1. Введение
CD4MCU (обычно поставляется в соответствии со спецификациями литой стали, такими как ASTM A890, класс 1A, для дуплексных отливок с номером UNS J93370.) представляет собой специально разработанную дуплексную отливку из нержавеющей стали, сочетающую в себе высокую прочность, повышенная стойкость к локальной коррозии, и хорошая устойчивость к эрозии/кавитации.
Это химия (высокий хром, молибден, медь и азот с умеренным содержанием никеля) и двухфазный (феррит + Аустенит) Микроструктура делает CD4MCu популярным выбором для требовательных вращающихся компонентов, работающих в мокром режиме. (грудцы, насосные оболочки), клапаны, и другое литое оборудование, подвергающееся воздействию хлоридов., присутствует эрозия или механическая нагрузка.
2. Что такое нержавеющая сталь CD4MCu??
CD4MCu - это дуплекс (Феррит -аустенит) нержавеющая сталь марка, представленная главным образом в литых формах изделий.
Его формула обеспечивает сбалансированную дуплексную микроструктуру. (≈ 35–55% феррита типично для хорошо обработанных отливок.) что обеспечивает высокий предел текучести, хорошая прочность и значительно улучшенная стойкость к точечной коррозии, щелевая коррозия и хлоридное коррозионное растрескивание по сравнению с обычными аустенитными марками литья (НАПРИМЕР., CF8M/316 литой).
Буква «Cu» в обозначении отражает преднамеренное добавление меди. (≈ 2,7–3,3 мас. %) что повышает устойчивость к определенным восстановительным и эрозионным химическим веществам и улучшает производительность в кавитирующих или шламовых средах..
Функции
- Высокая механическая прочность (выход существенно выше, чем отливок CF8M/316).
- Повышенная стойкость к локальной коррозии (Мо и N повышают PREN; медь улучшает поведение в некоторых восстанавливающих химических процессах).
- Хорошая стойкость к эрозии/кавитации для вращения влажных компонентов.
- Листовиденность Для сложной геометрии (грудцы, прокручивает, Клапанские тела).
- Хорошая сварка когда используются квалифицированные процедуры и подходящие наполнители.
- Сбалансированная дуплексная микроструктура обеспечивает устойчивость к повреждениям и одновременно повышает усталостную прочность по сравнению со многими аустенитными материалами..
3. Типичный химический состав нержавеющей стали CD4MCu
| Элемент | Типичный диапазон (WT.%) | Роль / комментарий |
| В | ≤ 0.04 | Держите на низком уровне, чтобы избежать осаждения карбидов. |
| Герметичный | 24.5 - 26.5 | Первичный пассивный пленкообразователь; Ключ к общей коррозионной стойкости |
| В | 4.5 - 6.5 | Аустенитный формовщик; помогает дуплексному балансу |
| МО | 1.7 - 2.5 | Усиливает устойчивость к точечной коррозии/расщелинам |
Cu |
2.7 - 3.3 | Повышает устойчивость к восстанавливающим кислотам., кавитационное/эрозионное поведение |
| Не | 0.15 - 0.25 | Усилитель и мощный бустер PREN |
| Мнжен | ≤ 1.0 | Раскислитель/технологическая добавка |
| И | ≤ 1.0 | Устойчивость к раскислению и окислению |
| П | ≤ 0.04 | Контроль примесей |
| С | ≤ 0.03 | Низкий S для надежности |
| Фей | Баланс | Матричный элемент (феррит + Аустенит) |
4. Механические свойства — CD4MCu (ASTM A890 класс 1A)
Ниже представлено целенаправленное, представление инженерного уровня типичного механического поведения CD4MCu в обычном состоянии поставки (бросать, Решение, аннулированное, вода- или закалку на воздухе, как указано литейным заводом).
