1. Вступ
CD4MCU (зазвичай поставляється відповідно до специфікацій сталевого лиття, таких як ASTM A890 Grade 1A для дуплексного лиття з номером UNS J93370) це спеціально сконструйоване дуплексне лиття з нержавіючої сталі, яке поєднує високу міцність, підвищена стійкість до локальної корозії, і хороша стійкість до ерозії/кавітації.
Його хімія (високий вміст хрому, молібден, мідь і азот з помірним нікелем) і двофазні (ферит + Аустеніт) Мікроструктура робить CD4MCu популярним вибором для вимогливих обертових компонентів для мокрого обслуговування (спонука, насос кожухів), клапани, та інші литі вироби, де впливають хлориди, є ерозія або механічне навантаження.
2. Що таке нержавіюча сталь CD4MCu?
CD4MCu є a дуплекс (Феррит - аустеніт) нержавіюча сталь сорт, що надається переважно у литих формах.
Він створений для створення збалансованої дуплексної мікроструктури (≈ 35–55% фериту, характерного для добре оброблених виливків) що забезпечує високу межу текучості, хороша в'язкість і значно покращена стійкість до точкової корекції, щілинна корозія та хлоридне корозійне розтріскування порівняно зі звичайними марками аустенітного лиття (Напр., CF8M/316 литий).
«Cu» в позначенні відображає навмисне додавання міді (≈ 2,7–3,3 мас.%) що підвищує стійкість до певних відновлюючих і ерозійних хімікатів і покращує продуктивність у кавітаційних або суспензійних середовищах.
Особливості
- Висока механічна міцність (продуктивність значно вища, ніж виливки CF8M/316).
- Підвищена стійкість до локальної корозії (Mo і N підвищують PREN; мідь покращує поведінку деяких відновлюючих речовин).
- Хороша стійкість до ерозії/кавітації для обертових мокрих компонентів.
- Каста для складних геометрів (спонука, сувої, Тіла клапана).
- Хороша зварюваність коли використовуються кваліфіковані процедури та відповідні наповнювачі.
- Збалансована дуплексна мікроструктура забезпечує стійку до пошкоджень міцність, одночасно підвищуючи стійкість до втоми порівняно з багатьма аустенітами.
3. Типовий хімічний склад нержавіючої сталі CD4MCu
| Елемент | Типовий діапазон (мас.%) | Роль / коментар |
| C | ≤ 0.04 | Тримайте низько, щоб уникнути випадання карбіду |
| Cr | 24.5 - 26.5 | Первинний пасивний плівкоутворювач; ключ до загальної стійкості до корозії |
| У | 4.5 - 6.5 | Аустенітоутворювач; допомагає дуплексному балансу |
| Mo | 1.7 - 2.5 | Посилює стійкість до утворення тріщин |
Куточок |
2.7 - 3.3 | Підвищує стійкість до відновлюючих кислот, поведінка кавітації/ерозії |
| П. | 0.15 - 0.25 | Зміцнювач і потужний ПРЕН бустер |
| Мн | ≤ 1.0 | Розкислювач/допоміжний засіб для обробки |
| І | ≤ 1.0 | Стійкість до розкислення та окислення |
| С | ≤ 0.04 | Домішок |
| S | ≤ 0.03 | Низький S для міцності |
| Феод | Балансувати | Матричний елемент (ферит + Аустеніт) |
4. Механічні властивості — CD4MCu (ASTM A890 клас 1А)
Нижче наведено фокус, інженерна презентація типової механічної поведінки CD4MCu у звичайних умовах постачання (касто, розчинний, вода- або загартовані на повітрі, як зазначено ливарним заводом).
