1. Увођење
ЦД4МЦУ (обично се испоручују према спецификацијама ливеног челика као што је АСТМ А890 Граде 1А за дуплекс одливке са УНС бројем Ј93370) је наменски пројектован дуплекс од нерђајућег челика који комбинује високу чврстоћу, повећана отпорност на локализовану корозију, и добра отпорност на ерозију/кавитацију.
Његова хемија (висок хром, молибден, бакар и азот са умереним никлом) и двофазни (ферит + Аустенит) микроструктура чини ЦД4МЦу популарним избором за захтевне ротационе компоненте у мокрим условима (подметач, кућишта пумпе), вентили, и други ливени окови где је изложеност хлоридима, присутна је ерозија или механичко оптерећење.
2. Шта је ЦД4МЦу нерђајући челик?
ЦД4МЦу је а дуплекс (Феритиц-Аустенитиц) нерђајући челик квалитета обезбеђена углавном у облицима ливених производа.
Формулисан је тако да даје уравнотежену дуплекс микроструктуру (≈ 35–55% ферита типичног за добро обрађене одливке) који даје високу границу течења, добра жилавост и значајно побољшана отпорност на рупе, корозија у пукотинама и хлоридна напон-корозивна прслина у односу на конвенционалне класе аустенитног ливења (Нпр., ЦФ8М/316 ливена).
„Цу“ у ознаци одражава намерно додавање бакра (≈ 2,7–3,3 теж.%) који повећава отпорност на одређене редукцијске и ерозивне хемије и побољшава перформансе у кавитирајућим или кашастим окружењима.
Карактеристике
- Висока механичка чврстоћа (принос знатно већи од одливака ЦФ8М/316).
- Повишена отпорност на локализовану корозију (Мо и Н појачавају ПРЕН; бакар побољшава понашање у неким редукционим хемијама).
- Добра отпорност на ерозију/кавитацију за ротирајуће влажне компоненте.
- Капитаљивост за сложене геометрије (подметач, свици, Тела вентила).
- Добра завариваност када се користе квалификовани поступци и одговарајући филери.
- Уравнотежена дуплекс микроструктура пружа жилавост отпорну на оштећења док повећава отпорност на замор у односу на многе аустенитике.
3. Типични хемијски састав ЦД4МЦу нерђајућег челика
| Елемент | Типичан распон (вт.%) | Улога / коментар |
| Ц | ≤ 0.04 | Држите ниско да бисте избегли таложење карбида |
| ЦР | 24.5 - 26.5 | Примарни пасивни филмски стваралац; кључ за општу отпорност на корозију |
| У | 4.5 - 6.5 | Аустенит бивши; помаже дуплекс равнотежу |
| Мо | 1.7 - 2.5 | Јача отпорност на удубљење/пукотине |
Цу |
2.7 - 3.3 | Побољшава отпорност на редукујуће киселине, понашање кавитације/ерозије |
| Н | 0.15 - 0.25 | Јача и моћан ПРЕН појачивач |
| Мн | ≤ 1.0 | Деоксидизатор/помоћ при преради |
| И | ≤ 1.0 | Деоксидација и отпорност на оксидацију |
| П | ≤ 0.04 | Контрола нечистоће |
| С | ≤ 0.03 | Низак С за звучност |
| Фе | Равнотежа | Матрични елемент (ферит + Аустенит) |
4. Механичке особине — ЦД4МЦу (АСТМ А890 1. разред)
Below is a focused, инжењерски приказ типичног механичког понашања ЦД4МЦу у уобичајеном стању напајања (лишити, раствор, водити воду- или гашење на ваздуху како је одредила ливница).
