ASTM A743 CA6NM to martenzytyczny stal nierdzewna Ocena odlewu specjalnie zaprojektowana w celu zapewnienia wysokiej wytrzymałości, Odporność na korozję, i wytrzymałość w ciężkich środowiskach usługowych.
Z jego 12–14% chromem i 3–4% składem niklu, CA6NM osiąga zrównoważoną mikrostrukturę, która oferuje doskonałą odporność na kawitację, erozja, i wżery przy jednoczesnym utrzymaniu doskonałej spawania w porównaniu z innymi martenzytycznymi stali nierdzewnych.
Ten stop stał się materiałem z wyboru dla biegaczy hydroturbiny, PMIP -PMELLERS, Komponenty platformy offshore, i ciała zaworów, gdzie połączenie niezawodności strukturalnej i odporności na środowisko jest obowiązkowe.
1. Co to jest ASTM A743 CA6NM?
ASTM A743 CA6NM to Martenzytyczna stal nierdzewna odlew stopień Zaprojektowany do obsługi w środowiskach wymagających wysokiej wytrzymałości mechanicznej, Dobra wytrzymałość, oraz umiarkowana odporność na korozję.
„CA” oznacza stopień odpornych na korozję w standardach odlewów ASTM, „6” odnosi się do serii stopów, a „nm” wskazuje na obecność Nikiel i molibden dla zwiększonej odporności na korozję.
Jest powszechnie rozpoznawany za swój Bilans maszynowości, Spawalność, i odporność na degradację środowiska, czyniąc go wyjątkowym wśród ocen martenzytycznych.
2. Skład chemiczny CA6NM
CA6NM to 12% chrom, 4% nikiel, 0.5% Molybdenum martenzytyczna stal nierdzewna opracowany do łączenia wytrzymałość, wytrzymałość, i odporność na korozję w jednym stopniu odlewającym.
Jego skład jest ściśle kontrolowany pod ASTM A743/A743M Aby zapewnić spójne wyniki metalurgiczne.
Typowe limity składu chemicznego (% z wagą):
| Element | Zakres specyfikacji (%) | Rola funkcjonalna |
| Węgiel (C) | ≤ 0.06 | Niski węgiel minimalizuje opady węglików, Zwiększenie wytrzymałości i spawania. |
| Mangan (Mn) | ≤ 1.00 | Poprawia gorące cechy pracy i odtlenienie podczas topnienia. |
| Krzem (I) | ≤ 1.00 | Działa jako deoksyzator; Nadmierne ilości mogą zmniejszyć wytrzymałość. |
| Chrom (Cr) | 11.5 - - 14.0 | Podstawowy element pasywacji i odporności na korozję. |
| Nikiel (W) | 3.50 - - 4.50 | Stabilizuje martenzyt, poprawia wytrzymałość, i zwiększa odporność na pękanie korozji naprężeń. |
| Molibden (Mo) | 0.40 - - 1.00 | Zwiększa opór wżerowy, szczególnie w środowiskach zawierających chlorek. |
| Fosfor (P) | ≤ 0.04 | Utrzymywane na niskim poziomie, aby zapobiec kruchości. |
| Siarka (S) | ≤ 0.03 | Niskie poziomy utrzymują wytrzymałość i odporność na korozję. |
| Żelazo (Fe) | Balansować | Element matrycy zapewniający wytrzymałość strukturalną. |
3. Mechaniczny & Właściwości fizyczne CA6NM
CA6NM jest zaprojektowany w celu dostarczenia Zrównoważone połączenie siły, plastyczność, i wytrzymałość złamania, Nawet w dużych odlewach odcinków.
Jego właściwości są wynikiem jego 12CR - 4NI - MO MARTENSITITY w połączeniu z kontrolowane obróbka cieplna.
