1. Invoering
CD4MCU (gewoonlijk geleverd volgens specificaties van gegoten staal, zoals ASTM A890 Grade 1A voor duplexgietstukken met UNS-nummer J93370) is een speciaal ontworpen duplex roestvrij gietstuk dat hoge sterkte combineert, verhoogde weerstand tegen plaatselijke corrosie, en goede erosie-/cavitatieweerstand.
Het is chemie (hoog chroom, molybdeum, koper en stikstof met matig nikkel) en tweefasig (ferriet + Austenite) Dankzij de microstructuur is CD4MCu een populaire keuze voor veeleisende roterende componenten voor natte toepassingen (waaier, pompomgangen), kleppen, en andere gegoten hardware waar blootstelling aan chloride plaatsvindt, erosie of mechanische belasting aanwezig zijn.
2. Wat is CD4MCu roestvrij staal?
CD4MCu is een duplex (ferritisch - austenitisch) roestvrij staal kwaliteit voornamelijk geleverd in gegoten productvormen.
Het is geformuleerd om een gebalanceerde duplex microstructuur te geven (≈ 35–55% ferriet typisch voor goed verwerkte gietstukken) dat een hoge vloeigrens oplevert, goede taaiheid en aanzienlijk verbeterde weerstand tegen putjes, spleetcorrosie en chloride-spanningscorrosiescheuren in vergelijking met conventionele austenitische gietsoorten (Bijv., CF8M/316 gegoten).
De “Cu” in de aanduiding weerspiegelt een opzettelijke toevoeging van koper (≈ 2,7–3,3 gew.%) dat de weerstand tegen bepaalde reducerende en erosieve chemicaliën verbetert en de prestaties in cavitatie- of slurryomgevingen verbetert.
Functies
- Hoge mechanische sterkte (opbrengst aanzienlijk hoger dan CF8M/316-gietstukken).
- Verhoogde plaatselijke corrosieweerstand (Mo en N verhogen PREN; koper verbetert het gedrag in sommige reducerende chemicaliën).
- Goede erosie-/cavitatiebestendigheid voor roterende natte componenten.
- Gietbaarheid voor complexe geometrieën (waaier, rollen, kleplichamen).
- Goede lasbaarheid wanneer gekwalificeerde procedures en bijpassende vulstoffen worden gebruikt.
- Evenwichtige duplex microstructuur biedt schadetolerante taaiheid en verhoogt de weerstand tegen vermoeidheid in vergelijking met veel austenitische materialen.
3. Typische chemische samenstelling van CD4MCu roestvrij staal
| Element | Typisch bereik (gew.%) | Rol / opmerking |
| C | ≤ 0.04 | Laag houden om carbideprecipitatie te voorkomen |
| Cr | 24.5 - 26.5 | Primaire passieve filmvormer; sleutel tot algemene corrosieweerstand |
| In | 4.5 - 6.5 | Austeniet voormalige; helpt duplexbalans |
| Mo | 1.7 - 2.5 | Versterkt de weerstand tegen putjes/spleten |
Cu |
2.7 - 3.3 | Verbetert de weerstand tegen reducerende zuren, cavitatie/erosiegedrag |
| N | 0.15 - 0.25 | Versterker en krachtige PREN-booster |
| Mn | ≤ 1.0 | Deoxidatiemiddel/verwerkingshulpmiddel |
| En | ≤ 1.0 | Deoxidatie- en oxidatieweerstand |
| P | ≤ 0.04 | Onzuiverheidscontrole |
| S | ≤ 0.03 | Lage S voor degelijkheid |
| Fe | Evenwicht | Matrixelement (ferriet + Austenite) |
4. Mechanische eigenschappen — CD4MCu (ASTM A890 Grade 1A)
Hieronder vindt u een focus, technische presentatie van het typische mechanische gedrag van CD4MCu in de gebruikelijke leveringsconditie (vorm, Op oplossing aangekondigd, water- of luchtgeblust zoals gespecificeerd door de gieterij).