Комната-температура (типичный) механические свойства — отожженное на твердый раствор литье CD4MCu
| Свойство | Типичный диапазон (И) | Типичный диапазон (имперский) | Комментарий |
| Предел прочности, Rm | 650 - 780 МПА | 94 - 113 KSI | Зависит от размера секции и практики литейного производства; более тяжелые секции имеют тенденцию к снижению. |
| 0.2% доказательство / Урожай, RP0.2 | 450 - 550 МПА | 65 - 80 KSI | Используйте значение удельной теплоемкости для расчета допустимых напряжений.. |
| Удлинение, А (%) | 15 - 25 % | - | Измерено на стандартных испытательных образцах; уменьшается при утяжелении сечений и дефектах литья. |
| Уменьшение площади, Z. (%) | 30 - 40 % (типичный) | - | Признак пластичного разрушения при высоком качестве отливки.. |
Твердость по Бринеллю (HBW) |
220 - 280 HB | ≈ 85 - 110 HRB | Более высокая твердость коррелирует с более высокой прочностью, но может сигнализировать о проблемах с микроструктурой, если она превышает ожидаемую.. |
| Модуль упругости, Эн | ≈ 190 - 205 Средний балл | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ тысяч фунтов на квадратный дюйм | Используйте ~200 ГПа для расчетов жесткости, если данные поставщика не отличаются.. |
| Чарпи V-Notch, КВН (комната Т) | Обычно хороший; указать, критичен ли перелом (НАПРИМЕР., целевое значение ≥ 20–40 Дж) | - | CVN – это тепло- и в зависимости от раздела; требуется проверка поставщика, если прочность имеет решающее значение. |
| Усталость (руководство) | Выносливость (гладкий образец) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Сильно зависит от качества поверхности., Дефекты кастинга, остаточные напряжения и геометрия детали. Рекомендуется тестирование компонентов. |
5. Физические и термические свойства нержавеющей стали CD4MCu
| Свойство | Репрезентативная стоимость |
| Плотность | ≈ 7.80 - 7.90 G · CM⁻³ |
| Теплопроводность (20 ° C.) | ≈ 12 - 16 Вт·м⁻¹·К⁻¹ |
| Удельная теплоемкость (20 ° C.) | ≈ 430 - 500 Дж·кг⁻¹·К⁻¹ |
| Коэффициент теплового расширения (20–100 ° C.) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ K⁻⁻ |
| Модуль упругости (Эн) | ≈ 190 - 205 Средний балл |
| Плавление/солидус (примерно) | ~1375 – 1450 ° C. (сплав-зависимый) |
6. Коррозионная производительность
- Ячечка & расщелина: Мо из CD4MCu + Не + высокий Cr дает сильное сопротивление; PREN при температуре ниже 30 градусов делает его пригодным для использования в солоноватой воде., многие системы охлаждающей воды и хлоридсодержащие технологические потоки при умеренных температурах.
- SCC (хлоридное коррозионное растрескивание): дуплексная микроструктура и более низкая доля аустенита придают большее сопротивление до хлоридного SCC, чем типичные аустенитные марки литья;
однако, SCC все еще может возникать при тяжелых сочетаниях хлоридов., температура и растягивающее напряжение. - Эрозия-коррозия / кавитация: добавление меди и высокая прочность повышают устойчивость к эрозионной коррозии и кавитационной точечной коррозии; именно поэтому CD4MCu используется для рабочих колес и шламовых насосов..
- Восстанавливающие кислоты: CD4MCu более толерантен, чем 316 в некоторых слабовосстанавливающих жидкостях, но для концентрированных горячих восстановительных кислот могут потребоваться материалы из более высоких сплавов или на основе никеля..
- Температурные пределы: при длительном использовании хлоридов отдавайте предпочтение воздействиям на уровне или ниже, подтвержденном лабораторным скринингом; при повышенных температурах увеличивается скорость общей коррозии и подверженность локальным атакам..
7. Характеристики литья нержавеющей стали CD4MCu
CD4MCu обычно поставляется в виде инвестиции или отливка из песка компоненты.
