan yang baik.
Kimianya (kromium tinggi, Molybdenum, kuprum dan nitrogen dengan nikel sederhana) dan dua fasa (Ferrite + Austenite) mikrostruktur menjadikan CD4MCu pilihan popular untuk menuntut komponen berputar servis basah (pendesak, casing pam), injap, dan perkakasan tuang lain di mana pendedahan klorida, hakisan atau beban mekanikal hadir.
2. Apakah Keluli Tahan Karat CD4MCu?
CD4MCu ialah a dupleks (Ferritic -Austenitic) keluli tahan karat gred yang disediakan terutamanya dalam bentuk produk tuang.
Ia dirumus untuk memberikan struktur mikro dupleks yang seimbang (≈ 35–55% ferit tipikal dalam tuangan yang diproses dengan baik) yang menghasilkan kekuatan hasil yang tinggi, keliatan yang baik dan ketahanan yang lebih baik terhadap pitting, kakisan celah dan retakan tegasan-kakisan klorida berbanding dengan gred tuangan austenit konvensional (Mis., Pelakon CF8M/316).
"Cu" dalam sebutan itu mencerminkan penambahan tembaga yang disengajakan (≈ 2.7–3.3% berat) yang meningkatkan ketahanan terhadap kimia pengurangan dan hakisan tertentu dan meningkatkan prestasi dalam persekitaran peronggaan atau buburan.
Ciri -ciri
- Kekuatan mekanikal yang tinggi (menghasilkan jauh lebih tinggi daripada tuangan CF8M/316).
- Rintangan kakisan setempat yang tinggi (Mo dan N meningkatkan PREN; kuprum meningkatkan tingkah laku dalam beberapa kimia pengurangan).
- Rintangan hakisan/peronggaan yang baik untuk memutar komponen basah.
- Kebolehan untuk geometri kompleks (pendesak, Skrol, badan injap).
- Kebolehkalasan yang baik apabila prosedur yang layak dan pengisi padan digunakan.
- Struktur mikro dupleks seimbang memberikan keliatan tahan kerosakan sambil meningkatkan rintangan keletihan berbanding banyak austenit.
3. Komposisi Kimia Biasa Keluli Tahan Karat CD4MCu
| Elemen | Julat tipikal (wt.%) | Peranan / komen |
| C | ≤ 0.04 | Pastikan rendah untuk mengelakkan pemendakan karbida |
| Cr | 24.5 - 26.5 | Bekas filem pasif utama; kunci kepada rintangan kakisan am |
| Dalam | 4.5 - 6.5 | bekas Austenit; membantu keseimbangan dupleks |
| Mo | 1.7 - 2.5 | Menguatkan rintangan pitting/celah |
Cu |
2.7 - 3.3 | Meningkatkan daya tahan terhadap mengurangkan asid, tingkah laku peronggaan/hakisan |
| N | 0.15 - 0.25 | Penggalak PREN yang lebih kuat dan berkuasa |
| Mn | ≤ 1.0 | Deoxidizer/memproses bantuan |
| Dan | ≤ 1.0 | Rintangan penyahoksidaan dan pengoksidaan |
| P | ≤ 0.04 | Kawalan kekotoran |
| S | ≤ 0.03 | S Rendah untuk kekukuhan |
| Fe | Keseimbangan | Elemen matriks (Ferrite + Austenite) |
4. Sifat Mekanikal — CD4MCu (ASTM A890 Gred 1A)
Di bawah adalah fokus, persembahan gred kejuruteraan bagi tingkah laku mekanikal biasa CD4MCu dalam keadaan bekalan biasa (Cast, penyelesaian-annealed, air- atau dipadamkan udara seperti yang ditentukan oleh faundri).
