1. Invoering
CF3 roestvrij staal, een lid van de Austenitic Cast Roestvrij staalfamilie, is het koolstofarme castequivalent van het populaire smeedingscijfer 304L (VS S30403).
Het wordt gedefinieerd onder ASTM A351 en veel gebruikt in industrieën waar corrosieweerstand, lasbaarheid, en castability staan voorop.
De "C" In CF3 staat voor "corrosiebestendig", "F" geeft de staalcijfer aan (304L equivalent), en het nummer "3" identificeert het lage koolstofgehalte (≤ 0.03%).
Historisch, CF3 kwam naar voren als onderdeel van de reactie op corrosieproblemen in chloride-rijke en lasintensieve toepassingen.
De introductie van koolstofarme cijfers in het midden van de 20e eeuw was een mijlpaal die de ontwikkeling van gelaste structuren met hoge integriteit mogelijk maakte zonder de behoefte aan warmtebehandeling na de lever.
Vanwege de evenwichtige combinatie van kosteneffectiviteit, prestatie, en weerstand tegen sensibilisatie,
CF3 blijft strategisch belangrijk in cast roestvrijstalen toepassingen in de chemische stof, petrochemisch, waterbehandeling, en sectoren voor voedselverwerking.
2. Chemische samenstelling & Metallurgie
Nominale chemische samenstelling
Het typische gewichtspercentage (gew.%) van de legeringselementen in CF3 roestvrij staal, zoals gedefinieerd door ASTM A351, is:
| Element | Typisch bereik (gew.%) | Functie |
|---|---|---|
| Chroom (Cr) | 18.0 - 21.0% | Bevordert corrosieweerstand door passieve filmvorming |
| Nikkel (In) | 8.0 - 11.0% | Stabiliseert Austenite, verbetert ductiliteit en taaiheid |
| Koolstof (C) | ≤0,03% | Vermindert de sensibilisatie; verbetert de lasbaarheid |
| Mangaan (Mn) | ≤1,5% | Verbetert hete verwerkbaarheid; deoxidizer |
| Silicium (En) | ≤2,0% | Bevordert vloeibaarheid bij het gieten; deoxidizer |
| Fosfor (P) | ≤0,04% | Restant; moet worden geminimaliseerd om brosheid te verminderen |
| Zwavel (S) | ≤0,04% | Restant; Overmatige S kan de taaiheid verminderen |
| Ijzer (Fe) | Evenwicht | Matrixelement |
De Laag koolstofgehalte (≤ 0.03%) aanzienlijk vermindert het risico op chroomcarbide -neerslag bij korrelgrenzen tijdens het lassen,
CF3 speciaal resistent maken tegen intergranulaire corrosie zonder de behandeling na de lever te vereisen.
Microstructuur: Austenitische matrix & Carbide -besturing
CF3 roestvrij staal heeft een volledig austenitische microstructuur met een gezichtsgerichte kubieke (FCC) rooster, die bijdraagt aan:
- Uitstekende taaiheid Bij zowel omgevings- als cryogene temperaturen.
- Niet-magnetisch gedrag in de gegloeide staat.
- Weerstand tegen stresscorrosie kraken (SCC) In veel chloride-bevattende omgevingen.
Vanwege het lage koolstofgehalte, CF3 bevat minimale chroomcarbiden, vooral bij graangrenzen.
Dit verbetert de weerstand tegen sensibilisatie, een aandoening waarin chroom-uitgeputte zones zich vormen en kwetsbaar worden voor corrosieve aanval.
Wat resterende delta -ferriet (typisch < 10%) kan aanwezig zijn na stolling, vooral in zandgaste componenten.
die helpt om heet kraken te voorkomen tijdens het stollen, maar heeft een minimale impact op corrosieweerstand of taaiheid wanneer ze op gecontroleerde niveaus worden gehouden.