Kamertemperatuur (typisch) mechanische eigenschappen — oplossingsgegloeid gegoten CD4MCu
| Eigendom | Typisch bereik (EN) | Typisch bereik (imperiaal) | Opmerking |
| Treksterkte, RM | 650 - 780 MPA | 94 - 113 KSI | Afhankelijk van sectiegrootte en gieterijpraktijk; zwaardere secties trend lager. |
| 0.2% bewijs / Opbrengst, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 KSI | Gebruik warmtespecifieke waarden voor toelaatbare spanningsberekeningen. |
| Verlenging, A (%) | 15 - 25 % | - | Gemeten op standaard testmonsters; neemt af bij zwaardere secties en gietfouten. |
| Verkleining van de oppervlakte, Z (%) | 30 - 40 % (typisch) | - | Indicatief voor ductiele breuk wanneer de gietkwaliteit hoog is. |
Brinell-hardheid (HBW) |
220 - 280 HB | ≈ 85 - 110 HRB | Een hogere hardheid correleert met een hogere sterkte, maar kan op microstructurele problemen duiden als dit boven verwachting is. |
| Elasticiteitsmodulus, E | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ ksi | Gebruik ~200 GPa voor stijfheidsberekeningen, tenzij de gegevens van de leverancier verschillen. |
| Charpy V-Notch, CVN (kamer T) | Typisch Goed; Geef aan of breukkritiek is (Bijv., ≥ 20–40 J doel) | - | CVN is warmte- en sectie-afhankelijk; een leverancierstest vereisen als de taaiheid van cruciaal belang is. |
| Vermoeidheid (begeleiding) | Uithoudingsvermogen (glad exemplaar) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Sterk afhankelijk van de oppervlakteafwerking, Casting defecten, restspanningen en detailgeometrie. Componenttesten aanbevolen. |
5. Fysische en thermische eigenschappen van CD4MCu roestvrij staal
| Eigendom | Representatieve waarde |
| Dikte | ≈ 7.80 - 7.90 g · cm⁻³ |
| Thermische geleidbaarheid (20 ° C) | ≈ 12 - 16 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Specifieke warmte (20 ° C) | ≈ 430 - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Coëfficiënt van thermische uitzetting (20–100 ° C) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Elasticiteitsmodulus (E) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Smelten/solidus (ca.) | ~1375 – 1450 ° C (legeringsafhankelijk) |
6. Corrosieprestaties
- Putje & spleet: CD4MCu's Mo + N + hoge Cr geeft sterke weerstand; PREN in de lage jaren '30 maakt het geschikt voor brak water, veel koelwatersystemen en chloridehoudende processtromen bij gematigde temperaturen.
- SCC (chloride-spanningscorrosiescheuren): duplex microstructuur en lagere austenietfractie verlenen grotere weerstand om SCC te chloriden dan typische austenitische gietkwaliteiten;
Echter, SCC kan nog steeds optreden bij ernstige combinaties van chloride, temperatuur en trekspanning. - Erosie-corrosie / cavitatie: kopertoevoeging en hoge sterkte verbeteren de weerstand tegen erosie-ondersteunde corrosie en cavitatieputjes; daarom wordt CD4MCu gebruikt voor waaiers en mestpompen.
- Zuren verminderen: CD4MCu is toleranter dan 316 in sommige licht reducerende vloeistoffen, maar voor geconcentreerde hete reducerende zuren kunnen materialen van hogere legeringen of op nikkelbasis nodig zijn.
- Temperatuurlimieten: voor langdurige chloorgebruik geven ze de voorkeur aan blootstelling op of onder niveaus die zijn gevalideerd door laboratoriumscreening; bij verhoogde temperaturen nemen de algemene corrosiesnelheden en de plaatselijke aanvalsgevoeligheid toe.
7. Gieteigenschappen van CD4MCu roestvrij staal
CD4MCu wordt doorgaans geleverd als investering of zand gegoten componenten.
Belangrijke castingoverwegingen:
- Stolling en krimp: verwacht een typische lineaire krimp in de orde van ~1,2–2,0% – gebruik gieterijkrimpfactoren voor patroonontwerp. Directionele verharding en correct geplaatste stijgbuizen voorkomen krimpholtes.