Suhu bilik (tipikal) sifat mekanikal — tuangan anil larutan CD4MCu
| Harta benda | Julat tipikal (Dan) | Julat tipikal (empayar) | Komen |
| Kekuatan tegangan, Rm | 650 - 780 MPA | 94 - 113 ksi | Bergantung pada saiz bahagian dan amalan faundri; bahagian yang lebih berat arah aliran lebih rendah. |
| 0.2% bukti / Hasil, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 ksi | Gunakan nilai khusus haba untuk pengiraan tegasan yang dibenarkan. |
| Pemanjangan, A (%) | 15 - 25 % | - | Diukur pada spesimen ujian standard; berkurangan dengan bahagian yang lebih berat dan kecacatan tuangan. |
| Pengurangan kawasan, Z (%) | 30 - 40 % (tipikal) | - | Petunjuk patah mulur apabila kualiti tuangan adalah tinggi. |
Kekerasan Brinell (Hbw) |
220 - 280 Hb | ≈ 85 - 110 HRB | Kekerasan yang lebih tinggi berkorelasi dengan kekuatan yang lebih tinggi tetapi mungkin menandakan masalah mikrostruktur jika melebihi jangkaan. |
| Modulus keanjalan, E | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ ksi | Gunakan ~200 GPa untuk pengiraan kekakuan melainkan data pembekal berbeza. |
| Charpy v-notch, CVN (Bilik t) | Lazimnya baik; nyatakan jika patah-kritikal (Mis., ≥ 20–40 J sasaran) | - | CVN ialah haba- dan bergantung kepada bahagian; memerlukan ujian pembekal jika keliatan adalah kritikal. |
| Keletihan (Panduan) | Ketahanan (spesimen licin) ≈ 0.30–0.45 × Rm | - | Sangat bergantung pada kemasan permukaan, Kecacatan Casting, tegasan baki dan geometri perincian. Ujian komponen disyorkan. |
5. Sifat Fizikal dan Terma Keluli Tahan Karat CD4MCu
| Harta benda | Nilai perwakilan |
| Ketumpatan | ≈ 7.80 - 7.90 g · cm⁻³ |
| Kekonduksian terma (20 ° C.) | ≈ 12 - 16 W · M⁻¹ · K⁻¹ |
| Haba tertentu (20 ° C.) | ≈ 430 - 500 J · kg⁻¹ · k⁻¹ |
| Pekali pengembangan haba (20-100 ° C.) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10 ⁻⁶ k⁻¹ |
| Modulus keanjalan (E) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Lebur/pepejal (lebih kurang.) | ~1375 – 1450 ° C. (bergantung kepada aloi) |
6. Prestasi kakisan
- Pitting & celah: CD4MCu's Mo + N + Cr tinggi memberikan rintangan yang kuat; PREN di bawah 30-an menjadikannya sesuai untuk air payau, banyak sistem air penyejuk dan aliran proses yang mengandungi klorida pada suhu sederhana.
- SCC (retakan tegasan-kakisan klorida): struktur mikro dupleks dan pecahan austenit bawah memberi rintangan yang lebih besar kepada klorida SCC daripada gred tuangan austenit biasa;
Walau bagaimanapun, SCC masih boleh berlaku di bawah kombinasi klorida yang teruk, suhu dan tegasan tegangan. - Korosi hakisan / Cavitation: penambahan tembaga dan kekuatan tinggi meningkatkan ketahanan terhadap kakisan berbantukan hakisan dan pitting peronggaan; inilah sebabnya CD4MCu digunakan untuk pendesak dan pam buburan.
- Mengurangkan asid: CD4MCu lebih bertolak ansur daripada 316 dalam beberapa cecair yang sedikit mengurangkan, tetapi asid penurun panas pekat mungkin memerlukan bahan aloi atau asas nikel yang lebih tinggi.
- Had suhu: untuk perkhidmatan klorida jangka panjang lebih suka pendedahan pada atau di bawah tahap yang disahkan oleh pemeriksaan makmal; pada suhu tinggi kadar kakisan umum dan kerentanan serangan setempat meningkat.
7. Ciri-ciri Tuangan Keluli Tahan Karat CD4MCu
CD4MCu biasanya dihantar sebagai pelaburan atau tuang pasir komponen.
Pertimbangan pemutus utama:
- Pemejalan dan pengecutan: jangkakan pengecutan linear tipikal dalam urutan ~1.2–2.0% — gunakan faktor pengecutan faundri untuk reka bentuk corak. Pemejalan arah dan penaik yang diletakkan dengan betul mengelakkan rongga mengecut.
- Kawalan cair: lebur aruhan terkawal, penyahgasan argon dan penapisan seramik mengurangkan gas dan kemasukan; lebur vakum atau ESR boleh digunakan untuk tuangan integriti tertinggi.