Ключевые соображения по кастингу:
- Затвердевание и усадка: ожидайте типичную линейную усадку порядка ~ 1,2–2,0% — используйте коэффициенты литейной усадки для проектирования моделей.. Направленное затвердевание и правильное размещение стояков позволяют избежать усадочных полостей..
- Контроль расплава: контролируемая индукционная плавка, дегазация аргоном и керамическая фильтрация уменьшают содержание газа и включений; вакуумная плавка или ЭШП могут использоваться для отливок с максимальной целостностью..
- Распространенные дефекты литья: газовая пористость, усаживание полостей, неметаллические включения и холодные затворы — предотвращаются правильным литником, Фильтрация, дегазация и контроль текучести.
- Послелитая термообработка: Решение отжиг (см. раздел 8) необходим для достижения желаемого дуплексного баланса и растворения сегрегированных фаз.. БЕДРО (горячее изостатическое прессование) может использоваться для критических, детали высокой целостности для закрытия внутренней пористости.
- Обработка надбавки & допуски: обеспечить реалистичный запас обработки (НАПРИМЕР., 2–6 мм припуск на черновую обработку; меньше для литья по выплавляемым моделям) и укажите обработанные критические грани.
8. Изготовление, Термическая обработка, и лучшие практики сварки
Термическая обработка
- Решение отжиг после кастинга (типичный диапазон температур около 1040–1100 ° C.; точная спецификация литейного производства, которой необходимо следовать) с быстрой закалкой для фиксации сбалансированной дуплексной микроструктуры и растворения нежелательных осадков.
Некоторые источники рекомендуют термообработку при температуре около 1900 °F. (~1038 °С) с последующей закалкой для литых дуплексных марок; следуйте техническим характеристикам поставщика/литейного завода для точной температуры/выдержки/закалки.
Сварка
- Свариваемость хорошая., но контроль важен: использовать квалифицированные сварочные процедуры (WPS/WPQ), подходящие присадочные металлы, предназначенные для дуплексной химии, контроль межпроходной температуры, и ограничить подвод тепла для поддержания фазового баланса в ЗТВ..
- Отжиг раствора после сварки: не всегда осуществимо для завершенных сборок; если это невозможно, выберите подходящие присадочные сплавы и минимизируйте степень ЗТВ, чтобы сохранить стойкость к местной коррозии..
Обработка & формирование
- Обрабатываемость CD4MCu умеренная.; использовать твердосплавный инструмент, соответствующие подачи и охлаждающая жидкость.
Дуплексные сплавы прочнее аустенитных, поэтому следует ожидать более высокого износа инструмента.. Холодная штамповка ограничена по сравнению с пластичными аустенитами.; соответственно разработать чертежи.
Подготовка поверхности & пассивация
- После сварки/ремонта удалите термическую окраску и протравьте при необходимости., а затем пассивировать с помощью процессов азотной или лимонной пассивации для восстановления однородной пассивной пленки..
9. Промышленное применение CD4MCu (ASTM A890 класс 1A)
CD4MCu широко используется там, где используется литая геометрия., требуется повышенная прочность и улучшенная стойкость к локальной коррозии/эрозии.:
- Насосные компоненты: грудцы, улитки и кожухи для морской воды, солоноватая вода, услуги по охлаждению воды и шламов.
- Клапанские тела & подрезать: регулирующая и запорная арматура на шельфе, опреснение, химический, и системы электростанции.
- Опреснение & обратноосмотическое оборудование: вращающееся оборудование и арматура, подвергающиеся воздействию хлоридов и переходным условиям.
- Мякоть & бумажное и горнодобывающее оборудование: шламовые насосы и подверженные износу компоненты.
- Химический процесс & Системы охлаждения: где уровень хлоридов и механическая нагрузка сочетаются.
10. Преимущества & Ограничения
Основные преимущества CD4MCu (ASTM A890 класс 1A)
- Сбалансированная сила и коррозионная стойкость: Предел текучести в два раза выше, чем у 316L, при сопоставимой или превосходящей коррозионной стойкости в хлоридных и кислотных средах..