Собна температура (типичан) механичка својства — раствором жарени ливени ЦД4МЦу
| Имовина | Типичан распон (И) | Типичан распон (царски) | Коментар |
| Затезна чврстоћа, Рм | 650 - 780 МПА | 94 - 113 кси | У зависности од величине секције и ливничке праксе; теже секције тренд ниже. |
| 0.2% доказ / Принос, РП0.2 | 450 - 550 МПА | 65 - 80 кси | Користите вредност специфичне за топлоту за прорачуне дозвољеног напрезања. |
| Издужење, А (%) | 15 - 25 % | - | Измерено на стандардним узорцима за испитивање; смањује се са тежим пресецима и дефектима ливења. |
| Смањење површине, З (%) | 30 - 40 % (типичан) | - | Указује на дуктилни лом када је квалитет ливења висок. |
Тврдоћа по Бринелу (Хбв) |
220 - 280 Хб | ≈ 85 - 110 Хрб | Већа тврдоћа корелира са већом чврстоћом, али може сигнализирати микроструктурне проблеме ако је изнад очекивања. |
| Модул еластичности, Е | ≈ 190 - 205 ГПА | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ кси | Користите ~200 ГПа за прорачуне крутости осим ако се подаци добављача не разликују. |
| Цхарпи В-Бетцх, ЦВН (соба Т) | Типично добри; наведите да ли је критичан за лом (Нпр., ≥ 20–40 Ј циљ) | - | ЦВН је топлота- и зависне од секције; захтевати испитивање добављача ако је жилавост критична. |
| Умор (вођење) | Издржљивост (глатки примерак) ≈ 0,30–0,45 × Рм | - | Јако зависи од завршне обраде површине, Дефекти за ливење, заостала напона и геометрија детаља. Препоручује се тестирање компоненти. |
5. Физичке и термичке особине ЦД4МЦу нерђајућег челика
| Имовина | Репрезентативна вредност |
| Густина | ≈ 7.80 - 7.90 г · цм⁻³ |
| Топлотна проводљивост (20 ° Ц) | ≈ 12 - 16 В·м⁻¹·К⁻¹ |
| Специфична топлота (20 ° Ц) | ≈ 430 - 500 Ј·кг⁻¹·К⁻¹ |
| Коефицијент топлотног ширења (20-100 ° Ц) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ К⁻¹ |
| Модул еластичности (Е) | ≈ 190 - 205 ГПА |
| Топљење/солидус (цца.) | ~1375 – 1450 ° Ц (зависан од легура) |
6. Наступ корозије
- Прикудан & Цревице: ЦД4МЦу-ов Мо + Н + високи Цр дају јак отпор; ПРЕН у ниским -30-има чини га погодним за слану воду, многи системи расхладне воде и процесни токови који садрже хлорид на умереним температурама.
- СЦЦ (хлоридно напрегнуто-корозивно пуцање): дуплекс микроструктура и доња фракција аустенита додељују већи отпор до хлоридног СЦЦ од типичних аустенитних ливених класа;
међутим, СЦЦ се и даље може појавити под тешким комбинацијама хлорида, температура и затезни напон. - Ерозија-корозија / кавитација: Додатак бакра и висока чврстоћа побољшавају отпорност на корозију потпомогнуту ерозијом и кавитацију; због тога се ЦД4МЦу користи за импелере и пумпе за суспензију.
- Редукционе киселине: ЦД4МЦу је толерантнији од 316 у неким благо редукујућим течностима, али концентроване вруће редукционе киселине могу захтевати материјале више легура или никла.
- Температурне границе: за дугорочну употребу хлоридима преферирају излагања на или испод нивоа потврђених лабораторијским скринингом; на повишеним температурама повећавају се општа стопа корозије и локализована осетљивост на нападе.
7. Карактеристике ливења од нерђајућег челика ЦД4МЦу
ЦД4МЦу се обично испоручује као инвестиција или песак цаст компоненте.
Кључна разматрања при избору:
- Стврдњавање и скупљање: очекујте типично линеарно скупљање реда од ~1,2–2,0% — користите факторе скупљања у ливници за дизајн шаблона. Усмерено очвршћавање и правилно постављени стубови избегавају скупљање шупљина.
- Контрола топљења: контролисано индукционо топљење, дегазација аргоном и керамичка филтрација смањују гас и инклузије; вакуумско топљење или ЕСР се могу користити за одливање највећег интегритета.
- Уобичајени дефекти ливења: порозност гаса, шупљине скупљања, неметалне инклузије и хладни затварачи — спречени правилним затварањем, филтрација, контрола дегазације и изливања.
- Термичка обрада након ливења: Решење Аннеал (види одељак 8) је потребан да би се постигао жељени дуплекс баланс и раствориле сегрегиране фазе. Кук (топло-изостатско пресовање) може се користити за критичне, делови високог интегритета за затварање унутрашње порозности.
- Обрада накнаде & толеранције: обезбедити реалну машинску залиху (Нпр., 2–6 мм додатак за грубу обраду; мање за ливене ливене) и специфицирати обрађена критична лица.
8. Измишљотина, Топлотни третман, и најбоље праксе заваривања
Топлотни третман
- Решење Аннеал после ливења (типичан температурни опсег око 1040–1100 °Ц; тачне спецификације ливнице које треба поштовати) са брзим гашењем за закључавање уравнотежене дуплекс микроструктуре и растварање непожељних талога.
Неки извори саветују топлотну обраду око ~1900 °Ф (~1038 °Ц) након чега следи гашење за ливене дуплекс класе; пратите спецификацију добављача/ливнице за тачну температуру/задржавање/гашење.
Заваривање
- Заварљивост је добра, али контрола је неопходна: користите квалификоване поступке заваривања (ВПС/ВПК), одговарајући метали за пуњење дизајнирани за дуплекс хемију, контролисати међупролазну температуру, и ограничити унос топлоте да би се одржао фазни баланс у ХАЗ.
