CE3MN Gegote dupleks vlekvrye staal

1. Uitvoerende opsomming

CE3MN is die gegote eweknie vir bewerkte superdupleks-legerings (Bv., VSA S32750): dit kombineer baie hoë chroom (≈24–26 %), beduidende molibdeen (≈3–4 %), verhoogde nikkel (≈6–8 %), beheerde koper en stikstof
om 'n tweefase-mikrostruktuur met hoë opbrengssterkte te produseer, uitstekende weerstand teen put-/skeurkorrosie en aansienlik verbeterde weerstand teen chloried-geïnduseerde spanning-korrosie krake relatief tot konvensionele austenitiese.

Die gegote vorm laat komplekse meetkundekomponente toe vir moeilike omgewings (Klepliggame, pomp omhulsels, spruitstukke), maar vereis streng prosesbeheer (smeltend, stoling, Oplossing uitgloei) om die verwagte werkverrigting te lewer en om bros intermetaalfases te vermy.

2. Wat is CE3MN gegote dupleks vlekvrye staal?

CE3MN gegote dupleks vlekvrye staal is 'n hoëprestasie, twee-fase (ferrities-austenities) vlekvrye legering spesifiek ontwerp vir veeleisende korrosiewe en meganies gestresde omgewings waar konvensionele austenitiese of ferritiese vlekvrye staal nie voldoende duursaamheid bied nie.

Dit behoort aan die super-dupleks vlekvrye staal familie, word onderskei deur verhoogde chroom (CR), molibdeen (Mo), stikstof (N nor) en nikkel (In) inhoud wat 'n uitsonderlike kombinasie van lewer krag, gelokaliseerde korrosiebestandheid en kraakweerstand.

In gestandaardiseerde nomenklatuur, CE3MN word algemeen na verwys in giet spesifikasies soos ASTM A995 / ASME SA351 & SA995 grade (byvoorbeeld CD3MWCuN, ook bemark as "6A"). Sy UNS-benaming is J93404.

Dit word wyd aanvaar as die gegote gelykstaande aan bewerkte super-dupleks vlekvrye staal soos VSA S32750 / ASTM A F55, en word gebruik wanneer dit liggewig is, komplekse geometrieë of enkelstukkomponente met hoë korrosiebestandheid word vereis.

Die konseptuele doelwit agter CE3MN is om die gaping tussen konvensionele dupleks vlekvrye staal (Bv., 2205) en nikkel-basis legerings

deur korrosieweerstand te maksimeer (veral put- en spleetkorrosie in chloriedomgewings) terwyl goeie meganiese werkverrigting gehandhaaf word, sweisbaarheid en kostedoeltreffendheid vir groot of ingewikkelde gegote dele.

Dit word gereeld gekies vir Klepliggame, pomp omhulsels, spruitstukke en ondersese komponente in die olie & gas, petrochemies, sag, ontsouting en krag nywerhede.

3. Chemiese samestelling van CE3MN gegote dupleks vlekvrye staal

Element	Tipiese reeks (gewig%)	Rol / kommentaar lewer
CR (Chroom)	24.0 - 26.0	Primêre element vir passiwiteit en algemene korrosiebestandheid; groot bydraer tot PREN.
In (Nikkel)	6.0 - 8.0	Austeniet stabiliseerder; verbeter taaiheid en help om dupleksfasebalans te bereik.
Mo (Molibdeen)	3.0 - 4.0	Verhoog sterk weerstand teen put- en spleetkorrosie; sleutel PREN-bydraer.
N nor (Stikstof)	0.14 - 0.30	Kragtige putweerstand en sterkteverbeteraar (vermenigvuldig in PREN formule); krities vir dupleksprestasie.
CU (Koper)	0.3 - 1.5	Aanwesig in sommige gietgrade om weerstand te verbeter in sekere verminderende omgewings en om stollingsgedrag te verander.
C (Koolstof)	≤ 0.03	Laag gehou om karbiedpresipitasie en interkorrel-brosheid te beperk.
Mn (Mangaan)	≤ 2.0	Ontoksideermiddel / gedeeltelike austenietvormer; beheer om oormatige insluitingsvorming of segregasie te vermy.
En (Silikon)	≤ 1.0	Ontoksideermiddel; beperk tot beheer van oksidasie en insluitingsvorming.
P (Fosfor)	≤ 0.03	Onreinheidsbeheer - laag gehou om taaiheid te behou.
S (Swael)	≤ 0.01	Onreinheid — geminimaliseer om warm krake en verlies aan rekbaarheid te vermy.
Fe (Strykyster)	Balans (≈ 40–50%)	Res van allooi - ferriet + austeniet matriks.