3. ASTM A351 CF3 en globale equivalenten
| Standaard | Aanduiding | Regio | Gelijkwaardig cijfer |
|---|---|---|---|
| ASTM A351 | Graad CF3 | VS | Koolstofarme cast 304L |
| ASME SA-351 | Graad CF3 | VS (ketelcode) | Conform drukvaartuig |
| IN 10283 | GX2CRNI19-11 | Europese Unie | Cast versie van 1.4306 (304L) |
| ISO 11972 | G-X2CRNI19-11 | Internationale | Globaal geharmoniseerd equivalent |
| Hij G5121 | SCS13A | Japan | 304Ik cast cijfer |
4. Mechanische eigenschappen
| Mechanische eigenschap | Typische waarde |
|---|---|
| Treksterkte | ≥485 MPa |
| Levert kracht op (0.2% verbijstering) | ≥205 MPa |
| Verlenging | ≥30% |
| Hardheid | 140–190 HB |
| Impact taaiheid (Kamer temp) | > 100 J (Charpy V-Notch) |
| Vermoeidheidslimiet | 240–270 MPA (in de lucht, gepolijst) |
| Kruipweerstand | Matig tot 870 ° C |
Bij verhoogde temperaturen, Streken en opbrengststerkten nemen geleidelijk af, Maar de legering behoudt voldoende structurele integriteit tot 400 - 500 ° C, het levensvatbaar maken voor matige thermische service.
5. Thermisch & Fysieke eigenschappen
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Dikte | ~ 7,9 g/cm³ |
| Thermische geleidbaarheid | ~ 16 w/m · k (bij 100 ° C) |
| Expansiecoëfficiënt | 17.3 µm/m · ° C (20–400 ° C) |
| Elektrische weerstand | 0.72 µω · m |
| Magnetische reactie | Niet-magnetisch (gegloeid) |
| Oxidatieweerstand | Goed tot ~ 800 ° C |
6. Gietkarakteristieken van CF3 roestvrij staal
CF3 roestvrij staal - uitga -equivalent van 316 - Brings Molybdeenum -verbeterde corrosiebestendigheid in complexe geometrieën.
Om zijn volledige potentieel te benutten, Foundations moeten rekening houden met zijn unieke gietgedrag, van smeltbehandeling tot stollingsregeling.
Vloeibaarheid & Giettemperatuur
CF3 smelt tussen 1450 ° C en 1550 ° C, iets hoger dan CF8 vanwege het MO -gehalte.
Bij een stromende oververhitting van 1500–1560 ° C, CF3 bereikt een vloeibaarheid van 220–280 mm (ISO 243), het mogelijk maken van vulling van dunne secties tot 4 mm.
Echter, Overmatig oververhitting kan toenemen gasopname en oxidatie, Dus operators beperken meestal oververhitting tot 50 ° C vloeistof.
Stollingsbereik & Krimp
Met een Bereik van ongeveer 60–90 ° C, CF3 stolt over een breder temperatuurinterval dan eenvoudige austenitische legeringen.
Vervolgens, het exposeert lineaire krimp van 1.9–2.3 %, noodzakelijke zorgvuldige krimpkapitalisatie in patroonontwerp noodzakelijk.
Om te voorkomen centrine porositeit, ingenieurs werken Directionele stolling: Geïsoleerde risers boven hotspots plaatsen en gebruiken rillingen Om het vriespunt in dikke secties te versnellen.
Voeding & Riser Design
Gezien de gematigde krimp, CF3 -gietstukken profiteren van toverstijgingsmaat tot voeding 30–40 % van de gietmassa die ze ondersteunen.
Eindige -elementen thermische simulatie begeleidt vaak de plaatsing van de stijgbuis, ervoor zorgen dat ononderbroken metaalstroom naar contractzones stroomt.
In aanvulling, exotherme mouwen Op kritieke risers verlengen het voeding van het leven zonder de totale schimmelvolume te vergroten.
Ontgassing, Deoxidatie & Inenting
Om de gasporositeit te minimaliseren, Foundations typisch argon -schurk de gesmolten CF3 voordat je giet.
Ze voegen ook toe silicium (0.3–0.6 %) En aluminium (0.02–0.05 %) deoxidizers, die stabiele oxiden vormen en opgeloste zuurstof verminderen.
Eindelijk, een klein inoculant met zeldzame aarde (Bijv., 0.03–0.05 % Fe -Wat) Bevordert prima, uniform Δ -ferriet en voorkomt microshrinkage, het verbeteren van de mechanische consistentie.