- Kecacatan tuangan biasa: keliangan gas, Rongga pengecutan, kemasukan bukan logam dan penutup sejuk — dihalang dengan gating yang betul, penapisan, penyahgas dan kawalan tuang.
- Rawatan haba selepas tuang: Penyelesaian Anneal (lihat bahagian 8) diperlukan untuk mencapai keseimbangan dupleks yang diingini dan membubarkan fasa yang diasingkan. Hip (menekan panas-isostatik) boleh digunakan untuk kritikal, bahagian berintegriti tinggi untuk menutup keliangan dalaman.
- Pemesinan elaun & toleransi: menyediakan stok pemesinan yang realistik (Mis., 2–Elaun kekasaran 6 mm; kurang untuk tuangan pelaburan) dan nyatakan muka kritikal bermesin.
8. Fabrikasi, Rawatan haba, dan Amalan Terbaik Kimpalan
Rawatan haba
- Penyelesaian Anneal selepas pemutus (julat suhu biasa sekitar 1040–1100 °C; spesifikasi faundri yang tepat untuk diikuti) dengan pelindapkejutan pantas untuk mengunci struktur mikro dupleks seimbang dan melarutkan mendakan yang tidak diingini.
Sesetengah sumber menasihati rawatan haba sekitar ~1900 °F (~1038 °C) diikuti dengan pelindapkejutan untuk gred dupleks tuang; ikut lembaran data pembekal/faundri untuk temp/tahan/pelindapkejutan yang tepat.
Kimpalan
- Kebolehkimpalan adalah baik, tetapi kawalan adalah penting: gunakan prosedur kimpalan yang berkelayakan (WPS/WPQ), logam pengisi yang sepadan direka untuk kimia dupleks, mengawal suhu interpass, dan hadkan input haba untuk mengekalkan keseimbangan fasa dalam HAZ.
- Anil penyelesaian selepas kimpalan: tidak selalu boleh dilaksanakan untuk perhimpunan yang telah siap; jika tidak boleh, pilih aloi pengisi yang sesuai dan meminimumkan tahap HAZ untuk mengekalkan rintangan kakisan tempatan.
Pemesinan & membentuk
- Kebolehmesinan CD4MCu adalah sederhana; gunakan perkakas karbida, suapan dan penyejuk yang sesuai.
Gred dupleks lebih kuat daripada austenitik jadi harapkan kehausan alatan yang lebih tinggi. Pembentukan sejuk adalah terhad berbanding dengan austenitik mulur; reka bentuk lukisan sewajarnya.
Penyediaan permukaan & Passivation
- Selepas mengimpal/membaiki keluarkan warna haba dan jeruk mengikut keperluan, dan kemudian pasifkan dengan proses pempasifan nitrik atau sitrik untuk memulihkan filem pasif yang seragam.
9. Aplikasi Industri CD4MCu (ASTM A890 Gred 1A)
CD4MCu digunakan secara meluas di mana geometri tuang, kekuatan tinggi dan rintangan kakisan/hakisan setempat yang dipertingkatkan diperlukan:
- Komponen pam: pendesak, volut dan selongsong untuk air laut, Air payau, perkhidmatan air penyejuk dan buburan.
- Badan injap & Potong: injap kawalan dan pengasingan di luar pesisir, penyahgaraman, kimia, dan sistem loji kuasa.
- Penyahgaraman & peralatan reverse-osmosis: perkakasan dan kelengkapan berputar yang terdedah kepada klorida dan keadaan sementara.
- Pulpa & kertas dan peralatan perlombongan: pam buburan dan komponen mudah haus.
- Proses kimia & Sistem penyejukan: di mana paras klorida dan beban mekanikal bergabung.
10. Kelebihan & Batasan
Kelebihan Teras CD4MCu (ASTM A890 Gred 1A)
- Kekuatan seimbang dan rintangan kakisan: Kekuatan hasil dua kali ganda daripada 316L dengan rintangan kakisan yang setanding atau unggul dalam media klorida dan asid.
- Prestasi perkhidmatan masam yang unggul: Mematuhi NACE MR0175, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang mengandungi H₂S.
- Castability yang sangat baik: Sesuai untuk komponen berbentuk kompleks yang sukar dibuat melalui proses tempa.