- Превосходное качество кислого обслуживания: Соответствует NACE MR0175., что делает его идеальным для сред, содержащих H₂S.
- Отличная литья: Подходит для деталей сложной формы, которые трудно изготовить ковкой..
- Экономическая эффективность: 30–50% дешевле, чем сплавы на основе никеля (НАПРИМЕР., Hastelloy C276) обеспечивая аналогичную коррозионную стойкость в умеренных условиях.
- Износостойкость: Добавление меди повышает устойчивость к истиранию и эрозии., продление срока службы в приложениях, работающих с жидкостями.
Ключевые ограничения CD4MCu (ASTM A890 класс 1A)
- Сложность сварки: Требует строгого контроля тепловложения и обязательного PWHT., увеличение затрат на изготовление по сравнению с аустенитными сталями.
- Ограничение температуры: Непригоден для непрерывной эксплуатации при температуре выше 450°C из-за образования σ-фазы..
- Чувствительность к остаточным элементам: Высокий мн (>0.8%) или примеси Sn/Pb снижают коррозионную стойкость и повышают риск растрескивания..
- Более низкая пластичность, чем у аустенитных сталей.: Удлинение (16–24%) ниже 316L (≥40%), ограничение использования в приложениях с высокой деформацией.
11. Сравнительный анализ — CD4MCU по сравнению с аналогичными сплавами
Ценности являются репрезентативными, только для проверки и составления спецификаций — всегда используйте MTR поставщика, таблицы данных производителя и данные испытаний для конкретного применения для окончательного выбора.
| Аспект / Сплав | CD4MCU (литой дуплекс) | CF8M / Бросать 316 (аустенитный) | Дуплекс 2205 (коричневый) | Никель-основа (НАПРИМЕР., С-276) |
| Основные моменты композиции | Кр ~24,5–26,5; При ~4,5–6,5; Пн ~1,7–2,5; Медь ~2,7–3,3; Н ~0,15–0,25 | Кр ~16–18; В ~10–14; Пн ~2–3 (CF8M) | Кр ~ 21–23; При ~4–6,5; Пн ~3; Н ~0,08–0,20 | Очень высокое содержание Ni и Cr; значительный Мо (и другие легирующие) |
| Типичный ПРЕН (скрининг) | ~ 30–35 (зависит от месяца/числа) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (варьируется от сплава) |
| Представитель механических (Rm / RP0.2) | Rm 650–780 МПа; Rp0,2 450–550 МПа | Rm ≈ 480–620 МПа.; Rp0,2 ≈ 170–300 МПа. | Rm ≈ 620–880 МПа.; Rp0,2 ≈ 400–520 МПа. | Rm переменная (часто 500–900 МПа); 0,2 рупий в зависимости от класса |
| Устойчивость к хлоридному SCC | Хороший (лучше, чем CF8M; дуплексное преимущество) | Умеренная — восприимчива в жарких/стрессовых условиях. | Очень хороший (один из лучших вариантов нержавеющей стали для SCC) | В целом отличный (разработан для экстремальных химических процессов) |
Ячечка / Сопротивление расщелины |
Высокий (МО + Не + Герметичный; ПРЕН ~30 с.) | Умеренный | Очень высоко | Отличный |
| Эрозия / сопротивление кавитации | Хороший (Cu + более высокая прочность улучшает производительность) | Умеренный | Хороший (более высокая сила помогает) | Переменная — зависит от класса; часто выбирают из-за коррозии, а не эрозии |
| Листовиденность / формы продукта | Отлично подходит в качестве литья (грудцы, прокручивает, Клапанские тела) | Отличный (литые формы широко доступны) | В первую очередь коричневый (тарелка, бар, трубка); существует литой дуплекс, но более сложный | Кованые и отлитые; литье возможно, но дорого |
| Сварка & Поведение ЗТВ | Хорошо — требуются квалифицированные процедуры и контроль ЗТВ. | Отличный (316 прощает) | Поддается сварке, но требует строгого контроля для сохранения дуплексного баланса. | Свариваемые с использованием квалифицированных процедур; выбор наполнителя критичен |