Geschikte gietmethoden voor CF3 roestvrij staal
| Gietmethode | Typische toepassingen | Voordelen | Overwegingen |
|---|---|---|---|
| Zandgieten (Groen of no-bake) | Kleplichamen, pompbehuizingen, flenzen | -kosteneffectief voor grote delen - Flexibel voor gevarieerde ontwerpen |
- Ruwere oppervlakte -afwerking (RA 6-12μm) - Snelle controle nodig voor porositeit |
| Shell Mold Casting | Instrumentatie dekt, kleine kleppen | - Goede dimensionale nauwkeurigheid (± 0,3%) - Fijne afwerking (RA 3-6μm) |
- Dure mallen -Het beste voor kleine tot middelgrote onderdelen |
| Investeringsuitgifte (Verloren was) | Waaier, medische fittingen, Hoge nauwkeurige componenten | - Uitstekende oppervlakteafwerking (Ra < 3 μm) - Hoge geometrische complexiteit |
- Hogere kosten - Beperkt tot kleine -medium -onderdelen |
| Centrifugaal gieten | Bussen, ringen, pijpsecties | - Hoge dichtheid - Lage porositeit - Goede mechanische eigenschappen in radiale richting |
- Alleen geschikt voor rotatie -symmetrische onderdelen |
| Vacuüm gieten | Kritische componenten in ruimtevaart, nucleaire toepassingen | - Verminderde oxidatie - Cleanere microstructuur |
- Duur - Vereist gespecialiseerde apparatuur |
| Keramische schimmelgieten | Complexe warmtebestendige delen | - Uitstekend oppervlaktedetail - Goede dimensionale precisie |
- Langere schimmelbereidingstijd - Hogere kosten |
Warmtebehandelingspraktijken
Na het gieten, CF3 ondergaat meestal Verlichting van oplossing in het bereik van 1040–1120 ° C (1900–2050 ° F) gevolgd door snel water blussen. Dit proces dient verschillende doeleinden:
- Lost resterende carbiden op, Corrosieweerstand herstellen
- Homogeniseert de microstructuur, het elimineren van segregatie door stolling
- Verbetert ductiliteit en taaiheid door Delta Ferrite of Brosse fasen te verwijderen
Streng temperatuurregeling Tijdens gloeien is cruciaal. Onvoldoende bluspercentages kunnen leiden tot sensibilisatie En chroomuitputting bij graangrenzen, Corrosieweerstand in gevaar brengen.
7. Corrosieweerstand
Algemene corrosie
In neutrale en mild zure omgevingen, CF3 handhaaft uitstekende weerstand vanwege de chroomrijke passieve film. Corrosiesnelheden zijn meestal < 0.05 mm/jaar in drinkwater- en afvalwatersystemen.
Gelokaliseerde corrosieweerstand
De legering toont goede prestaties in omgevingen met chloriden tot ~ 200 ppm:
- Pitting Resistance Equivalent Number (Hout): ~ 18
- Kritische puttemperatuur (CPT): ~ 20–25 ° C (varieert met chloridegehalte)
Stress-corrosie kraken (SCC)
Het lage koolstofgehalte van CF3 verbetert de SCC-weerstand in chloride-dragende omgevingen, vooral in het bereik van 50-100 ° C, Een bekende gevarenzone voor Austenitic -cijfers.
8. Fabricage & Machinaliteit
CNC -bewerking
CF3 -machines vergelijkbaar met bewerkte 304, met een machinebepalbaarheidsindex van ~ 45 % (waar 304 gelijk 50 %).
Winkels gebruiken meestal carbide -tools, Snijdsnelheden van 100-150 m/min, en feeds van 0,12-0,18 mm/rev, het leveren van oppervlakte -afwerkingen rond RA 1.6 µm.
Las
Fabrikanten lassen cf3 met behulp van 309 of 312 vullegeringen zonder voorverwarmen.
Post -gebonden gloeien bij 1,050 ° C voor een uur herstelt de corrosieweerstand, Delta -ferriet verminderen en laszone -carbiden oplossen.
Vormend & Aansluiting
Hoewel het werk van CF3 het werk van de werkzaamheden achterblijft die van koolstofstaal, het verdraagt koud vormende reducties tot 40 %.
Om terugwinning te voorkomen, Ontwerpers bevelen Bend Radii aan van ten minste 3 x materiaaldikte.
9. Toepassingen van CF3 roestvrij staal
Kleppen, Pompen, en fittingen in waterbehandeling
In gemeentelijke en industriële waterbehandelingsfaciliteiten, CF3 -roestvrij staal is een uitstekende materiaal voor:
- Kleplichamen en motorkappen
- Pomp omhulsels en waaiers
- Pijpfittingen en koppelingen
Zijn weerstand tegen door chloride geïnduceerde corrosie, Zelfs in brakke of mild zoute omgevingen, zorgt voor een lange levensduur van het services met minimaal onderhoud.