- Smeltcontrole: gecontroleerd inductiesmelten, Argon-ontgassing en keramische filtratie verminderen gas en insluitsels; vacuümsmelten of ESR kan worden gebruikt voor gietstukken met de hoogste integriteit.
- Veel voorkomende gietfouten: gasporositeit, krimpholtes, niet-metalen insluitsels en koude afsluitingen - voorkomen door correcte poorten, filtratie, ontgassen en gietcontrole.
- Warmtebehandeling na het gieten: Oplossing Verlichting (zie sectie 8) is nodig om het gewenste duplexevenwicht te bereiken en gescheiden fasen op te lossen. HEUP (heet-isostatisch persen) kan worden gebruikt voor kritiek, onderdelen met hoge integriteit om de interne porositeit te sluiten.
- Bewerking toelagen & toleranties: zorgen voor realistische bewerkingsvoorraad (Bijv., 2–6 mm voorbewerkingstoeslag; minder voor investeringsgietstukken) en specificeer machinaal bewerkte kritische vlakken.
8. Fabricage, Warmtebehandeling, en beste laspraktijken
Warmtebehandeling
- Oplossing Verlichting na het gieten (typisch temperatuurbereik rond 1040–1100 ° C; exacte gieterijspecificatie die moet worden gevolgd) met snelle afschrikking om de gebalanceerde duplexmicrostructuur vast te houden en ongewenste neerslagen op te lossen.
Sommige bronnen adviseren een warmtebehandeling rond ~1900 °F (~1038 °C) gevolgd door afschrikken voor gegoten duplexkwaliteiten; volg het gegevensblad van de leverancier/gieterij voor de exacte temperatuur/vasthouden/quench.
Las
- Lasbaarheid is goed, maar controle is essentieel: gebruik gekwalificeerde lasprocedures (WPS/WPQ), bijpassende vulmetalen ontworpen voor duplexchemie, controle interpass temperatuur, en beperk de warmte-invoer om de fasebalans in HAZ te behouden.
- Oplossing uitgloeien na het lassen: niet altijd haalbaar voor voltooide assemblages; als dit niet mogelijk is, selecteer geschikte vullegeringen en minimaliseer de omvang van de gevaren om de lokale corrosieweerstand te behouden.
Bewerking & vormend
- De bewerkbaarheid van CD4MCu is matig; gebruik carbide gereedschap, geschikte voeding en koelvloeistof.
Duplexkwaliteiten zijn sterker dan austenitische soorten, dus verwacht een hogere gereedschapsslijtage. Koudvervormen is beperkt in vergelijking met ductiele austenitica; ontwerptekeningen dienovereenkomstig.
Oppervlakvoorbereiding & passivering
- Na het lassen/reparatie de hittetint en het pekel indien nodig verwijderen, en vervolgens passiveren met salpeter- of citroenzuurpassiveringsprocessen om een uniforme passieve film te herstellen.
9. Industriële toepassingen van CD4MCu (ASTM A890 Grade 1A)
CD4MCu wordt veel gebruikt bij gegoten geometrie, verhoogde sterkte en verbeterde plaatselijke corrosie-/erosieweerstand zijn vereist:
- Pompcomponenten: waaier, voluten en omhulsels voor zeewater, brak water, koelwater- en slurrydiensten.
- Kleplichamen & trimmen: regel- en isolatiekleppen in de offshore, ontzetting, chemisch, en energiecentralesystemen.
- Ontzetting & apparatuur voor omgekeerde osmose: roterende hardware en fittingen blootgesteld aan chloriden en voorbijgaande omstandigheden.
- Pulp & papier- en mijnbouwapparatuur: mestpompen en slijtagegevoelige componenten.
- Chemisch proces & koelsystemen: waar chlorideniveaus en mechanische belasting samenkomen.
10. Voordelen & Beperkingen
Kernvoordelen van CD4MCu (ASTM A890 Grade 1A)
- Evenwichtige sterkte en corrosieweerstand: Opbrengststerkte tweemaal die van 316L met vergelijkbare of superieure corrosieweerstand in chloride- en zure media.