| Типичный диапазон затрат (материал) | Средне-высокий (меньше, чем у большинства никелевых сплавов) | Ниже (экономичный) | Средне-высокий (аналогичен CD4MCu или выше для высокопроизводительных) | Высокий (премиальные сплавы) |
Типичные приложения |
Грудцы, насосные оболочки, Корпуса клапанов для солоноватой/морской воды, Спезитивные насосы, опреснение, охлаждающая вода | Общие технологические трубопроводы, бак, санитарное оборудование, умеренный уровень хлоридов | Оффшор, опреснение, услуги высокопрочного хлорида, Системы давления | Химические реакторы, экстремальная работа с кислотами/хлоридами, очень высокая степень коррозии |
| Когда выбирать | Нужны сложные литые детали с высокой прочностью, хорошая стойкость к точечной коррозии/SCC и эрозии при умеренной стоимости | Экономически ориентированные проекты, где воздействие хлоридов низкое или среднее и желательна простота изготовления. | Когда требуется наивысшая стойкость к хлоридам и прочность, а деформируемая форма приемлема. | Когда химический состав или температура эксплуатации превышают возможности нержавеющей/дуплексной стали, а стоимость жизненного цикла оправдывает надбавку |
12. Заключение
CD4MCU (ASTM A890, класс 1A, если указано в литой дуплексной форме.) является технически привлекательным вариантом для вращающихся и находящихся под давлением литых деталей в хлоридсодержащих средах., эрозионные или кавитационные услуги.
Его дуплексная структура, содержание молибдена и азота обеспечивает надежную стойкость к точечной коррозии и устойчивость к SCC, а медь и высокая прочность повышают устойчивость к эрозии и механическим повреждениям..
Осознать преимущества сплава, дисциплинированная литейная практика, документированный отжиг раствора, квалифицированная сварка и соответствующий неразрушающий контроль имеют важное значение..
Если химический состав или температура эксплуатации превышают возможности CD4MCu, следует оценить дуплексные деформируемые сплавы или сплавы на основе никеля..
Часто задаваемые вопросы
Что означает «CD4MCu»?
Обозначает марку дуплексной нержавеющей стали с особенностями состава. (Герметичный, МО, Cu и N) настроен для улучшения питтинга, SCC и устойчивость к эрозии. Обычно он поставляется как ASTM A890, класс 1A, в литом дуплексном исполнении..
В чем разница между CD4MCu и 2205 Дуплексная нержавеющая сталь?
CD4MCu - это бросать дуплексный сплав, оптимизированный для изготовления сложных компонентов, с добавкой меди для повышения восстановительной кислотостойкости.
2205 является а коричневый дуплексный сплав с повышенным содержанием азота (0.14–0,20 мас.%) для стабилизации аустенита.
Хотя оба имеют схожие значения PREN. (~34), CD4MCu предпочтителен для отливок., и 2205 используется для кованых изделий (тарелки, трубы).
Подходит ли CD4MCu для морской воды??
Да — CD4MCu широко используется для морской воды., применение в солоноватой воде и охлаждающей воде; однако, указать допуски на лабораторный контроль и коррозию для долгосрочной эксплуатации в погруженном состоянии или в зоне брызг.
Можно ли сваривать CD4MCu в полевых условиях??
Да, но сварка требует квалифицированных процедур, соответствующие дуплексные присадочные металлы, контролируемое тепловложение и очистка/пассивация после сварки. Для ответственных узлов рассмотрите предварительную квалификацию и сварные купонные испытания..
Чем CD4MCu отличается от 316 отливки?
CD4MCu обеспечивает более высокую прочность и значительно лучшую устойчивость к локальной коррозии и растрескиванию, чем отливки CF8M/316, что обеспечивает более длительный срок службы в средах, содержащих хлориды., эрозионная среда.