Typowe właściwości mechaniczne
(Wartości na wymagania ASTM A743/A743M; Rzeczywiste wyniki zależą od rozmiaru sekcji, obróbka cieplna, i orientacja testowa)
| Nieruchomość | Typowa wartość | Warunek testowy |
| Wytrzymałość na rozciąganie (Rm) | 655–795 MPA (95–115 ksi) | Temperatura pokojowa, hartowany martenzyt |
| Granica plastyczności (RP0.2) | ≥ 450 MPA (65 Ksi) | Tak samo jak powyżej |
| Wydłużenie | ≥ 15% | Długość miernika = 50 mm |
| Zmniejszenie obszaru | ≥ 35% | Temperatura pokojowa |
| Charpy V-Notch Impact Energy | 40–80 J w –46 ° C (–50 ° F.) | Kierunek podłużny |
| Twardość | 207–255 Hb (ok. 22–26 HRC) | Po złagodzeniu |
| Wytrzymałość złamania (K_IC) | ~ 110–130 MPa · √m | Temperatura pokojowa, stan drobnoziarnisty |
Typowe właściwości fizyczne
| Nieruchomość | Typowa wartość | Notatki |
| Gęstość | 7.74 g/cm³ (0.280 lb/in³) | Nieco niższe niż stale węglowe z powodu stopu |
| Moduł elastyczności | 200 GPA (29 × 10⁶ psi) | Porównywalne z innymi stalami nierdzewnymi |
| Przewodność cieplna | ~ 24 w/m · k w 100 ° C | Niższe niż stale węglowe; wpływa na rozpraszanie ciepła |
| Właściwa pojemność cieplna | 460 J/kg · k | W 20 ° C. |
| Rezystywność elektryczna | 0.60 µΩ · m | Wyższe niż stale węglowe, korzystne dla pewnego odporności na erozję |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 10.8 × 10⁻⁶ /° C. (20–100 ° C.) | Należy rozpatrywać w zgromadzeniach wieloganowych |
4. Obróbka cieplna & Kontrola mikrostruktury
CA6NM wywodzi swoją wydajność nie tylko z jej 12% chrom, 4% nikiel, i chemia molibdenu, ale także z precyzyjne sekwencje obróbki cieplnej które przekształcają swoją strukturę w A W trudny, Hartowana mikrostruktura martenzytyczna.
Ta transformacja jest niezbędna do osiągnięcia ukierunkowanej równowagi stopu wytrzymałość, plastyczność, Odporność na korozję, i stabilność wymiarowa.
Standardowa sekwencja obróbki cieplnej
Typowe obróbka cieplna odlewów CA6NM jest zgodna z wytycznymi ASTM A743/A743M i jest dostosowane do grubości przekroju:
Wyżarzanie rozwiązania (Austenitizing):
- Temperatura: 1010–1050 ° C. (1850–1920 ° F.)
- Zamiar: Rozpuszcza węgliki i homogenizuje elementy stopowe. Wytwarza w pełni austenityczną strukturę przed wygaszeniem.
- Trzymaj czas: ~ 1 godzinę na 25 mm (1 cal) grubości sekcji, minimum 2 godziny.
Gaszenie:
- Średni: Wymuszone powietrze lub olej, w zależności od wielkości odlewu i pożądanej szybkości chłodzenia.
- Zamiar: Przekształca austenit do Martenzyt o niskim węgle podczas minimalizowania zniekształceń i naprężeń szczątkowych.
- Notatka: Treść niklu w CA6NM obniża Martensite Start (SM) temperatura, Promowanie jednolitej transformacji.
Ruszenie:
- Temperatura: 565–620 ° C. (1050–1150 ° F.) dla standardowej równowagi siły i wytrzymałości.
- Zamiar: Łagodzi stres, poprawia plastyczność, i dostosowuje twardość do 22–26 HRC.
- Wpływ temperatury: Niższe temperatury temperamentu dają wyższą wytrzymałość, ale zmniejszają wytrzymałość uderzenia; Wyższe temperatury poprawiają wytrzymałość, ale nieco niższa granica plastyczności.
Charakterystyka mikrostruktury
Odlewki CA6NM odpowiednio obróbki cieplne:
- Hartowana matryca martenzytu: Zapewnia wysoką granicę rozciągania i plastyczności z dobrą wytrzymałością pęknięcia.
- Rafinowany wielkość ziarna: Dodatek nikielu tłumi wzrost ziarna podczas austenityzowania, Pomoc w utrzymaniu energii o dużym wpływie.
- Rozproszone węgliki: Drobne węgliki M₂₃C₆ wzdłuż granic lath poprawiają odporność na zużycie bez poważnej wytrzymałości.
- Minimalny zachowany austenit (<5%): Nadmierny zachowany austenit może obniżyć twardość i stabilność wymiarową, Tak więc szybkości chłodzenia i cykle temperamentu są starannie kontrolowane.
5. Odlew, Obróbka & Spawalność
Wartość CA6NM jako hydroturbina, zawór, i stop pompy zależy nie tylko od chemii i obróbki cieplnej, ale także na tym Wydajność, maszyna, i naprawność spawania.
Procesy odlewania
CA6NM można z powodzeniem wyprodukować przy użyciu wielu metod odlewni, Umożliwienie producentom dopasowania możliwości procesu do części geometrii, Wymagania wymiarowe, i wielkość produkcji.
