1. Введение
CF3 нержавеющая сталь, член семейства из нержавеющей стали аустенита, ли лист из низкоуглерода эквивалентен популярному кованому классу 304Л (США S30403).
Он определяется в ASTM A351 и широко используется в отрасли, где коррозионная стойкость, сварка, и литья имеют первостепенное значение.
А «С» в CF3 означает «коррозионный резистентный», «F» Обозначает сталь (304L эквивалент), и число «3» определяет его низкое содержание углерода (≤ 0.03%).
Исторически, CF3 появился в рамках ответа на проблемы коррозии в богатых хлоридом и сварки приложения.
Внедрение низкоуглеродичных сортов в середине 20-го века стало важной вехой, которая позволила разработать сварные структуры с высокой интегратией без необходимости в термообработке после почетного..
Из-за сбалансированной комбинации экономической эффективности, производительность, и сопротивление сенсибилизации,
CF3 продолжает быть стратегически важным в приложениях литой из нержавеющей стали в химическом веществе, нефтехимический, Очистка воды, и продовольственные секторы.
2. Химический состав & Металлургия
Номинальный химический состав
Типичный процент веса (WT.%) изгибных элементов в нержавеющей стали CF3, как определено ASTM A351, является:
| Элемент | Типичный диапазон (WT.%) | Функция |
|---|---|---|
| Хром (Герметичный) | 18.0 - 21.0% | Способствует коррозионной стойкости посредством пассивной пленки |
| Никель (В) | 8.0 - 11.0% | Стабилизирует аустенит, улучшает пластичность и прочность |
| Углерод (В) | ≤0,03% | Уменьшает сенсибилизацию; улучшает сварку |
| Марганец (Мнжен) | ≤1,5% | Повышает горячую работоспособность; Разоксидийзер |
| Кремний (И) | ≤2,0% | Способствует текучестисти в кастинге; Разоксидийзер |
| Фосфор (П) | ≤0,04% | Остаточный; должен быть сведен к минимуму, чтобы уменьшить хрупкость |
| Сера (С) | ≤0,04% | Остаточный; Чрезмерное S может уменьшить прочность |
| Железо (Фей) | Баланс | Матричный элемент |
А низкое содержание углерода (≤ 0.03%) Значительно смягчает риск осаждения карбида хрома на границах зерна во время сварки,
Создание CF3 особенно устойчивым к межцентральной коррозии, не требуя термообработки после почетного..
Микроструктура: Аустенитная матрица & Управление карбидом
CF3 нержавеющая сталь имеет полностью Аустенитная микроструктура с кубическим кубическим (FCC) решетка, который способствует:
- Отличная прочность как при окружающей, так и при криогенных температурах.
- Несагнитное поведение в отожженном состоянии.
- Сопротивление к коррозионному растрескиванию напряжения (SCC) Во многих средах хлорида, содержащихся.
Из -за его низкого содержания углерода, CF3 содержит Минимальные хромовые карбиды, особенно на границах зерна.
Это улучшает устойчивость к сенсибилизации, Состояние, при котором образуются зоны, истощенные хромом, и становятся уязвимыми для коррозийной атаки.
Некоторый остаточный дельта -феррит (обычно < 10%) может присутствовать после затвердевания, особенно в песчаных компонентах.
что помогает предотвратить горячие растрескивания во время затвердевания, но оказывает минимальное влияние на коррозионную стойкость или жесткость при содержании на контролируемых уровнях.