4. Mikrostruktuur en fasebalans

• Dubbelfase-struktuur: CE3MN is doelbewus dupleks - ferriet (d) + Austeniet (c).
  Die meganiese en korrosie eienskappe is 'n direkte funksie van die fase breuk, chemie verdeling en Mikrostrukturele homogeniteit.
• Teiken fase balans: Streef gewoonlik na ~40–60% ferriet; te veel ferriet verlaag taaiheid en sweisbaarheid; te min ferriet verminder sterkte en weerstand teen chloriedspanning-korrosie krake.
• Intermetale risiko: Stadige afkoeling, onbehoorlike hitte siklusse (of plaaslike herverhitting) bevorder bl (sigma), h, en ander chroomryke intermetale wat is bros, Cr/Mo-ryk en Ni-arm; dit verminder taaiheid en korrosiebestandheid dramaties.

5. Tipies fisies & meganiese eienskappe - CE3MN (gegote super-dupleks vlekvrye staal)

Omvang & waarskuwings: waardes hieronder is tipiese ingenieursreekse vir gegote CE3MN/J93404 in 'n behoorlik oplossing-gegloeide toestand.

Rolverdeling (veral groot/dik dele) toon groter verstrooiing as bewerkte produkte en is sensitief vir seksiegrootte, hittebehandeling, en werklike fasebalans (d/c).

Vir ontwerp- en veiligheidskritieke werk, gebruik altyd verskaffer-gesertifiseerde toetsdata vir die spesifieke hitte/lot en bekragtig met deelvlaktoetse.

Fisiese eienskappe (tipies)

Eiendom	Tipiese waarde (gegooi CE3MN, oplossing-gegloei)	Opmerk
Digtheid	≈ 7.8 - 8.0 g·cm⁻³	Soortgelyk aan ander vlekvrye legerings; gebruik 7.85 g/cm³ vir massaberekeninge.
Smeltend / stollingsreeks	≈ 1,375 - 1,425 ° C	Breë stollingsreeks as gevolg van hoë legering; beïnvloed voeding en krimping.
Termiese geleidingsvermoë (20 ° C)	≈ 12 - 18 W·m⁻¹·K⁻¹	Laer as koolstofstaal; beïnvloed termiese gradiënte tydens giet en sweiswerk.
Spesifieke hitte (20 ° C)	≈ 420 - 500 J·kg⁻¹·K⁻¹	Gebruik ~460 J·kg⁻¹·K⁻¹ vir termiese berekeninge.
Koëffisiënt van termiese uitsetting (20–300 ° C)	≈ 12.5 - 14.5 ×10⁻⁶ K⁻¹	Laer as baie austenitiese grade; belangrik wanneer dit met ander metale verbind word.
Young se modulus (kamer temp)	≈ 190 - 210 GPA	Vir elastiese ontwerpgebruik 200 GPa konserwatief.
Elektriese weerstand (20 ° C)	≈ 0.6 - 0.9 μΩ·m	Tipiese vlekvrye reeks; wissel met presiese samestelling.
Magnetisme	Effens ferrities; mag swak magnetiese reaksie toon	Ten volle austenitiese gebiede nie-magneties; dupleks toon ligte magnetisme as gevolg van ferriet.