Het lage koolstofgehalte vermindert het risico op Sensibilisatie tijdens het lassen, die van cruciaal belang is voor drukbehoudende systemen.
Petrochemisch en olie & Gascomponenten
De olie- en gasindustrie gebruikt vaak CF3 voor gietstukken die corrosieve vloeistoffen tegenkomen, inclusief koolwaterstoffen, waterstofsulfide, en co₂-rijke omgevingen. Veel voorkomende toepassingen omvatten:
- Compressorbehuizingen
- Verdeelstukken en stroomlijncomponenten
- Meetkleppen en flenzen
In- en midstream -systemen, CF3 helpt voorkomen Stress-corrosie kraken (SCC) En putje, die worden versneld door een hoog chloridegehalte of nat zuur gas.
Voedselverwerking en farmaceutische apparatuur
Hygiënische processystemen vereisen materialen met uitstekende corrosieweerstand, Gladde oppervlakteafwerking, en compatibiliteit met schoonmaakmiddelen (CIP/SIP). CF3 past bij deze vereisten, waardoor het geschikt is voor:
- Sanitaire kleppen en pijpfittingen
- Meng- en meetapparatuur
- Pompen en behuizingen doseren
Zijn austenitische microstructuur, die stabiel blijft, zelfs na herhaalde sterilisatiecycli, helpt bij elkaar FDA En 3-Een sanitaire normen in kritieke productieomgevingen.
Stroomopwekking en mariene hardware
- Steam- en condensaatsysteemcomponenten
- Zeewaterpompen en kleponderdelen
- Warmtewisselaar -uiteinde deksels
Zijn weerstand tegen waterige corrosie, biofouling, En oxidatie bij verhoogde temperaturen verbetert de levensduur van de componenten in deze agressieve instellingen.
In mariene omgevingen, CF3 presteert betrouwbaar in beide oppervlakte- en ondergedompelde service.
Andere opkomende toepassingen
- Waterstofbehandelingssystemen: Vanwege de niet-magnetische en scheurbestendige aard
- Halfgeleider natte verwerkingsgereedschap: Waar ultra-clean, niet-reactieve materialen zijn nodig
- Additieve vervaardigde castcomponenten: Voor verminderd gewicht en complexe ontwerpintegratie
10. Vergelijking met alternatieve materialen
Het selecteren van de juiste roestvrijstalen cijfer voor een bepaalde toepassing vereist een diep inzicht in de afwegingen van de prestaties tussen beschikbare opties.
CF3 roestvrij staal, als het low-koolstof castequivalent van 304L, wordt vaak vergeleken met gerelateerde legeringen zoals CF3M, CF8, CF8M, en bewerkt 304 roestvrij.
| Eigendom | CF3 (304L Cast) | CF3M (316L Cast) | CF8 (304 Vorm) | CF8M (316 Vorm) | 304Ik bewerkt |
|---|---|---|---|---|---|
| Molybdeum (Mo) Inhoud | Nee | Ja | Nee | Ja | Nee |
| Koolstofgehalte | ≤ 0.03% (Lage koolstof) | ≤ 0.03% (Lage koolstof) | ≤ 0.08% | ≤ 0.08% | ≤ 0.03% (Lage koolstof) |
| Chloride -weerstand | Gematigd | Uitstekend | Gematigd | Uitstekend | Gematigd |
| Putweerstand (Hout) | ~ 18 | ~ 25–27 | ~ 20 | ~ 25–27 | ~ 18 |
| Corrosieweerstand | Goed | Uitstekend | Gematigd | Uitstekend | Goed |
| Lasbaarheid | Uitstekend | Uitstekend | Gematigd | Gematigd | Uitstekend |
| Kosten | $$ | $$$ | $$ | $$$ | $$ |
| Kracht (Trek) | ~ 485 MPA | ~ 500 MPa | ~ 510 MPA | ~ 520 MPa | ~ 520 MPa |
| Verlenging | ~ 40% | ~ 45% | ~ 45% | ~ 45% | ~ 45% |
| Vormbaarheid | Uitstekend voor gegoten onderdelen | Uitstekend voor gegoten onderdelen | Goed voor gegoten onderdelen | Goed voor gegoten onderdelen | Uitstekend (voor opgerolde of gevormde onderdelen) |
| Toepassingen | Watersystemen, Voedingskwaliteit onderdelen | Chemisch, marien, offshore | Algemene industriële delen | Mariene, chemisch, offshore | High-ductiliteit, dunwandige delen |
11. Conclusie
Samenvattend, CF3 roestvrij staal gaat de bewezen corrosieweerstand samen van 304 met de veelzijdigheid van het gieten.