3. ASTM A351 CF3 и глобальные эквиваленты
| Стандартный | Обозначение | Область | Эквивалентная оценка |
|---|---|---|---|
| ASTM A351 | Класс CF3 | США | Низкоуглеродистый лит 304L |
| ASME SA-351 | Класс CF3 | США (Код котла) | Соответствующий сосуд давления |
| В 10283 | GX2CRNI19-11 | Евросоюз | Актерская версия 1.4306 (304Л) |
| ИСО 11972 | G-X2CRNI19-11 | Международный | Глобальный гармонизированный эквивалент |
| Он G5121 | SCS13A | Япония | 304L Cast Grade |
4. Механические свойства
| Механическое свойство | Типичное значение |
|---|---|
| Предел прочности | ≥485 МПа |
| Урожайность (0.2% компенсировать) | ≥205 МПа |
| Удлинение | ≥30% |
| Твердость | 140–190 HB |
| Воздействие на выносливость (Комнатная температура) | > 100 J. (Чарпи V-Notch) |
| Утолочная предел выносливости | 240–270 МПа (в воздухе, полированный) |
| Сопротивление ползучести | Умеренный до 870 ° C |
При повышенных температурах, Растяжение и силу доходности постепенно уменьшаются, Но сплав сохраняет достаточную структурную целостность до 400–500 ° C, Сделать его жизнеспособным для умеренного теплового обслуживания.
5. Тепло & Физические свойства
| Свойство | Ценить |
|---|---|
| Плотность | ~ 7,9 г/см= |
| Теплопроводность | ~ 16 Вт/м · к (при 100 ° C.) |
| Коэффициент расширения | 17.3 мкм/м · ° C. (20–400 ° C.) |
| Электрическое удельное сопротивление | 0.72 µОМ · м |
| Магнитный ответ | Немагнитный (отожжен) |
| Устойчивость к окислению | Хорошее до ~ 800 ° C |
6. Характеристики литья из нержавеющей стали CF3
CF3 из нержавеющей стали, эквивалентной 316, - сортирует коррозионную устойчивость к молибденам в сложную геометрию.
Чтобы использовать свой полный потенциал, Foundries должен объяснить свое уникальное поведение кастинга, От обработки расплава до контроля затвердевания.
Текучесть & Температура заливки
CF3 растает между 1450 ° C и 1550 ° C., немного выше, чем CF8 из -за его содержания MO.
В заливном перегреве 1500–1560 ° C., CF3 достигает текучести 220–280 мм (ИСО 243), обеспечение заполнения тонковешенных секций вплоть до 4 мм.
Однако, Чрезмерное перегрев может увеличиться Газовый пикап и окисление, Таким образом, операторы обычно ограничивают перегрев 50 ° C. жидкость.
Диапазон затвердевания & Усадка
С Диапазон замерзания приблизительно 60–90 ° C., CF3 затвердевает в более широком температурном интервале, чем простые аустенитные сплавы.
Следовательно, это показывает линейная усадка из 1.9–2.3 %, Требует тщательного сокращения усадки в дизайне рисунка.
Чтобы предотвратить Центральная пористость, инженеры используют направленное затвердевание: размещение изолированных стояков над горячими точками и использование озноб Чтобы ускорить замораживание в толстых участках.
Кормление & Дизайн Rizer
Учитывая его умеренную усадку, Отливки CF3 выигрывают от размера подъема для кормления 30–40 % о массе кастинга, которую они поддерживают.
Конечное тепловое моделирование часто направляет размещение подъема, Обеспечение непрерывного металлического потока в зоны сокращения.
Кроме того, экзотермические рукава На критических стояках продление срока службы кормления без увеличения общего объема плесени.
Дегазация, Окисление & Прививка
Чтобы минимизировать пористость газа, литейные заводы обычно Аргон -Пурге Расплавленный CF3 перед заливанием.
Они также добавляют кремний (0.3–0.6 %) и алюминий (0.02–0.05 %) Разоксидители, которые образуют стабильные оксиды и уменьшают растворенный кислород.
Окончательно, маленький Редко -прибавление (НАПРИМЕР., 0.03–0.05 % Fe -что) Продвигает нормально, равномерный δ -ферерит и предотвращает микросражение, Усиление механической консистенции.