- Superieure zure serviceprestaties: Voldoet aan NACE MR0175, waardoor het ideaal is voor H₂S-houdende omgevingen.
- Uitstekende castabiliteit: Geschikt voor complex gevormde componenten die moeilijk te vervaardigen zijn via smedige processen.
- Kosteneffectiviteit: 30–50% goedkoper dan legeringen op nikkelbasis (Bijv., Hastelloy C276) terwijl het een vergelijkbare corrosieweerstand biedt in gematigde omgevingen.
- Draag weerstand: De toevoeging van koper verbetert de weerstand tegen slijtage en erosie, verlenging van de levensduur bij vloeistofbehandelingstoepassingen.
Belangrijkste beperkingen van CD4MCu (ASTM A890 Grade 1A)
- Complexiteit van het lassen: Vereist een strikte controle van de warmte-inbreng en verplichte PWHT, hogere fabricagekosten vergeleken met austenitische staalsoorten.
- Temperatuurbeperking: Niet geschikt voor continu gebruik boven 450°C vanwege σ-fasevorming.
- Gevoeligheid voor restelementen: Hoge MN (>0.8%) of Sn/Pb-onzuiverheden verminderen de corrosieweerstand en verhogen het risico op scheuren.
- Lagere ductiliteit dan austenitische staalsoorten: Verlenging (16–24%) is lager dan 316L (≥40%), beperkt gebruik in toepassingen met hoge vervorming.
11. Vergelijkende analyse — CD4MCU versus vergelijkbare legeringen
Waarden zijn representatief, uitsluitend voor screening en het opstellen van specificaties: gebruik altijd MTR's van leveranciers, datasheets van de fabrikant en toepassingsspecifieke testgegevens voor de definitieve selectie.
| Aspect / Legering | CD4MCU (duplex gegoten) | CF8M / Vorm 316 (austenitisch) | Duplex 2205 (smeed) | Nikkel-basis (Bijv., C-276) |
| Compositie hoogtepunten | Cr~24,5–26,5; Bij ~ 4,5–6,5; Ma ~1,7–2,5; Cu~2,7–3,3; N~0,15–0,25 | Cr ~16–18; Op ~10–14; Ma ~2–3 (CF8M) | Cr ~21–23; Bij ~ 4–6,5; Ma ~3; N~0,08–0,20 | Zeer hoge Ni en Cr; substantiële Mo (en andere legeringsvormen) |
| Typisch PREN (screening) | ~ 30–35 (hangt af van ma/n) | ~ 24–27 | ~ 35–40 | >40 (varieert per legering) |
| Representatief mechanisch (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 | Rm-variabele (vaak 500–900 MPa); Rp0,2 is afhankelijk van het niveau |
| Chloride SCC-resistentie | Goed (beter dan CF8M; duplex voordeel) | Matig — gevoelig onder warme/gestresste omstandigheden | Erg goed (een van de beste roestvrijstalen keuzes voor SCC) | Algemeen uitstekend (ontworpen voor extreme chemie) |
Putje / spleetweerstand |
Hoog (Mo + N + Cr; PREN ~30s) | Gematigd | Erg hoog | Uitstekend |
| Erosie / cavitatieweerstand | Goed (Cu + hogere sterkte verbetert de prestaties) | Gematigd | Goed (hogere sterkte helpt) | Variabel — afhankelijk van graad; vaak gekozen vanwege corrosie in plaats van erosie |
| Gietbaarheid / productvormen | Uitstekend als gietstukken (waaier, rollen, kleplichamen) | Uitstekend (gegoten vormen zijn overal verkrijgbaar) | Voornamelijk smeed (bord, bar, pijp); er bestaat een gegoten duplex, maar deze is complexer | Gesmeed en gegoten; gietstukken mogelijk maar kostbaar |
| Lasbaarheid & HAZ-gedrag | Goed — vereist gekwalificeerde procedures en HAZ-beheersing | Uitstekend (316 is vergevingsgezind) | Lasbaar, maar vereist strikte controle om de duplexbalans te behouden | Lasbaar met gekwalificeerde procedures; keuze van vulstof cruciaal |