Casting piasku:
- Najlepiej nadać duży, Grube elementy takie jak obudowy turbiny, pompowanie obudowa, i ciała zaworów w 1–5 Twój zasięg.
- Typowe tolerancje: ± 1 mm na 100 mm wymiar.
- Wykończenie powierzchni: RA 6,3-12,5 μm po wstrząsie.
- Zalety: Wysoka elastyczność pod względem wielkości i kształtu; ekonomiczne dla objętości o niskiej i średnich.
Casting inwestycyjny (Zagubiony wosk):
- Idealny do skomplikowane geometrie Jak ostrza turbiny, Wykończenia zaworów, oraz segmenty biegaczy, w których gładkie powierzchnie i drobne szczegóły są krytyczne.
- Dokładność wymiarowa: ± 0,1 mm.
- Wykończenie powierzchni: RA 1,6-3,2 μm, Zmniejszenie zasiłku obróbki i poprawa wydajności hydraulicznej jako oddzielania.
Casting odśrodkowy:
- Produkuje elementy cylindryczne lub w kształcie pierścienia takie jak rękawy pompowe, nosić pierścienie, i łożyska pocisków.
- Zapewnia jednolita gęstość i minimalna segregacja-krytyczny dla wysokociśnieniowych powierzchni uszczelniających.
- Często używane do części wymagających tolerancji koncentryczności wewnątrz 0.25 mm.
Wskaźniki rentowności dla CA6NM ogólnie przekracza 85% dla prostych geometrii, podczas gdy bardziej złożone kształty z głębokimi kieszeniami lub grubymi przejściami mogą spaść 70–75% Z powodu ograniczeń związanych z zarządzaniem wnękami skurczowymi i projektowaniem pionu.
Zachowanie obróbki
CA6NM jest znacznie łatwiejszy do maszyny niż w pełni zahartowane stale martenzytyczne, zwłaszcza w stan hartowany (22–26 HRC).
Kluczowe notatki obróbki:
- Prędkości cięcia: ~ 30–50 m/min z oprzyrządowaniem węglika; aż do 80 m/min z powlekane węgliki w końcowych podaniach.
- Zużycie narzędzia: Umiarkowany - Nickel poprawia wytrzymałość, ale może powodować stwardnienie pracy, jeśli kanały są zbyt lekkie.
- Zastosowanie chłodziwa: Zalecane do konsystencji wykończenia powierzchni i stabilności termicznej.
- Stabilność wymiarowa: Niska zachowana zawartość austenitu oznacza minimalne zniekształcenie po zgrubnej obróbce.
- Dodatki do obróbki: 3–6 mm jest typowe do usunięcia skali powierzchni i odlewania skóry po obróbce cieplnej.
Spawalność
CA6NM jest bardziej spawany niż konwencjonalny 410 nierdzewny wskutek:
- Niska zawartość węgla (≤0,06%)
- Dodatek nikielu (~ 4%) stabilizowanie austenitu podczas chłodzenia
- Niższe ryzyko pękania wodoru, gdy stosuje się podgrzewanie i pojemnik po spawaniu
Najlepsze praktyki spawania:
- Podgrzewanie: 150–250 ° C. (300–480 ° F.) Aby zmniejszyć gradienty termiczne i ryzyko pękania wodoru.
- Wybór metalu wypełniający: Dopasowany wypełniacz kompozycji (NP., AWS ER410NIMO dla GTAW/GMAW lub E410NIMO dla Smaw) Aby utrzymać wytrzymałość i odporność na korozję.
- Temperatura międzypasowa: < 250 ° C. (480 ° F) Aby uniknąć nadmiernej temperatury sąsiednich stref dotkniętych ciepłem.
- Po spalonym obróbce cieplnej (PWHT): Lokalne lub pełne temperowanie w 565–620 ° C (1050–1150 ° F.) przywrócić jednolitość wytrzymałości i twardości.
Naprawa spawania:
- Powszechne u dużych biegaczy hydroturbiny lub ciał zaworów w celu skorygowania porowatości lub wad powierzchniowych.
- Sukces zależy od ścisłej kontroli parametrów spawania, Czystość stawu, i aplikacja PWHT.
6. Odporność na korozję: Dostosowane do środowisk wodnych
Odporność na korozję CA6NM jest zaprojektowana słodka woda, Woda morska, i łagodne środowiska chemiczne, czyniąc go znacznie bardziej odpornym niż odlewy ze stali węglowej lub nisko ścianne, i konkurencyjny z niektórymi klasami austenitycznymi w określonych scenariuszach:
- Słodka i para: Warstwa tlenku chromu odpowiada utlenianiu i wżerowi w słodkiej wodzie (NP., Woda rzeczna, Systemy chłodziwa) z wskaźnikami korozji <0.02 MM/Rok.