Подходящие методы литья для нержавеющей стали CF3
| Метод кастинга | Типичные приложения | Преимущества | Соображения |
|---|---|---|---|
| Кастинг песка (Зеленый или без выпекания) | Клапанские тела, насосные корпусы, фланцы | -Эффективно для больших деталей - Гибкий для различных конструкций |
- более грубая поверхностная отделка (RA 6–12 мкм) - более плотный контроль, необходимый для пористости |
| Кастинг с плесенью | Приборы обложки, маленькие клапаны | - Хорошая точность размеров (± 0,3%) - тонкая поверхность отделка (RA 3-6 мкм) |
- более дорогие формы -Лучше всего для небольших и средних частей |
| Кастинг по выплавляемым моделям (Потерянный воск) | Грудцы, Медицинские фитинги, Высокие компоненты | - Отличная отделка поверхности (Раствор < 3 мкм) - Высокая геометрическая сложность |
- Более высокая стоимость - ограничено мелким -медиевым деталями |
| Центробежный кастинг | Втулки, кольца, Секции труб | - высокая плотность - Низкая пористость - Хорошие механические свойства в радиальном направлении |
- Подходит только для симметричных частей вращения |
| Вакуумное литье | Критические компоненты в аэрокосмической промышленности, ядерные применения | - Снижение окисления - Чистая микроструктура |
- Дорогой - Требуется специализированное оборудование |
| Керамическое литье плесени | Сложные теплостойкие детали | - Отличная деталь поверхности - Хорошая точность размеров |
- Более длительное время приготовления формы - Более высокая стоимость |
Практика термической обработки
После кастинга, CF3 обычно подвергается Решение отжиг в диапазоне 1040–1120 ° C. (1900–2050 ° F.) с последующим быстрым гашением воды. Этот процесс служит нескольким целям:
- Растворяют остаточные карбиды, восстановление коррозионной стойкости
- Гомогенизирует микроструктуру, Устранение сегрегации от затвердевания
- Улучшает пластичность и прочность удалив дельта -феррит или хрупкие фазы
Строгий контроль температуры Во время отжига очень важно. Недостаточные показатели гашения могут привести к сенсибилизация и Истощение хрома на границах зерна, компрометирование коррозионной стойкости.
7. Коррозионная стойкость
Общая коррозия
В нейтральных и слегка кислых средах, CF3 поддерживает отличную устойчивость из-за пассивной пленки, богатой хромом. Уровень коррозии обычно < 0.05 Мм/год в системах питьевой воды и сточных вод.
Локализованная коррозионная стойкость
Сплав показывает хорошую производительность в средах, содержащих хлориды до ~ 200 ч / млн.:
- Эквивалентное число сопротивления ячеек (Древесина): ~ 18
- Критическая температура ямки (CPT): ~ 20–25 ° C. (варьируется в зависимости от уровня хлорида)
Стресс-коррозия трещины (SCC)
Низкое содержание углерода CF3 повышает сопротивление SCC в средах, несущих хлорид., особенно в диапазоне 50–100 ° C, известная опасная зона для аустенитных оценок.
8. Изготовление & Механизм
обработка с ЧПУ
Машины CF3 сравнительно с коваными 304, с индексом механизма ~ 45 % (где 304 равно 50 %).
Магазины обычно используют карбидные инструменты, Скорость резки 100–150 м/мин, и подают 0,12–0,18 мм/оборотный, Доставка поверхностной отделки вокруг РА 1.6 мкм.
Сварка
Производители сварки CF3 с использованием 309 или 312 сплавы наполнителя без предварительного нагрева.
Пост -водоростки в 1,050 ° C в течение одного часа восстанавливает коррозионную стойкость, Снижение дельта -ферерита и растворения карбидов сварной сварки -зоны.
Формирование & Присоединение
Хотя скорость работы CF3 за отставание отстает от углеродной стали, он переносит снижение формирования холода до 40 %.
Чтобы предотвратить Springback, Дизайнеры рекомендуют радиусы изгиба не менее 3 × толщину материала.