Meganiese eienskappe (tipies, oplossing-gegloeide gietvorm)

Eiendom	Tipiese reeks	Note
Lewer krag (RP0.2)	≈ 400 - 550 MPA	Baie hoër as 300-reeks vlekvrye staal; hang af van afdeling, hittebehandeling en ferrietfraksie.
Trekkrag (Rm)	≈ 750 - 900 MPA	Gebruik gesertifiseerde lotdata vir toelaatbare spannings.
Verlenging (N, % in 50 mm)	≈ 10 - 25 %	Gegote dele neig na die onderkant; dikker dele en oorblywende σ/χ verminder rekbaarheid.
Hardheid (Hb)	≈ 220 - 360 Hb	Gegote superduplekswaardes wissel met mikrostruktuur en enige intermetale; hardheid korreleer met sterkte en brosheid.
Charpy V-kerf impak	≈ 30 - 120 J (kamer temp)	Wye reeks: giet, seksiegrootte en neerslae lei tot verstrooiing—maatstaf vir kritieke dele.
Breukhardheid (K_IC, benader)	≈ 50 - 120 MPA · √M	Hoogs afhanklik van mikrostruktuur, kerfgrootte en toetsmetode; gebruik deelspesifieke breukmeganika waar nodig.
Uitputting (roterende buiging / uithouvermoë)	Aanduidende uithouvermoë ≈ 250 - 400 MPA	Oppervlakafwerking, oorblywende stres en porositeit oorheers moegheid lewe-kwantifiseer eksperimenteel.
Kruipweerstand	Gematig (nie hoë-temperatuur kruiplegering nie)	Geskik vir intermitterende blootstelling aan verhoogde temperatuur; nie aanbeveel vir volgehoue ​​hoë-stres kruipdiens bo ~350–400 °C sonder kwalifikasie nie.

Verhoogde temperatuur gedrag & diens leiding

• Praktiese deurlopende dienstemperatuur: tipies ≤ ~300 °C vir korrosie-sensitiewe toepassings; meganiese sterkte sal progressief met temperatuur daal.
• Korttermyn blootstelling: materiaal behou redelike sterkte tot ~400–500 °C, maar langtermyn blootstelling risiko presipitasie van intermetale (n, h) wat die legering bros maak.
• Kruip & stresbreuk: CE3MN bied beter hoë-temperatuur sterkte as baie austenitiese maar is nie 'n plaasvervanger vir nikkel-basis legerings waar langtermyn kruip vereis word.
  Vir volgehoue ​​las by verhoogde temperatuur kies toepaslike kruipgegradeerde materiaal en voer kruiptoetse uit.

6. Gietgedrag en stollingsuitdagings

CE3MN se ontwerp as 'n gegote legering maak komponente uit een stuk met komplekse interne gange moontlik, geïntegreerde kenmerke en minder gewrigte - voordele in vervaardigingsdoeltreffendheid, lekminimisering en deelintegriteit in vergelyking met vervaardigings van veelvuldige smee of sweiswerk.

Gietstuk CE3MN stel prosesspesifieke risiko's bekend:

• Nie-ewewig stolling en segregasie: interdendritiese residuele vloeistof word verryk in Cr, Ek en Ni (of omgekeerd uitgeput, afhangende van element partisie koëffisiënte),
  die vervaardiging van plaaslike chemie variasies wat intermetaalvorming kan bevorder (s/h) in die gegote toestand.
• Wye vriesreeks: hoë legeringsinhoud verbreed stollingsinterval, toenemende krimprisiko en voedingprobleme—wat noukeurige riserontwerp vereis, koue rillings en voedingsstrategie.
• Warm skeur en warm kraak: dupleks gegote legerings kan vatbaar wees vir warm skeur as beperking en termiese gradiënte nie bestuur word nie; graanverfyning en hekoptimalisering help.
• Oppervlakte en interne defekte: porositeit (gas en krimping), oksied meevoer en insluitings is algemeen as smeltbeheer en filtrasie onvoldoende is.

Versagting: presiese smeltchemiebeheer, keramiek-skuim filtrasie, ontgassing, geoptimaliseerde hek- en toevoeruitleg gelei deur stollingsimulasie, en uitgloeiing na-gietoplossing is noodsaaklik.

7. Hittebehandeling, sweiswerk, en vervaardigingskontroles

Oplossing uitgloei & blus

• Doel: los as gegote intermetale op en homogeniseer chemie om die verlangde dupleksbalans te bereik.
• Tipiese praktyk: oplossing uitgloei in die reeks 1,050–1,100 ° C (presiese omvang hang af van deelafdeling) gevolg deur vinnige blus om intermetale herpresipitasie te vermy.
• Waarskuwings: groot/dik gietstukke vereis houtye en blusstrategieë wat aangepas is vir seksiegrootte; onvoldoende oplossing laat oorblywende σ/χ en segregasie.