Wytrzymuje także mokrą parę w temperaturze 200–300 ° C, kluczowa cecha elementów elektrowni. - Woda morska: Dodatki molibdenu zwiększają odporność na wżery indukowane chlorkiem.
W testach zanurzenia wody morskiej, CA6NM wykazuje szybkość korozji 0,05–0,1 mm/rok 410 stal nierdzewna (0.2–0,3 mm/rok) ale nieco mniej niż 316 (0.01–0,03 mm/rok). - Łagodne chemikalia: Opiera się rozcieńczonymi kwasami (NP., 5% kwas siarkowy), Alkalis (NP., 10% wodorotlenek sodu), i produkty naftowe, dzięki czemu jest odpowiednia do zaworów pola naftowego i pomp przetwarzania chemicznego.
Istnieją ograniczenia: CA6NM nie jest zalecane dla silnych kwasów (NP., 37% kwas chlorowodorowy) lub środowiska o wysokiej chlorku (NP., solanki z >10% NaCl), gdzie oceny austenityczne takie jak CF8M (316 równowartość) osiągnąć lepiej.
7. Typowe zastosowania CA6NM
ASTM A743 CA6NM Wysoka siła, Doskonała wytrzymałość w niskich temperaturach, i odporność na korozję, kawitacja, i erozja uczyń go materiałem dla Krytyczne hydrauliczne, morski, oraz elementy sektora energetycznego.
| Sektor aplikacji | Typowe komponenty | Kluczowe wymagania dotyczące wydajności spełnione przez CA6NM |
| Energia wodna | Biegacze turbiny (Kaplan, Francis, żarówka), bramki furtki, PRZEWODNIK, Zostań pierścieniami | Wysoka odporność na kawitację, Odporność na erozję, wytrzymałość w niskiej temperaturze |
| Morski & Offshore | Ostrza śmigła, Huby, Zapasy steru, Wały pompowe, Ciała zaworów wodnych | Odporność na korozję wody morskiej, Dobra siła zmęczenia, Niska przepuszczalność magnetyczna |
| Olej & Gaz | Nieprawy pompy podmorskiej, rękawy, Gate/Globe/Check Valve wykończenie zaworu, Zawory dławika | Odporność na korozję naprężenia chlorkowego, Odporność na erozję, Wysoka siła |
| Pompowanie przemysłowe | Środcze przeszkody, nosić pierścienie, obudowy, płytki dyfuzorowe | Odporność na zużycie, odporność na korozję w słonawej wodzie i chemikaliach |
| Rośliny odsalania | Wały pompy pod wysokim ciśnieniem, przeszkody, Pierścienie pieczęciowe | Odporność na wżery indukowane chlorkiem, Stabilność wymiarowa |
| Pływowy & Energia odnawialna | Tidal Turbine Borads, Huby, Wały | Połączona odporność na erozję i chlorek, długoterminowa trwałość |
| Obrona / Morski | Śmigierze okrętów podwodnych, Wkładki wału, Elementy sprzętu kierowniczego | Niski podpis magnetyczny, Odporność na kawitację, niezawodność mechaniczna |
8. Porównania: CA6NM vs Ca15 (410), 17-4Ph, Dupleks 2205
| Nieruchomość / Funkcja | CA6NM (ASTM A743) | CA15 (410 SS) (ASTM A743) | 17-4Ph (ASTM A747 CB7CU-1) | Dupleks 2205 (ASTM A890 Grade 4A) |
| Typ / Mikrostruktura | Martenzytyczny (Niski c, 12Cr + W) | Martenzytyczny (Wysokie c, 12Cr) | Martenzytyczne, twarde opady | Ferric-austenityczne (dupleks) |
| Typowy kompozycja (wt%) | C ≤ 0.06, CR 11,5–14, Na poziomie 3,5-4,5, MO 0,4–1,0 | CR 11,5–14, W ≤ 1.0, C 0.15 | C ≤ 0.07, CR 15–17, Przy 3-5, Cu 3–5 | C ≤ 0.03, CR 21–23, To 4,5-6,5, MO 2.5–3,5 |
| Wytrzymałość na rozciąganie (MPA) | 655–760 | 550–690 | 930–1 100 | 620–880 |
| Granica plastyczności (MPA) | 450–550 | 350–450 | 725–1 035 | 450–620 |
| Wydłużenie (%) | 15–20 | 10–15 | 8–12 | 20–25 |
| Twardość (HB) | 200–240 | 180–230 | 300–360 | 220–270 |
| Wytrzymałość w 0 ° C. (J) | Doskonały (≥ 40) | Sprawiedliwy (10–20) | Umiarkowany (20–30) | Doskonały (≥ 60) |