9. Применение из нержавеющей стали CF3
Клапаны, Насос, и фитинги в очистке воды
В муниципальных и промышленных водоочистных сооружениях, CF3 нержавеющая сталь - это материал для выбора для:
- Клапанные тела и капоты
- Насос
- Трубные фитинги и муфты
Его сопротивление коррозии, вызванной хлоридом, коррозии, Даже в солоноватой или слегка физиологической среде, обеспечивает длительный срок службы с минимальным обслуживанием.
Низкое содержание углерода снижает риск сенсибилизация во время сварки, что имеет решающее значение для систем с повышением давления.
Нефтехимический и нефть & Газовые компоненты
Нефтяная и газовая промышленность часто использует CF3 для отливки, которые сталкиваются с коррозионными жидкостями, в том числе углеводороды, сероводород, и богатые Co₂ среды. Общие приложения включают:
- Компрессоры корпус
- Коллекторы и компоненты Flowline
- Измерения клапаны и фланцы
В Up- и средние системы, CF3 помогает предотвратить Стресс-коррозия трещины (SCC) и ячечка, которые ускоряются с высоким содержанием хлорида или влажным кислым газом.
Продовольственная обработка и фармацевтическое оборудование
Системы гигиенических процессов требуют материалов с превосходной коррозионной стойкостью, Гладкая поверхность отделка, и совместимость с чистящими агентами (CIP/SIP). CF3 соответствует этим требованиям, сделать это подходящим для:
- Санигитарные клапаны и фитинги труб
- Смешивание и измерение оборудования
- Дозирующие насосы и корпусы
Его Аустенитная микроструктура, который остается стабильным даже после повторных циклов стерилизации, помогает встретиться FDA и 3-Санитарные стандарты в критических производственных средах.
Производство электроэнергии и морское оборудование
- Компоненты системы паровой и конденсатной системы
- Морские насосы и детали клапана
- Конечные покрытия теплообменника
Его сопротивление водная коррозия, биотонирование, и окисление при повышенных температурах повышает долговечность компонентов в этих агрессивных условиях.
В морской среде, CF3 эффективно работает в обоих поверхностная и погруженная сервис.
Другие новые приложения
- Системы обработки водорода: Из-за его немагнитной и устойчивой к треще
- Полупроводниковые инструменты влажного обработки: Где ультрачистые, Нереактивные материалы необходимы
- Аддитивные компоненты составных изделий: Для снижения веса и сложной интеграции дизайна
10. Сравнение с альтернативными материалами
Выбор соответствующей оценки из нержавеющей стали для данного применения требует глубокого понимания компромиссов производительности между доступными вариантами.
CF3 нержавеющая сталь, как низкоуглеродистый лист эквивалент 304L, часто сравнивают с связанными сплавами, такими как CF3M, CF8, CF8M, и устроен 304 нержавеющая ставка.
| Свойство | CF3 (304L актер) | CF3M (316L актер) | CF8 (304 Бросать) | CF8M (316 Бросать) | 304L ковато |
|---|---|---|---|---|---|
| Молибден (МО) Содержание | Нет | Да | Нет | Да | Нет |
| Содержание углерода | ≤ 0.03% (Низкий углерод) | ≤ 0.03% (Низкий углерод) | ≤ 0.08% | ≤ 0.08% | ≤ 0.03% (Низкий углерод) |
| Устойчивость к хлориду | Умеренный | Отличный | Умеренный | Отличный | Умеренный |
| Сопротивление ячейки (Древесина) | ~ 18 | ~ 25–27 | ~ 20 | ~ 25–27 | ~ 18 |
| Коррозионная стойкость | Хороший | Отличный | Умеренный | Отличный | Хороший |
| Сварка | Отличный | Отличный | Умеренный | Умеренный | Отличный |
| Расходы | $$ | $$$ | $$ | $$$ | $$ |
| Сила (Растяжение) | ~ 485 МПа | ~ 500 МПа | ~ 510 МПа | ~ 520 МПа | ~ 520 МПа |
| Удлинение | ~ 40% | ~ 45% | ~ 45% | ~ 45% | ~ 45% |
| Формируемость | Отлично подходит для литых деталей | Отлично подходит для литых деталей | Хорошо для литых частей | Хорошо для литых частей | Отличный (для раскатанных или сформированных частей) |
| Приложения | Водоснабжения, продовольственные детали | Химический, морской пехотинец, Оффшор | Общие промышленные детали | Морской пехотинец, химический, Оффшор | Высокопроницаемость, тонкостенные детали |
11. Заключение
В итоге, CF3 нержавеющая сталь объединяет проверенную коррозионную стойкость 304 с универсальностью кастинга.