Sweiswerk & termiese sny

• Sweismetallurgie: verbruiksgoedere moet gekies word om te pas of effens oorpas legering chemie en om gebalanseerde fase verhouding in HAZ/sweismetaal te bevorder.
• Hitte-invoerbeheer: oormatige of onbehoorlike volgorde van hitte-insette verskuif fasebalans en kan plaaslik σ/χ presipiteer.
• Na-sweisbehandeling: vir kritieke vergaderings, na-sweisoplossing-gloeiing of plaaslike hittebehandeling mag nodig wees om mikrostruktuur te herstel.
• Waarskuwing vir termiese sny: soos in die praktyk waargeneem, voorverhitting + plaaslike warm sny (Bv., suurstofbrandstof) gevolg deur stadige afkoeling kan σ/χ neerslag en brosheid by die snyrand produseer;
  beste praktyk is om oplossing-behandel voor enige termiese sny of om koudsny te gebruik (saag) gevolg deur oplossing uitgloei.

8. Algemene defekte en mislukkingsmodusse (praktiese fokus)

• n / χ intermetaal neerslag: vorm in interdendritiese en α/γ koppelvlakke tydens stadige afkoeling of tydens na-giet termiese blootstelling; veroorsaak brosheid en vatbaarheid vir korrosie.
• Segregasie (Ni/Cr/Mo-partisionering): lei tot plaaslike PREN depressie en voorkeuraanval.
• Gas- en krimpporositeit: verminder lasdraende gedeelte en vermoeidheidslewe.
• Warm skeur: van ingeperkte stolling in dik dele.
• Termiese sny-geïnduseerde brosheid: snystygers op soos gegote komponente sonder voorafgaande uitgloeiing kan σ/χ by die gesnyde wortel presipiteer en krake begin (praktiese middel: solution anneal before thermal cutting or cold saw then solutionize).

9. Tipiese toepassings van CE3MN gegote dupleks vlekvrye staal

CE3MN cast duplex stainless steel is selected for applications where hoë meganiese sterkte, excellent resistance to localized corrosion, and structural reliability under severe service conditions are simultaneously required.

As a cast super-duplex grade, it is particularly well suited to complex, thick-walled, pressure-containing components that are difficult or uneconomical to manufacture from wrought products.

Olie & gas- en petrochemiese industrie

• Valve bodies and valve components (kogelkleppe, hekkleppe, terugslagkleppe) for sour service and high-chloride environments
• Pompomhulsels en waaiers handling seawater, water geproduseer, or aggressive hydrocarbon mixtures
• Manifolds and flow control components exposed to high pressure, erosie, and corrosive fluids

Buitelandse en mariene ingenieurswese

• Seawater handling systems (pomphuise, hoofvakke, valve blocks)
• Offshore platform structural castings subject to continuous seawater exposure
• Ontsoutingsaanlegkomponente insluitend pekelpompe en klepliggame

Chemiese en proses nywerhede

• Reaktorinterne en omhulsels blootgestel aan gemengde sure, chloriede, en verhoogde temperature
• Hitteruiler komponente soos kanaalkoppe en waterbokse
• Roerderhuise en pompkomponente in aggressiewe chemiese diens

Kragopwekking en energiestelsels

• Koelwaterstelsels in termiese en kernkragsentrales
• Rookgas ontzwaveling (FGD) stelsel komponente
• Hoëdruk water hantering gietstukke in fasiliteite vir hernubare energie

Pulp, papier, en omgewingsingenieurswese

• Verteer- en bleikstelselkomponente
• Pompe, mengsel, en klepliggame blootgestel aan chloriedryke en alkaliese media
• Toerusting vir die behandeling van afvalwater en afvalwater

Mynbou, mineraal verwerking, en flodderhantering

• Mispompomhulsels en waaiers
• Dra- en korrosiebestande omhulsels vir mineraalvervoerstelsels

Hoë-integriteit drukbevattende komponente

• Drukvatkomponente
• Dikwandige gegote omhulsels en deksels
• Pasgemaakte gegote dele met komplekse interne gedeeltes

10. Vergelyking met ander alternatiewe materiale

CE3MN gegote dupleks vlekvrye staal word dikwels bo ander vlekvrye staal gekies, super-austenitiese legerings, en nikkel-gebaseerde legerings as gevolg van sy unieke kombinasie van korrosiebestandheid, meganiese krag, en koste-effektiwiteit in gegote vorm.