Кімната (типовий) механічні властивості — відпалений литий CD4MCu
| Власність | Типовий діапазон (І) | Типовий діапазон (імператорський) | коментар |
| Сила на розрив, Rm | 650 - 780 MPA | 94 - 113 KSI | Залежить від розміру секції та ливарної практики; більш важкі секції мають тенденцію до зниження. |
| 0.2% доказ / Похід, RP0.2 | 450 - 550 MPA | 65 - 80 KSI | Використовуйте значення питомої нагрівання для розрахунків допустимого напруження. |
| Подовження, A (%) | 15 - 25 % | - | Вимірюється на стандартних пробних зразках; зменшується з більш важкими перерізами та дефектами лиття. |
| Зменшення площі, Z (%) | 30 - 40 % (типовий) | - | Показник пластичного руйнування, якщо якість лиття висока. |
Твердість за Брінеллем (HBW) |
220 - 280 HB | ≈ 85 - 110 HRB | Вища твердість корелює з вищою міцністю, але може свідчити про мікроструктурні проблеми, якщо вони вище очікуваних. |
| Модуль пружності, Е | ≈ 190 - 205 GPA | ≈ 27.6 - 29.7 ×10³ ksi | Використовуйте ~200 ГПа для розрахунків жорсткості, якщо дані постачальника не відрізняються. |
| Charpy v-notch, CVN (кімната Т) | Типово добрий; вкажіть, чи є критичним для перелому (Напр., ≥ 20–40 Дж мети) | - | CVN - тепло- і залежно від розділу; вимагати перевірки постачальника, якщо міцність є критичною. |
| Втома (керівництво) | Витривалість (гладкий зразок) ≈ 0,30–0,45 × Rm | - | Сильно залежить від обробки поверхні, дефекти кастингу, залишкові напруги та геометрія деталей. Рекомендується тестування компонентів. |
5. Фізичні та теплові властивості нержавіючої сталі CD4MCu
| Власність | Репрезентативне значення |
| Щільність | ≈ 7.80 - 7.90 G · CM⁻³ |
| Теплопровідність (20 ° C) | ≈ 12 - 16 Вт·м⁻¹·K⁻¹ |
| Питома теплоємність (20 ° C) | ≈ 430 - 500 Дж·кг⁻¹·K⁻¹ |
| Коефіцієнт теплового розширення (20–100 ° C) | ≈ 12.0 - 13.5 × 10⁻⁶ k⁻ |
| Модуль пружності (Е) | ≈ 190 - 205 GPA |
| Плавлення/солідус (прибл.) | ~1375 – 1450 ° C (сплави залежного) |
6. Корозійна ефективність
- Піттінг & щілина: CD4MCu Мо + П. + високий Cr дає сильний опір; PREN у низьких 30-х робить його придатним для солонуватої води, багато водяних систем охолодження та технологічних потоків, що містять хлорид, при помірних температурах.
- SCC (хлоридне корозійне розтріскування): дуплексна мікроструктура та нижча фракція аустеніту надають більший опір до хлориду SCC, ніж типові аустенітні литі марки;
однак, SCC все ще може виникати при важких комбінаціях хлоридів, температура і напруга розтягування. - Ерозійно-корозійний / кавітація: додавання міді та висока міцність підвищують стійкість до корозії, спричиненої ерозією, та кавітаційної точкової коррозії; ось чому CD4MCu використовується для робочих коліс і шламових насосів.
- Відновлюючі кислоти: CD4MCu більш толерантний, ніж 316 в деяких рідко відновлюючих рідинах, але для концентрованих гарячих відновних кислот можуть знадобитися високолеговані матеріали або матеріали на основі нікелю.
- Температурні межі: для тривалого використання хлориду віддайте перевагу впливу на рівні або нижче рівнів, підтверджених лабораторним скринінгом; при підвищених температурах збільшуються загальні швидкості корозії та схильність до локального впливу.
7. Ливарні характеристики нержавіючої сталі CD4MCu
CD4MCu зазвичай поставляється як інвестиції або піщаний відлив компоненти.
Ключові міркування щодо кастингу:
- Затвердіння і усадка: очікуйте типову лінійну усадку в порядку ~1,2–2,0% — використовуйте ливарні коефіцієнти усадки для розробки шаблону. Спрямоване затвердіння та правильно розміщені стояки дозволяють уникнути усадочних порожнин.
- Контроль розплавлення: контрольоване індукційне плавлення, дегазація аргоном і керамічна фільтрація зменшують газ і включення; для виливків з найвищою цілісністю можна використовувати вакуумне плавлення або ESR.
- Поширені дефекти лиття: Газовий пористість, порожнини усадки, неметалічні вкраплення та холодні затвори — запобігають правильному литникові, фільтрація, контроль дегазації та розливу.
- Термічна обробка після лиття: Рішення відпалити (див. розділ 8) необхідний для досягнення бажаного дуплексного балансу та розчинення розділених фаз. Стегно (гаряче-ізостатичне пресування) можна використовувати для критичних, високоякісні частини для закриття внутрішньої пористості.
- Обробка надбавки & допуски: забезпечити реалістичний обробний запас (Напр., 2–6 мм припуск на чорнову обробку; менше для виплавленого литва) і вкажіть оброблені критичні грані.
8. Виготовлення, Термічна обробка, та найкращі практики зварювання
Термічна обробка
- Рішення відпалити після відливання (типовий температурний діапазон близько 1040–1100 °C; слід дотримуватися точних ливарних специфікацій) з швидким охолодженням для фіксації збалансованої дуплексної мікроструктури та розчинення небажаних опадів.
Деякі джерела рекомендують термічну обробку близько ~1900 °F (~1038 °C) з подальшим гартуванням для литих дуплексних марок; дотримуйтеся таблиці даних постачальника/ливарного цеху, щоб дізнатися точну температуру/утримання/загартування.