Его сбалансированная химия, Надежный механический профиль, и проверенная долгосрочная долговечность делает CF3 авторитетным выбором для средней коррозийной среды.
Более того, С превышением ежегодного мирового производства 50,000 тонны и скорости отходов под 6 %, CF3 обеспечивает как экономические, так и эффективные преимущества.
С нетерпением жду, Интегрирование CF3 в гибридные рабочие процессы литья -аддитивные и изучение поверхностных обработок обещает расширить свой сервисный конверт - внедрение CF3 остается краеугольным сплавом в промышленных применениях.
Лангх Идеальный выбор для ваших производственных потребностей, если вам нужно высококачественное отливки нержавеющей стали.
Часто задаваемые вопросы на нержавеющей стали CF3
Подходит ли CF3 из нержавеющей стали для высокотемпературных применений?
CF3 обычно Подходит для приложений умеренного температуры (до 800 ° F или 427 ° C).
Для более высоких температур, или когда устойчивость к окислению При повышенной температуре имеет решающее значение,
Другие оценки, как CF8M или 316 нержавеющая сталь может быть более подходящим из-за их улучшенных высокотемпературных свойств.
Можно ли сваривать CF3?
Да, CF3 нержавеющая сталь высоко сварная сварка. Его низкое содержание углерода сводит к минимуму риск формирования карбида во время сварки, Уменьшение шансов на межцентральную коррозию.
Однако, всегда рекомендуется использовать соответствующие методы сварки и Посгипновая термообработка При работе с этим материалом в критических приложениях.
CF3 подходит для криогенных применений?
Да, CF3 демонстрирует хорошую прочность при низких температурах, Сделать его подходящим для использования в криогенных приложениях, таких как сжиженный природный газ (СПГ) хранение и транспорт.
Может ли CF3 быть тепловым обработкой?
CF3, как правило, не является термообработкой для укрепления целей. Однако, Его можно отжжен.
Как CF3 нержавеющая сталь работает в морской воде?
CF3 предлагает Умеренная устойчивость к коррозии морской воды, но это не так устойчиво, как CF3M или CF8M, которые имеют повышенную сопротивление хлорида из -за присутствия молибден.
В Морская среда с высоким соленость, CF3 может испытать некоторые Коррозия ячейки через некоторое время, Таким образом, CF3M или CF8M могут быть более подходящими.
Как следует поддерживать нержавеющая сталь CF3?
Регулярное обслуживание нержавеющей стали CF3 включает:
- Уборка: Удаление загрязняющих веществ, таких как хлор, соль, и химические вещества, которые могут вызвать локализованную коррозию.
- Осмотр: Проверка на любые признаки ячечка или Коррозия расщелины, особенно в морской пехотинец или химическая среда.
- Сварка: Обеспечение правильного пост-недели термическая обработка Чтобы избежать растрескивания или сенсибилизации.
Может ли CF3 из нержавеющей стали в приложениях для контактов с пищевыми продуктами?
Да, CF3 часто используется в Продовольственное оборудование из -за его коррозионная стойкость и простота очистки.
Это соответствует FDA и 3-Санитарные стандарты, сделать это подходящим выбором для санитарный клапаны, насос, и системы трубопроводов.