Die volgende vergelyking beklemtoon die relatiewe werkverrigting en toepassingsgeskiktheid daarvan.

Eiendom / Kriterium	CE3MN (Giet Duplex, 25Cr-7Ni-Mo-N)	316L / 1.4404 (Austenitiese SS)	904L / 1.4539 (Super-Austenitiese SS)	Nikkel-gebaseerde legerings (Bv., Hastelloy C-22)
Korrosieweerstand	Uitstekende weerstand teen pitting, skeurkorrosie, en spanningskorrosie in chloried-omgewings; Hout ≈ 40	Gematig; vatbaar vir pitting/splete in hoë-chloried media	Baie hoog; vergelykbare PREN (≈ 40–42), sterk suur weerstand	Uitstekend in oksiderende en reduseer sure
Meganiese krag	Hoë krag (Rp0,2 ≈ 450–550 MPa, Rm ≈ 750–900 MPa); goeie taaiheid	Gematig (Rp0,2 ≈ 200–250 MPa, Rm ≈ 500–600 MPa)	Matig tot hoog; laer as dupleks in opbrengs	Hoog, maar dikwels duur om te vervaardig
Fase / Mikrostruktuur	Dupleks (ferriet + Austeniet) vir optimale sterkte-korrosie balans	Ten volle austenities	Ten volle austenities	Ten volle austenities of kompleks
Gietbaarheid	Uitstekend vir kompleks, dikwandige dele; laer krimping as hoë-legerings austenities	Goed, maar laer sterkte in dik dele	Arm; duur vir groot gietstukke	Moeilik; hoë koste, komplekse smeltbeheer
Verhoogde temperatuur prestasie	Gematig; geskik ≤ 300–350 °C; beperkte kruip	Gematig; austeniet versag by hoë T	Gematig; effens beter as 316L	Uitmuntend; kan 400–600 °C in aggressiewe media hanteer
Koste bereken & Beskikbaarheid	Gematig; meer ekonomies as 904L en nikkellegerings	Laag; wyd beskikbaar	Hoog; beperkte gietverskaffers	Baie hoog; spesialiteitslegering
Tipiese toepassings	Kleedke, pompe, druk omhulsels in chloried-ryk, hoë druk, chemiese diens	Algemene chemiese toerusting, voedsel, waterhantering	Suurbestande tenks, hitteruilers	Hoogs aggressiewe chemiese prosesse, uiterste temperatuur of korrosie

Belangrike wegneemetes:

1. CE3MN vs 316L: CE3MN bied baie beter weerstand teen korrosie in chloried en aggressiewe chemiese omgewings, met hoër sterkte, wat dit ideaal maak vir hoëdruk- of dikwandige komponente.
2. CE3MN vs 904L: CE3MN bied hoër meganiese sterkte en gietbaarheid, dikwels teen laer koste, terwyl 904L verkieslik is vir dunwandige, hoogs suurbestande komponente.
3. CE3MN vs Nikkel-gebaseerde Allooie: Nikkellegerings presteer beter in uiterste korrosiewe en hoë temperatuur toestande,
   maar CE3MN bied 'n ekonomiese balans van krag, korrosieweerstand, en vervaardigbaarheid vir die meeste industriële toepassings.

11. Konklusie

CE3MN gegote dupleks vlekvrye staal is 'n doelgeboude legering vir veeleisende korrosiewe en meganies gelaaide omgewings waar komplekse gegote geometrieë benodig word.

Sy super-dupleks chemie lewer 'n aantreklike kombinasie van hoë sterkte en uitstekende gelokaliseerde korrosiebestandheid - maar hierdie voordele realiseer eers wanneer smelt, gietstuk, oplossing uitgloeiing en vervaardiging word met dissipline uitgevoer om segregasie en bros intermetaal neerslag te vermy.

Vir kritieke industriële of ondersese komponente, die verkryging van CE3MN van bewese verskaffers met streng kwalifikasie en toetsing sal duursame oplewer, hoëprestasie gietstukke wat die materiaal- en verwerkingspremie regverdig.