- Keberkesanan kos: 30–50% lebih murah daripada aloi berasaskan nikel (Mis., Hastelloy C276) sambil menawarkan rintangan kakisan yang serupa dalam persekitaran sederhana.
- Pakai rintangan: Penambahan tembaga meningkatkan ketahanan terhadap lelasan dan hakisan, memanjangkan hayat perkhidmatan dalam aplikasi pengendalian bendalir.
Had Utama CD4MCu (ASTM A890 Gred 1A)
- Kerumitan kimpalan: Memerlukan kawalan input haba yang ketat dan PWHT mandatori, meningkatkan kos fabrikasi berbanding keluli austenit.
- Sekatan suhu: Tidak sesuai untuk servis berterusan melebihi 450°C kerana pembentukan fasa σ.
- Kepekaan kepada unsur sisa: Tinggi Mn (>0.8%) atau Kekotoran Sn/Pb mengurangkan rintangan kakisan dan meningkatkan risiko keretakan.
- Kemuluran yang lebih rendah daripada keluli austenit: Pemanjangan (16–24%) adalah lebih rendah daripada 316L (≥40%), mengehadkan penggunaan dalam aplikasi ubah bentuk tinggi.
11. Analisis perbandingan - CD4MCU berbanding aloi yang serupa
Nilai mewakili, untuk penyaringan dan penggubalan spesifikasi sahaja — sentiasa gunakan MTR pembekal, lembaran data pengilang dan data ujian khusus aplikasi untuk pemilihan akhir.
| Aspek / Aloi | CD4MCU (Dupleks Cast) | CF8m / Cast 316 (Austenitic) | Dupleks 2205 (tempa) | Asas nikel (Mis., C-276) |
| Sorotan komposisi | Cr ~24.5–26.5; Pada ~4.5–6.5; Mo ~1.7–2.5; Cu ~2.7–3.3; N ~0.15–0.25 | Cr ~16–18; Pada ~10–14; Mo ~2–3 (CF8m) | Cr ~21–23; Pada ~4–6.5; Mo ~3; N ~0.08–0.20 | Ni dan Cr yang sangat tinggi; besar Mo (dan pengaloian lain) |
| PREN biasa (saringan) | ~ 30-35 (bergantung pada Mo/N) | ~24–27 | ~ 35-40 | >40 (berbeza dengan aloi) |
| Mekanik perwakilan (Rm / RP0.2) | Rm 650–780 MPa; Rp0.2 450–550 MPa | Rm ≈ 480–620 MPa; Rp0.2 ≈ 170–300 MPa | Rm ≈ 620–880 MPa; Rp0.2 ≈ 400–520 MPa | Pembolehubah Rm (selalunya 500–900 MPa); Rp0.2 bergantung pada gred |
| Rintangan SCC klorida | Baik (lebih baik daripada CF8M; faedah dupleks) | Sederhana — mudah terdedah dalam keadaan panas/tertekan | Sangat bagus (salah satu pilihan tahan karat terbaik untuk SCC) | Secara amnya Cemerlang (direka bentuk untuk kimia ekstrem) |
Pitting / Rintangan Crevice |
Tinggi (Mo + N + Cr; PREN ~30s) | Sederhana | Sangat tinggi | Cemerlang |
| Hakisan / rintangan kavitasi | Baik (Cu + kekuatan yang lebih tinggi meningkatkan prestasi) | Sederhana | Baik (kekuatan yang lebih tinggi membantu) | Pembolehubah — bergantung pada gred; sering dipilih untuk kakisan dan bukannya hakisan |
| Kebolehan / bentuk produk | Cemerlang sebagai tuangan (pendesak, Skrol, badan injap) | Cemerlang (borang tuang tersedia secara meluas) | Terutamanya tempa (pinggan, bar, paip); beberapa cast dupleks wujud tetapi lebih kompleks | Tempa dan tuang; tuangan mungkin tetapi mahal |
| Kebolehkalasan & Tingkah laku HAZ | Baik — memerlukan prosedur yang berkelayakan dan kawalan HAZ | Cemerlang (316 adalah pemaaf) | Boleh dikimpal tetapi memerlukan kawalan ketat untuk mengekalkan keseimbangan dupleks | Boleh dikimpal dengan prosedur yang berkelayakan; pilihan pengisi kritikal |
| Jalur kos biasa (bahan) | Pertengahan tinggi (kurang daripada kebanyakan aloi Ni) | Lebih rendah (ekonomik) | Pertengahan tinggi (serupa dengan CD4MCu atau lebih tinggi untuk spesifikasi tinggi) | Tinggi (aloi premium) |