- Жарење раствором након заваривања: није увек изводљиво за завршене склопове; ако није могуће, изаберите одговарајуће легуре за пуњење и минимизирајте опсег ХАЗ-а да бисте очували локалну отпорност на корозију.
Обрада & формирање
- Обрадивост ЦД4МЦу је умерена; користите карбидне алате, одговарајуће доводе и расхладну течност.
Дуплексне класе су јаче од аустенитних, тако да очекујте веће хабање алата. Хладно обликовање је ограничено у поређењу са дуктилном аустенитом; дизајнирајте цртеже у складу са тим.
Припрема површине & пасивација
- Након заваривања/поправке уклоните топлотну нијансу и киселите по потреби, а затим пасивизирати процесима азотне или лимунске пасивизације да би се вратио уједначен пасивни филм.
9. Индустријска примена ЦД4МЦу (АСТМ А890 1. разред)
ЦД4МЦу се широко користи тамо где је ливена геометрија, потребна је повећана чврстоћа и побољшана отпорност на локалну корозију/ерозију:
- Компоненте пумпе: подметач, волуте и кућишта за морску воду, бочаста вода, услуге расхладне воде и стајњака.
- Тела вентила & подрезати: контролни и изолациони вентили у подморју, десалинизација, хемијски, и системи електрана.
- Десалинизација & опрема за реверзну осмозу: ротирајући хардвер и арматуре изложене хлоридима и пролазним условима.
- Пулпа & папирна и рударска опрема: муљне пумпе и компоненте које су подложне хабању.
- Хемијски процес & Расхладни системи: где се комбинују нивои хлорида и механичко оптерећење.
10. Предности & Ограничења
Основне предности ЦД4МЦу (АСТМ А890 1. разред)
- Избалансирана снага и отпорност на корозију: Граница течења двоструко већа од 316Л са упоредивом или супериорном отпорношћу на корозију у хлоридним и киселим медијима.
- Врхунске перформансе киселог сервиса: У складу са НАЦЕ МР0175, што га чини идеалним за окружења која садрже Х₂С.
- Одлична капитаљивост: Погодно за компоненте сложеног облика које је тешко произвести кованим процесима.
- Економичност: 30–50% јефтиније од легура на бази никла (Нпр., Хастеллои Ц276) док нуди сличну отпорност на корозију у умереним окружењима.
- Отпорност на хабање: Додатак бакра повећава отпорност на абразију и ерозију, продужење радног века у апликацијама за руковање течностима.
Кључна ограничења ЦД4МЦу (АСТМ А890 1. разред)
- Сложеност заваривања: Захтева строгу контролу уноса топлоте и обавезни ПВХТ, повећање трошкова производње у поређењу са аустенитним челицима.
- Ограничење температуре: Није погодан за континуирани рад изнад 450°Ц због формирања σ фазе.
- Осетљивост на преостале елементе: Висока мн (>0.8%) или нечистоће Сн/Пб смањују отпорност на корозију и повећавају ризик од пуцања.
- Нижа дуктилност од аустенитних челика: Издужење (16–24%) је мањи од 316Л (≥40%), ограничавајући употребу у апликацијама са високом деформацијом.
11. Компаративна анализа — ЦД4МЦУ наспрам сличних легура
Вредности су репрезентативне, само за скрининг и израду спецификација — увек користите МТР добављача, спецификације произвођача и тест података специфичних за апликацију за коначни избор.
