Dupleks vlekvrye staal gietstuk verwys na die proses om komplekse komponente uit dupleks vlekvrye staallegerings te vorm, wat beide austenitiese en ferritiese strukture kombineer.
Die unieke eienskappe van dupleks vlekvrye staal maak dit 'n onskatbare materiaal in moderne vervaardiging, Veral in nywerhede wat hoë sterkte benodig, korrosieweerstand, en duursaamheid.
Die dual-fase mikrostruktuur bied 'n balans tussen eienskappe wat moeilik is om met ander materiale te bereik, maak dit 'n voorkeurkeuse vir 'n wye verskeidenheid toepassings.
In hierdie blog, Ons sal die verwikkeldhede van dupleks -vlekvrye staalgietwerk ondersoek, sy eiendomme, die gietproses, en hoe dit in verskillende bedrywe toegepas word.
1. Wat is dupleks vlekvrye staal?
Dual-fase struktuur
Dupleks vlekvrye staal is vernoem na sy unieke dubbele fase struktuur, wat austenitiese en ferritiese korrels kombineer.
Die austenietfase is bekend vir sy uitstekende korrosieweerstand, terwyl die ferrietfase verbeterde sterkte en weerstand teen stres korrosie kraak.
Hierdie struktuur maak dupleks vlekvrye staal veral geskik vir harde omgewings, waar beide sterkte en korrosieweerstand van kritieke belang is.
Tipiese chemiese samestellings van dupleks vlekvrye staal
| Gelykmaak | UNS -nommer | Koolstof (C) | Mangaan (Mn) | Silikon (En) | Fosfor (P) | Swael (S) | Chroom (CR) | Nikkel (In) | Molibdeen (Mo) | Stikstof (N nor) | Ander |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2205 | S31803/S32205 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 21.5 - 23.5 | 4.5 - 6.5 | 2.5 - 3.5 | 0.14 - 0.22 | - |
| 2507 | S32750 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 25 - 27 | 3.5 - 4.5 | 3.5 - 4.5 | 0.25 - 0.35 | - |
| 2304 | S32304 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 22 - 23 | 1.5 - 2.5 | 1.5 - 2.5 | 0.10 - 0.20 | - |
| 2101 | S32101 | ≤ 0.030 | ≤ 1.50 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 19 - 21 | 0.8 - 1.2 | 0.3 - 0.7 | 0.08 - 0.12 | - |
| 2707H | S32707 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 26 - 28 | 4.0 - 5.0 | 3.5 - 4.5 | 0.25 - 0.35 | - |
| 2825 | S32825 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 24 - 26 | 4.0 - 5.0 | 3.0 - 4.0 | 0.20 - 0.30 | - |
| 32760 | S32760 | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 24 - 26 | 6.0 - 7.0 | 3.5 - 4.5 | 0.20 - 0.30 | CU: 0.5 - 1.5% |
| 329J4L | S32948 | ≤ 0.020 | ≤ 2.00 | ≤ 1.00 | ≤ 0.030 | ≤ 0.020 | 22 - 24 | 3.0 - 4.5 | 3.0 - 4.0 | 0.20 - 0.30 | W: 0.5 - 1.5% |
Ekwivalente graad
Standaard dupleks vlekvrye staal (Bv., 2205)
- Ons: S31803 / S32205
- ASTM/AISI: 2205
- In: 1.4462
- Hy: SUS329J3L
- Afnor: Z3 CND 22-05 Die
Super dupleks vlekvrye staal (Bv., 2507)
- Ons: S32750 / S32760
- ASTM/AISI: 2507
- In: 1.4410
- Hy: SUS329J4L
- Afnor: Z3 CN 25-06 Die
2. Dupleks vlekvrye staal gietproses
Wat is rolverdeling?
Giet is 'n vervaardigingsproses waar gesmelte metaal in 'n vorm gegiet word en toegelaat word om te stol. Die basiese stappe sluit in:
- Smeltend: Die dupleks vlekvrye staal is in 'n oond gesmelt.
- Skink: Die gesmelte metaal word in 'n vooraf voorbereide vorm gegiet.
- Stoling: Die metaal koel en stol in die vorm, neem die vorm van die vorm aan.
- Afwerking: Die rolverdeling word uit die vorm verwyder en ondergaan afwerkingsprosesse soos slyp, bewerking, en hittebehandeling.
Spesiale vereistes vir dubbele roesvrye staalgiet
Dupleks vlekvrye staal werp unieke uitdagings:
- Die handhawing van fasebalans: Die beheer van die koeltempo en temperatuur is van kardinale belang vir die handhawing van die regte balans tussen die austenitiese en ferritiese fases.