| Typische kostencategorie (materiaal) | Midden-hoog (minder dan de meeste Ni-legeringen) | Lager (zuinig) | Midden-hoog (vergelijkbaar met CD4MCu of hoger voor hoge specificaties) | Hoog (premium legeringen) |
Typische toepassingen |
Waaier, pompomgangen, kleplichamen voor brak/zeewater, slurrypompen, ontzetting, koelwater | Algemene procesleidingen, tanks, sanitaire uitrusting, matige chlorideservice | Offshore, ontzetting, chloridediensten met hoge sterkte, druksystemen | Chemische reactoren, extreem zuur/chloridegebruik, zeer hoge corrosieernst |
| Wanneer te kiezen | Complexe gegoten onderdelen met hoge sterkte nodig, goede put-/SCC- en erosiebestendigheid tegen redelijke kosten | Kostengedreven projecten waarbij de blootstelling aan chloride laag tot matig is en eenvoud van fabricage gewenst is | Wanneer de hoogste chlorideweerstand en sterkte vereist is en de bewerkte vorm acceptabel is | Wanneer de servicechemie of temperatuur de roestvrij/duplexcapaciteit overschrijdt en de levenscycluskosten een premie rechtvaardigen |
12. Conclusie
CD4MCU (ASTM A890 klasse 1A indien gespecificeerd in gegoten duplexvorm) is een technisch aantrekkelijke optie voor roterende en drukhoudende gegoten onderdelen in chloorlagering, erosieve of caviterende diensten.
Zijn duplexstructuur, Het molybdeen- en stikstofgehalte zorgen voor een robuuste putweerstand en SCC-tolerantie, terwijl koper en hoge sterkte de weerstand tegen erosie en mechanische schade verbeteren.
Om de voordelen van de legering te realiseren, gedisciplineerde gieterijpraktijk, gedocumenteerde oplossing gloeien, gekwalificeerd laswerk en een passende BDE zijn essentieel.
Waar de servicechemie of temperatuur de capaciteit van CD4MCu overschrijdt, duplex-smeedkwaliteiten of legeringen op nikkelbasis moeten worden geëvalueerd.
FAQ's
Wat betekent “CD4MCu”??
Het duidt op een duplex roestvrij gietkwaliteit met samenstellingskenmerken (Cr, Mo, Cu en N) afgestemd voor verbeterde pitting, SCC en erosiebestendigheid. Het wordt gewoonlijk geleverd als ASTM A890 klasse 1A in gegoten duplexspecificaties.
Wat is het verschil tussen CD4MCu en 2205 Duplex roestvrij staal?
CD4MCu is een vorm duplexlegering geoptimaliseerd voor de fabricage van complexe componenten, met kopertoevoeging om de zuurbestendigheid te verbeteren.
2205 is een smeed duplexlegering met hoger stikstofgehalte (0.14–0,20 gew.%) voor austenietstabilisatie.
Terwijl beide vergelijkbare PREN-waarden hebben (~34), CD4MCu heeft de voorkeur voor gietstukken, En 2205 wordt gebruikt voor bewerkte producten (borden, pijpen).
Is CD4MCu geschikt voor zeewater??
Ja – CD4MCu wordt veel gebruikt voor zeewater, brakwater- en koelwatertoepassingen; Echter, specificeer laboratoriumscreening en corrosietoeslagen voor langdurig ondergedompeld of spatwatergebruik.
Kan CD4MCu in het veld worden gelast??
Ja, maar lassen vereist gekwalificeerde procedures, bijpassende duplex vulmetalen, gecontroleerde warmte-inbreng en reiniging/passivering na het lassen. Overweeg voor kritische assemblages pre-kwalificatie en gelaste coupontests.
Hoe verhoudt CD4MCu zich tot 316 gietstukken?
CD4MCu biedt hogere sterkte en aanzienlijk betere plaatselijke corrosie- en SCC-bestendigheid dan CF8M/316-gietstukken, waardoor een langere levensduur in chloridehoudende materialen mogelijk is, erosieve omgevingen.