Зварювання
- Зварюваність хороша, але контроль важливий: використовувати кваліфіковані процедури зварювання (WPS/WPQ), відповідні наповнювачі, призначені для дуплексної хімії, контролювати міжпрохідну температуру, і обмежити надходження тепла для підтримки фазового балансу в HAZ.
- Відпал розчину після зварювання: не завжди практично для завершених збірок; якщо неможливо, вибирайте відповідні сплави наповнювача та мінімізуйте ступінь ЗТВ, щоб зберегти стійкість до локальної корозії.
Обробка & формування
- Оброблюваність CD4MCu помірна; використовувати твердосплавний інструмент, відповідні подачі та теплоносій.
Дуплексні марки міцніші за аустеніти, тому очікуйте більшого зносу інструменту. Холодне формування обмежене порівняно з пластичним аустенітом; проектні креслення відповідно.
Підготовка поверхні & пасивація
- Після зварювання/ремонту видаліть нагрівання та протравліть за потреби, а потім пасивуйте процесами азотної або лимонної пасивації для відновлення однорідної пасивної плівки.
9. Промислове застосування CD4MCu (ASTM A890 клас 1А)
CD4MCu широко використовується там, де лита геометрія, потрібна підвищена міцність і підвищена стійкість до локальної корозії/ерозії:
- Компоненти насосів: спонука, волюти та кожухи для морської води, соляна вода, послуги з охолодження води та шламу.
- Тіла клапана & обрізати: контрольні та запірні клапани в морських умовах, опріснення, хімічний, і системи електростанції.
- Опріснення & обладнання зворотного осмосу: обертове обладнання та фітинги, що піддаються впливу хлоридів і перехідних умов.
- М’якоть & папір і гірниче обладнання: шламові насоси та зносостійкі компоненти.
- Хімічний процес & Системи охолодження: де поєднуються рівні хлоридів і механічне навантаження.
10. Переваги & Обмеження
Основні переваги CD4MCu (ASTM A890 клас 1А)
- Збалансована сила та корозійна стійкість: Межа текучості вдвічі більша ніж у 316L з порівнянною або кращою стійкістю до корозії в хлоридних і кислотних середовищах.
- Чудова продуктивність кислого смаку: Відповідає NACE MR0175, що робить його ідеальним для середовищ, що містять H₂S.
- Відмінна кастабність: Підходить для компонентів складної форми, які важко виготовити за допомогою кованих процесів.
- Економічність: 30– на 50% дешевше сплавів на основі нікелю (Напр., Hastelloy C276) пропонуючи однакову стійкість до корозії в помірних середовищах.
- Опір зносу: Додавання міді підвищує стійкість до стирання та ерозії, подовження терміну служби в системах обробки рідин.
Ключові обмеження CD4MCu (ASTM A890 клас 1А)
- Складність зварювання: Вимагає суворого контролю надходження тепла та обов’язкової термічної обробки, збільшення витрат на виготовлення порівняно з аустенітними сталями.
- Температурне обмеження: Не підходить для безперервної роботи вище 450°C через утворення фази σ.
- Чутливість до залишкових елементів: Високий MN (>0.8%) або домішки Sn/Pb знижують стійкість до корозії та збільшують ризик розтріскування.
- Нижча пластичність, ніж у аустенітних сталей: Подовження (16–24%) менше 316 л (≥40%), обмеження використання в додатках із високими деформаціями.
11. Порівняльний аналіз — CD4MCU порівняно з аналогічними сплавами
Цінності репрезентативні, лише для перевірки та складання специфікацій — завжди використовуйте MTR постачальника, таблиці даних виробника та дані тестування для конкретного застосування для остаточного вибору.