| Аспект / Легура | ЦД4МЦУ (ливени дуплекс) | ЦФ8М / Лишити 316 (аустенитски) | Дуплекс 2205 (кова) | На бази никла (Нпр., Ц-276) |
| Нагласци композиције | Цр ~24,5–26,5; На ~4,5–6,5; Мо ~1,7–2,5; Цу ~2,7–3,3; Н ~0,15–0,25 | Цр ~16–18; У ~10–14; Мо ~2–3 (ЦФ8М) | Цр ~21–23; На ~4–6,5; Мо ~3; Н ~0,08–0,20 | Веома висок Ни и Цр; значајан Мо (и друге легуре) |
| Типични ПРЕН (скрининг) | ~ 30-35 (зависи од Мо/Н) | ~24–27 | ~ 35-40 | >40 (варира од легуре) |
| Репрезентативни механички (Рм / РП0.2) | Рм 650–780 МПа; Рп0,2 450–550 МПа | Рм ≈ 480–620 МПа; Рп0,2 ≈ 170–300 МПа | Рм ≈ 620–880 МПа; Рп0,2 ≈ 400–520 МПа | Рм променљива (често 500–900 МПа); Рп0,2 зависи од разреда |
| Отпорност на хлорид СЦЦ | Добри (боље од ЦФ8М; дуплек бенефит) | Умерено - осетљиво на вруће/стресне услове | Веома добар (један од најбољих избора од нерђајућег челика за СЦЦ) | Уопште одличан (дизајниран за екстремне хемије) |
Прикудан / Отпорност на креветићу |
Високо (Мо + Н + ЦР; ПРЕН ~30 с) | Умерен | Веома висок | Одличан |
| Ерозија / отпорност на кавитацију | Добри (Цу + већа снага побољшава перформансе) | Умерен | Добри (већа снага помаже) | Променљиво — зависи од разреда; често бирани за корозију, а не за ерозију |
| Капитаљивост / облици производа | Одлично као одливци (подметач, свици, Тела вентила) | Одличан (ливени облици широко доступни) | Пре свега кова (плоча, бара, цев); неки ливени дуплекс постоји, али сложенији | Ковани и ливени; ливење могуће, али скупо |
| Завабилност & ХАЗ понашање | Добро — захтева квалификоване процедуре и контролу ХАЗ | Одличан (316 опрашта) | Заварљив, али захтева строгу контролу да би се очувала дуплекс равнотежа | Заварљив уз квалификоване процедуре; избор пунила критичан |
| Типичан опсег трошкова (материјал) | Средње–високо (мање од већине легура Ни) | Нижи (економичан) | Средње–високо (слично ЦД4МЦу или више за високе спецификације) | Високо (премијум легуре) |
Типичне апликације |
Подметач, кућишта пумпе, тела вентила за бочату/морску воду, пумпе за суспензију, десалинизација, расхладна вода | Опште процесне цеви, резервоари, санитарне опреме, умерена услуга хлорида | На одбору, десалинизација, услуге хлорида високе чврстоће, Системи под притиском | Хемијски реактори, екстремна услуга киселина/хлорида, веома висок степен корозије |
| Када изабрати | Потребни су сложени ливени делови високе чврстоће, добра отпорност на питтинг/СЦЦ и ерозију уз умерену цену | Пројекти вођени трошковима где је изложеност хлоридима ниска-умерена и пожељна је једноставност израде | Када је потребна највећа отпорност на хлорид и чврстоћа и ковани облик је прихватљив | Када хемијска хемија или температура премашују способност нерђајућег челика/дуплекса и цена животног циклуса оправдава премију |
12. Закључак
ЦД4МЦУ (АСТМ А890 Граде 1А када је наведено у ливеном дуплекс облику) је технички атрактивна опција за ротирајуће и ливене компоненте које садрже хлорид, ерозивне или кавитационе услуге.
Његова дуплексна структура, садржај молибдена и азота даје робусну отпорност на точење и СЦЦ толеранцију, док бакар и висока чврстоћа повећавају отпорност на ерозију и механичка оштећења.
Да би се схватиле предности легуре, дисциплинована ливничка пракса, документовано жарење раствора, квалификовано заваривање и одговарајући НДЕ су неопходни.
Тамо где хемија рада или температура превазилазе ЦД4МЦу способност, треба проценити дуплекс коване класе или легуре на бази никла.
Често постављана питања
Шта значи „ЦД4МЦу“.?
Означава дуплекс нерђајуће ливење са карактеристикама композиције (ЦР, Мо, Цу и Н) подешено за побољшано удубљење, СЦЦ и отпорност на ерозију. Обично се испоручује као АСТМ А890 Граде 1А у спецификацијама ливеног дуплекса.
Која је разлика између ЦД4МЦу и 2205 Дуплек нерђајући челик?
ЦД4МЦу је а лишити дуплекс легура оптимизована за израду сложених компоненти, са додатком бакра за побољшање смањења отпорности на киселину.
2205 је а кова дуплекс легура са већим садржајем азота (0.14–0,20 мас.%) за стабилизацију аустенита.
Док оба имају сличне ПРЕН вредности (~34), ЦД4МЦу је пожељнији за ливење, и 2205 користи се за коване производе (плоче, цеви).
Да ли је ЦД4МЦу погодан за морску воду?
Да — ЦД4МЦу се широко користи за морску воду, апликације за слану воду и воду за хлађење; међутим, специфицирати лабораторијски скрининг и додатке за корозију за дуготрајну потопљену услугу или рад у зони прскања.
Може ли се ЦД4МЦу заварити на терену?
Да — али заваривање захтева квалификоване поступке, одговарајући дуплекс метали за пуњење, контролисан унос топлоте и чишћење/пасивација након заваривања. За критичне склопове размотрите претквалификацију и тестове заварених купона.
Како се ЦД4МЦу пореди са 316 одлив?
ЦД4МЦу нуди већу чврстоћу и значајно бољу отпорност на локализовану корозију и СЦЦ од ЦФ8М/316 одливака — омогућавајући дужи век трајања у носачима хлорида, ерозивне средине.