- Vermy faseskeiding: Vinnige verkoeling kan lei tot die vorming van ongewenste fases, soos die Sigma -fase, wat smeebaarheid en taaiheid kan verminder.
- Beheer van mikrostruktuur: Presiese beheer oor gietparameters is nodig om die gewenste mikrostruktuur en meganiese eienskappe te bereik.
Algemene gietmetodes
| Metode | Beskrywing | Voordele |
|---|---|---|
| Beleggingsgooi | Ideaal vir die vervaardiging van komplekse en presiese dele met gladde oppervlaktes. | Hoë akkuraatheid, Gladde oppervlakafwerking, Geskik vir ingewikkelde ontwerpe. |
| Sand gietstuk | Geskik vir groter dele en meer ingewikkelde meetkunde, word gereeld gebruik vir prototipering en klein produksie -lopies. | Koste-effektief vir klein tot medium produksielopies, Buigsaamheid in ontwerp. |
| Die rolverdeling | Minder algemeen vir dupleks vlekvrye staal, maar kan gebruik word vir hoë volume produksie van kleiner, eenvoudiger dele. | Hoë produksingspoed, konsekwente kwaliteit, Koste-effektief vir groot volumes. |
Voordele van die giet van dupleks vlekvrye staal
- Komplekse meetkunde: Die gietproses maak dit moontlik om ingewikkelde en gedetailleerde vorms te skep, wat dikwels moeilik of onmoontlik is om te masjien.
- Koste-effektief: Vir groot produksie -lopies, Rolverdeling verlaag die vervaardigingskoste terwyl die konstante gehalte gehandhaaf word.
- Hoë akkuraatheid: Giet van dupleks vlekvrye staal maak voorsiening vir komponente met presiese afmetings, Die vermindering van die behoefte aan uitgebreide na-verwerking tot die minimum.
3. Belangrike eienskappe van dupleks vlekvrye staal
Dupleks vlekvrye staal is 'n gesin van vlekvrye staal wat die mikrostrukturele kenmerke van ferritiese en austenitiese vlekvrye staal kombineer.
Hierdie unieke kombinasie bied 'n balans tussen eienskappe wat dupleks vlekvrye staal baie wenslik maak vir 'n wye verskeidenheid toepassings,
veral in omgewings waar hoë sterkte, korrosieweerstand, en taaiheid is nodig.
Chemiese eienskappe
Korrosieweerstand
- Pitting en skeurkorrosie weerstand: Dupleks vlekvrye staal vertoon uitstekende weerstand teen pitting en skeurkorrosie, wat algemene probleme is in chloriedbevattende omgewings.
Dit is te danke aan hul hoër chroom- en molibdeeninhoud in vergelyking met standaard austenitiese vlekvrye staal. - Stres korrosie kraak (SCC) Teenstand: Duplex -vlekvrye staal het uitstekende weerstand teen krake van stres korrosie, Veral in chloriedomgewings.
Hierdie eienskap is van kardinale belang in toepassings waarby HOT betrokke is, soutoplossings, soos dié wat in buitelandse olie- en gasplatforms voorkom. - Algemene korrosieweerstand: Die gebalanseerde mikrostruktuur van dupleks vlekvrye staal bied goeie algemene korrosieweerstand,
maak dit geskik vir 'n verskeidenheid korrosiewe media, insluitend sure en alkaliese oplossings.
Intergranulêre korrosie
- Lae koolstofinhoud: Duplex -vlekvrye staal het gewoonlik 'n lae koolstofinhoud, wat die risiko van intergranulêre korrosie verminder.
Dit word bereik deur die koolstofinhoud tot onder die vlakke te beheer 0.03%, wat help om die vorming van chroomkarbiede by graangrense te voorkom.
Sweisbaarheid
- Sweiskenmerke: Ondanks hul hoë sterkte, Duplex -vlekvrye staal kan met behulp van konvensionele tegnieke gesweis word.
Nietemin, Sorg moet gedra word om die hitte -inset en verkoelingstempo te beheer om die vorming van ongewenste fases te vermy,
soos die Sigma -fase, wat smeebaarheid en taaiheid kan verminder.
Omgewingsstabiliteit
- Chloriedomgewings: Duplex-vlekvrye staal is veral geskik vir chloriedryke omgewings,
soos seewater en pekelwater, waar dit uitstekende weerstand bied teen korrosie wat deur chloried geïnduseer word.
Fisiese eienskappe
Digtheid
- Waarde: Na beraming 7.8 g/cm³
- Belang: Die digtheid van dupleks vlekvrye staal is soortgelyk aan dié van ander vlekvrye staal, maak dit geskik vir toepassings waar gewig nie 'n kritieke faktor is nie.
Nietemin, Hul hoë sterkte-tot-gewig-verhouding bied steeds voordele in sekere toepassings.