| Аспект / Сплав | CD4MCU (литий дуплекс) | Cf8m / Кадати 316 (аустенітний) | Дуплекс 2205 (вирібний) | Нікелева основа (Напр., С-276) |
| Основні моменти композиції | Cr ~24,5–26,5; При ~4,5–6,5; Mo ~1,7–2,5; Cu ~2,7–3,3; N ~0,15–0,25 | Cr ~16–18; О ~10–14; Пн ~2–3 (Cf8m) | Cr ~21–23; При ~4–6,5; Пн ~3; N ~0,08–0,20 | Дуже високий Ni і Cr; значний Mo (та інше легування) |
| Типовий PREN (скринінг) | ~ 30–35 (залежить від Mo/N) | ~24–27 | ~ 35–40 | >40 (змінюється залежно від сплаву) |
| Представницький механік (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 | Змінна Rm (часто 500–900 МПа); Rp0,2 залежить від класу |
| Стійкість до хлориду SCC | Добрий (краще ніж CF8M; вигода дуплексу) | Середній — сприйнятливий у жарких/стресових умовах | Дуже добре (один із найкращих варіантів нержавіючої сталі для SCC) | Загалом відмінний (розроблений для екстремальних хімічних речовин) |
Піттінг / резистентність до щілини |
Високий (Mo + П. + Cr; PREN ~30 с) | Помірний | Дуже високий | Відмінний |
| Ерозія / стійкість до кавітації | Добрий (Куточок + вища міцність покращує продуктивність) | Помірний | Добрий (вища міцність допомагає) | Змінний — залежить від класу; часто вибирають для корозії, а не ерозії |
| Каста / форми виробів | Чудові як виливки (спонука, сувої, Тіла клапана) | Відмінний (литі форми широко доступні) | Насамперед вирібний (тарілка, бар, труба); деякі литі дуплексні існують, але більш складні | Ковані та литі; відливки можливі, але дорогі |
| Зварюваність & Поведінка HAZ | Добре — вимагає кваліфікованих процедур і контролю ЗТВ | Відмінний (316 прощає) | Піддається зварюванню, але вимагає суворого контролю для збереження дуплексного балансу | Піддається зварюванню за допомогою кваліфікованих процедур; критичний вибір наповнювача |
| Типовий діапазон витрат (матеріал) | Середньовисокий (менше, ніж більшість сплавів Ni) | Опускатися (економний) | Середньовисокий (аналогічний CD4MCu або вище для високої специфікації) | Високий (преміальні сплави) |
Типові програми |
Спонука, насос кожухів, корпуси клапанів для солонуватої/морської води, насоси суспензії, опріснення, охолоджувальна вода | Загальні технологічні трубопроводи, резервуари, сантехнічне обладнання, помірне хлоридне обслуговування | Офшорний, опріснення, високоміцні хлоридні служби, Системи тиску | Хімічні реактори, екстремальний рівень кислоти/хлориду, дуже висока стійкість до корозії |
| Коли вибрати | Потрібні складні литі деталі з високою міцністю, хороша стійкість до точкової корекції/SCC та ерозії за помірної вартості | Економічні проекти, де вплив хлоридів низький–помірний і бажана простота виготовлення | Коли потрібна найвища хлоридостійкість і міцність, прийнятна кована форма | Коли експлуатаційна хімія або температура перевищують можливості нержавіючої сталі/дуплексу, а вартість життєвого циклу виправдовує преміум-клас |
12. Висновок
CD4MCU (ASTM A890 Grade 1A, якщо зазначено у литій дуплексній формі) є технічно привабливим варіантом для литих компонентів, що обертаються та витримують тиск у хлоридних підшипниках, ерозивні або кавітаційні послуги.
Його дуплексна структура, Вміст молібдену та азоту забезпечує стійкість до точкової корекції та SCC, а мідь та висока міцність підвищують стійкість до ерозії та механічних пошкоджень.
Щоб усвідомити переваги сплаву, дисциплінована ливарна практика, задокументований відпал розчину, кваліфіковане зварювання та відповідний НКД є важливими.
Там, де експлуатаційна хімія або температура перевищує можливості CD4MCu, слід оцінювати дуплексні ковані марки або сплави на основі нікелю.
Поширені запитання
Що означає «CD4MCu».?
Він позначає дуплексне нержавіюче лиття з особливостями складу (Cr, Mo, Cu і N) налаштований для покращеної виїмки, SCC і стійкість до ерозії. Він зазвичай поставляється як ASTM A890 Grade 1A у специфікаціях литого дуплексу.
У чому різниця між CD4MCu і 2205 Дуплексна нержавіюча сталь?
CD4MCu є a касто дуплексний сплав, оптимізований для виготовлення складних компонентів, з додаванням міді для підвищення кислотостійкості.
2205 є вирібний дуплексний сплав з підвищеним вмістом азоту (0.14–0,20 мас.%) для стабілізації аустеніту.
Хоча обидва мають однакові значення PREN (~34), CD4MCu є кращим для виливків, і 2205 використовується для кованих виробів (тарілки, труби).
Чи підходить CD4MCu для морської води?
Так — CD4MCu широко використовується для морської води, використання солонуватої води та охолоджувальної води; однак, вказати лабораторний скринінг і допуски на корозію для тривалого занурення або експлуатації в зоні бризок.
Чи можна зварювати CD4MCu в польових умовах?
Так, але для зварювання потрібні кваліфіковані процедури, відповідний дуплексний присадний метал, контрольоване підведення тепла та очищення/пасивація після зварювання. Для критичних збірок розгляньте попередню кваліфікацію та випробування зварних зразків.
Як порівняти CD4MCu з 316 кастинг?
CD4MCu забезпечує більш високу міцність і значно кращу стійкість до локальної корозії та SCC, ніж виливки CF8M/316, що забезпечує більший термін служби в хлоридних матеріалах., ерозійні середовища.