| Odporność na korozję | Dobry w świeżo/wodzie morskiej, opiera się kawitacji | Sprawiedliwy, podatne na wżery w chlorkach | Dobry, ale nie w przypadku ciężkich środowisk chlorkowych | Doskonały chlorek i odporność na wżery |
| Odporność na kawitację | Wysoki | Niski | Średni | Wysoki |
| Obróbka cieplna | Rozwiązanie wyżarzanie + hartować | Tylko temperowanie | Rozwiązanie + starzenie się | Tylko wyżarzanie rozwiązania |
| Wydajność | Dobry, Nadaje się do piasku & Casting inwestycyjny | Dobry do odlewania piasku | Umiarkowany, bardziej złożone z powodu stwardnienia opadów | Umiarkowany, wymaga precyzyjnej kontroli |
| Spawalność | Dobry, ale wymaga obróbki przed/po ciepło | Umiarkowany, Podatny na pękanie | Dobry, Ale wymagane starzenie się po spawaniu | Dobry, wrażliwy na intermetaliki |
| Maszyna | Umiarkowany | Dobry | Sprawiedliwy | Umiarkowany |
| Poziom kosztów | Średni | Niski | Wysoki | Wysoki |
| Typowe zastosowania | Turbiny hydrauliczne, PMIP -PMELLERS, Morskie śmigła | Ogólne części pompy, zawory o niskiej zawartości | Aerospace, Wały o wysokiej wytrzymałości | Struktury offshore, sprzęt odsalania |
9. Wspólne odpowiedniki
Unikalna równowaga siły CA6NM, wytrzymałość, a odporność na korozję pozycjonuje ją wśród kilku powiązanych martenzytycznych stali nierdzewnych. Jego wspólne odpowiedniki w innych standardach lub klasach obejmują:
- US J91660: Ujednolicone oznaczenie systemu numerowania dla CA6NM.
- ASTM A297 Typ Ca6NM: Alternatywne oznaczenie ASTM dla podobnych odlewów.
- W 1.4528 / X12crnisi17-7: Europejski równoważny martenzytyczny stopień stali nierdzewnej, używane w castingu lub kuciu.
- On Sus630: Japońskie równoważne stali nierdzewne stali nierdzewne, dzieli niektóre podobne zastosowania, choć różnią się mikrostrukturą.
- CA15 (ASTM A743 CA15): Wyższa ocena martenzytyczna węglowa o podobnej chemii, ale różne profile mechaniczne i wytrzymałe.
10. Wniosek
ASTM A743 CA6NM oferuje Udowodniona równowaga siły, Odporność na korozję, i wytrzymałość To sprawia, że jest niezbędna w wymagających aplikacjach obrotowych i morskich/morskich.
Jego zwiększona spawalność i odporność na kawitację pozwalają na dłuższą żywotność obsługi i skrócony przestoje konserwacji - tworząc opłacalny wybór dla ciężkich środowisk.
FAQ
Jest magnetyczny CA6NM?
Tak, Jest martenzytyczny i wykazuje właściwości magnetyczne.
Czy CA6NM jest odpowiedni do zanurzenia wody morskiej?
Nie - wskaźnik prędkości korozji (0.1–0,2 mm/rok) czyni go nieodpowiednim do długoterminowej ekspozycji na wodę morską. Użyj dupleksu 2205 Zamiast.
Jaka jest maksymalna temperatura dla CA6NM?
Zachowuje przydatną siłę do 400 ° C. Powyżej 500 ° C., Utlenianie i zmiękczenie występuje; Użyj stopów niklu dla wyższych temp.
Czy CA6NM można zastosować w przetwarzaniu żywności?
Nie - umiarkowana odporność na korozję i potencjał wżery w kwaśnych pokarmach powoduje, że stopnie austenityczne (NP., CF8) lepsza.
Jak CA6NM porównuje się do 17-4ph w sile?
17-4PH oferuje wyższą wytrzymałość na rozciąganie (860–1100 MPa) ale jest mniej możliwy; CA6NM jest preferowany do złożonych odlewów.
Jaki jest typowy czas realizacji odlewów CA6NM?
4–8 tygodnie na odlewy piasku; 6–12 tygodnie na odlewy inwestycyjne (Z powodu tworzenia pleśni).