Aplikasi biasa |
Pendesak, casing pam, badan injap untuk air payau/laut, pam buburan, penyahgaraman, air penyejuk | Paip proses am, kereta kebal, peralatan kebersihan, perkhidmatan klorida sederhana | Luar pesisir, penyahgaraman, perkhidmatan klorida berkekuatan tinggi, Sistem tekanan | Reaktor kimia, perkhidmatan asid/klorida yang melampau, keterukan kakisan yang sangat tinggi |
| Bila memilih | Memerlukan bahagian tuang yang kompleks dengan kekuatan tinggi, pitting/SCC yang baik dan rintangan hakisan pada kos sederhana | Projek terdorong kos di mana pendedahan klorida adalah rendah-sederhana dan kesederhanaan fabrikasi diingini | Apabila rintangan dan kekuatan klorida tertinggi diperlukan dan bentuk tempa boleh diterima | Apabila kimia perkhidmatan atau suhu melebihi keupayaan tahan karat/dupleks dan kos kitaran hayat mewajarkan premium |
12. Kesimpulan
CD4MCU (ASTM A890 Gred 1A apabila dinyatakan dalam bentuk dupleks tuang) ialah pilihan teknikal yang menarik untuk komponen tuang yang berputar dan mengandungi tekanan dalam galas klorida, perkhidmatan hakisan atau peronggaan.
Struktur dupleksnya, kandungan molibdenum dan nitrogen menghasilkan rintangan pitting yang teguh dan toleransi SCC manakala kuprum dan kekuatan tinggi meningkatkan ketahanan terhadap hakisan dan kerosakan mekanikal.
Untuk menyedari kelebihan aloi, amalan faundri yang berdisiplin, anil penyelesaian yang didokumenkan, kimpalan yang berkelayakan dan NDE yang sesuai adalah penting.
Di mana kimia perkhidmatan atau suhu melebihi keupayaan CD4MCu, gred tempa dupleks atau aloi asas nikel perlu dinilai.
Soalan Lazim
Apakah maksud “CD4MCu”.?
Ia menandakan gred tuangan tahan karat dupleks dengan ciri komposisi (Cr, Mo, Cu dan N) ditala untuk pitting yang lebih baik, SCC dan rintangan hakisan. Ia biasanya dibekalkan sebagai ASTM A890 Gred 1A dalam spesifikasi dupleks tuang.
Apakah perbezaan antara CD4MCu dan 2205 Keluli tahan karat dupleks?
CD4MCu ialah a Cast aloi dupleks dioptimumkan untuk fabrikasi komponen kompleks, dengan penambahan kuprum untuk meningkatkan rintangan asid mengurangkan.
2205 adalah a tempa aloi dupleks dengan kandungan nitrogen yang lebih tinggi (0.14–0.20 berat%) untuk penstabilan austenit.
Walaupun kedua-duanya mempunyai nilai PREN yang serupa (~ 34), CD4MCu lebih disukai untuk tuangan, dan 2205 digunakan untuk produk tempa (plat, paip).
Adakah CD4MCu sesuai untuk air laut?
Ya — CD4MCu digunakan secara meluas untuk air laut, air payau dan aplikasi air penyejuk; Walau bagaimanapun, nyatakan saringan makmal dan elaun kakisan untuk perkhidmatan zon tenggelam atau percikan jangka panjang.
Bolehkah CD4MCu dikimpal di lapangan?
Ya — tetapi kimpalan memerlukan prosedur yang berkelayakan, logam pengisi dupleks yang sepadan, input haba terkawal dan pembersihan/pasifan selepas kimpalan. Untuk perhimpunan kritikal pertimbangkan ujian prakelayakan dan kupon yang dikimpal.
Bagaimana CD4MCu dibandingkan dengan 316 Castings?
CD4MCu menawarkan kekuatan yang lebih tinggi dan rintangan kakisan setempat dan SCC yang lebih baik daripada tuangan CF8M/316 — membolehkan hayat yang lebih lama dalam galas klorida, persekitaran yang menghakis.