Zijn evenwichtige chemie, robuust mechanisch profiel, en bewezen duurzaamheid op lange termijn maakt van CF3 een gezaghebbende keuze voor corrosieve omgevingen met gemiddelde duty.
Bovendien, met jaarlijkse wereldwijde productie 50,000 ton en schrootpercentages onder 6 %, CF3 levert zowel economische als prestatievoordelen.
Kijk uit, Integratie van CF3 in hybride casting -additieve workflows en het verkennen van oppervlaktebehandelingen belooft zijn serviceverbruik uit te breiden - het onderhouden van CF3 blijft een Cornerstone -legering in industriële toepassingen.
LangHe is de perfecte keuze voor uw productiebehoeften als u van hoge kwaliteit nodig is roestvrijstalen gietstukken.
Neem vandaag nog contact met ons op!
FAQ's op CF3 roestvrij staal
Is CF3 roestvrij staal geschikt voor toepassingen op hoge temperatuur?
CF3 is over het algemeen Geschikt voor toepassingen voor matige temperatuur (tot ongeveer 800 ° F of 427 ° C).
Voor hogere temperaturen, of wanneer oxidatieweerstand Bij verhoogde temperaturen is van cruciaal belang,
Andere cijfers zoals CF8M of 316 roestvrij staal kan geschikter zijn vanwege hun verbeterde eigenschappen op hoge temperatuur.
Kan CF3 worden gelast?
Ja, CF3 roestvrij staal is hoog lasbaar. Het lage koolstofgehalte minimaliseert het risico op carbidevorming tijdens het lassen, het verminderen van de kansen op intergranulaire corrosie.
Echter, Het wordt altijd aanbevolen om te gebruiken passende lastechnieken En Postloedwarmte behandelingen Bij het werken met dit materiaal in kritieke toepassingen.
Is CF3 geschikt voor cryogene toepassingen?
Ja, CF3 vertoont een goede taaiheid bij lage temperaturen, het geschikt maken voor gebruik in cryogene toepassingen zoals vloeibaar aardgas (Lng) Opslag en transport.
Kan CF3 worden behandeld?
CF3 is over het algemeen niet te behandelen warmte voor het versterken van de doeleinden. Echter, het kan worden gegloeid om spanningen te verlichten en de machinabiliteit te verbeteren.
Hoe presteert CF3 roestvrij staal in zeewater?
CF3 -aanbiedingen Matige weerstand tegen zeewatercorrosie, Maar het is niet zo resistent als CF3M of CF8M, die de chloride -weerstand hebben verbeterd als gevolg van de aanwezigheid van molybdeum.
In mariene omgevingen met hoog zoutgehalte, CF3 kan wat ervaren Putcorrosie na verloop van tijd, Dus CF3M of CF8M is misschien geschikter.
Hoe moet CF3 roestvrij staal worden onderhouden?
Regelmatig onderhoud van CF3 roestvrij staal omvat:
- Schoonmaak: Verontreinigende verontreinigingen zoals chloor, zout, en chemicaliën die gelokaliseerde corrosie kunnen veroorzaken.
- Inspectie: Controleren op tekenen van putje of Crevice Corrosion, vooral in marien of chemische omgevingen.
- Las: Ervoor zorgen dat het goed is na de lever warmtebehandeling Om te voorkomen dat barsten of sensibilisatie.
Kan CF3 roestvrij staal worden gebruikt in toepassingen voor voedselcontact?
Ja, CF3 wordt vaak gebruikt in voedselverwerkingsapparatuur Vanwege zijn corrosieweerstand En gemak van schoonmaken.
Het voldoet aan FDA En 3-Een sanitaire normen, waardoor het een geschikte keuze is sanitair kleppen, pompen, en leidingsystemen.