Meganiese eienskappe
- Opbrengsterkte: Duplex -vlekvrye staal het 'n opbrengsterkte wat gewoonlik twee keer die van austenitiese vlekvrye staal is.
Byvoorbeeld, die opbrengsterkte van 2205 dupleks vlekvrye staal kan wissel van 450 na 750 MPA. - Trekkrag: Die treksterkte van dupleks vlekvrye staal is ook hoër as dié van austenitiese vlekvrye staal, dikwels wissel van 550 na 850 MPA.
- Verlenging: Ondanks hul hoë sterkte, Dupleks vlekvrye staal handhaaf redelike verlenging, tipies rondom 25-30%, wat goeie smeebaarheid en vormbaarheid bied.
- Impak taaiheid: Duplex vlekvrye staal vertoon uitstekende taaiheid, Selfs by lae temperature, maak dit geskik vir kryogene toepassings.
Termiese eienskappe
- Termiese geleidingsvermoë: Duplex -vlekvrye staal het 'n hoër termiese geleidingsvermoë as austenitiese vlekvrye staal, wat kan wissel van 15 na 30 W/m · k.
Hierdie eienskap is voordelig in toepassings waar doeltreffende hitte -oordrag benodig word. - Termiese uitbreiding: Die koëffisiënt van termiese uitbreiding vir dupleks vlekvrye staal is laer as dié van austenitiese vlekvrye staal, tipies rondom 10.5 na 12.5 µm/m · ° C.
Hierdie eienskap verminder termiese spanning en vervorming in toepassings met 'n hoë temperatuur.
Elektriese eienskappe
- Elektriese weerstand: Die elektriese weerstand van dupleks vlekvrye staal is hoër as dié van koolstofstaal, maar laer as dié van austenitiese vlekvrye staal.
Dit wissel gewoonlik van 70 na 80 µΩ · cm, wat hul geskiktheid vir elektriese toepassings beïnvloed.
Magnetiese eienskappe
- Ferromagnetiese gedrag: Anders as austenitiese vlekvrye staal, Dupleks vlekvrye staal is ferromagneties vanweë hul ferritiese fase.
Hierdie eienskap kan in sekere toepassings voordelig wees, soos magnetiese skeidingsprosesse, Maar miskien 'n nadeel by ander waar nie-magnetiese materiale benodig word.
| Eiendom | Tipiese waarde | Beskrywing en toepassingsvoordele |
|---|---|---|
| Opbrengsterkte | 450-550 MPA | Ongeveer twee keer die opbrengsterkte van austenitiese vlekvrye staal soos 304 en 316, Dupleksstaal maak ideaal vir strukturele en lasdraende toepassings. |
| Digtheid | ~ 7,8 g/cm³ | Soortgelyk aan ander vlekvrye staal, Geskik vir komponente wat 'n hoë sterkte-tot-gewig-verhouding benodig. |
| Elastiese modulus | 190-210 GPA | Bied styfheid, wat voordelig is in toepassings wat strukturele integriteit onder las verg. |
| Termiese geleidingsvermoë | ~ 25 w/m · k | Hoër as dié van austenitiese vlekvrye staal, Voordelig vir hitte -oordragtoepassings in chemiese verwerking en energiebedryf. |
| Termiese uitbreiding | 13.5 x 10⁻⁶ /° C | Laer termiese uitbreidingstempo as austenitiese grade, maak dit goed geskik vir toepassings met temperatuurskommelings om die risiko's van termiese spanning en vervorming te verminder. |
4. Toepassings van dupleks vlekvrye staal gietstukke
Olie- en gasbedryf
- Buitelandse platforms: Kleedke, pypleidings, en drukvate wat uitstekende korrosieweerstand in seewater en harde chemikalieë benodig.
- Aan land fasiliteite: Komponente vir die verfyning en verwerking van plante, soos warmtewisselaars en opgaartenks.
Mariene toepassings
- Skeepsbou: Hull -komponente, propellers, en ander dele wat aan seewater blootgestel is.
- Onthefplante: Toerusting vir waterbehandeling en ontsoutingsprosesse, waar korrosieweerstand van kritieke belang is.
Chemiese verwerking en pulp & Papierbedryf
- Reaktore en hitteruilers: Komponente wat aggressiewe chemikalieë en hoë druk hanteer.
- Opbergtenks: Vaartuie vir stoor en vervoer van korrosiewe stowwe.
Kragopwekking
- Hoëdrukstelsels: Komponente vir stoomturbines, kookpot, en warmtewisselaars.
- Kernkragsentrales: Onderdele wat 'n hoë sterkte en korrosie -weerstand in radioaktiewe omgewings benodig.
Voedsel- en drankbedryf
- Verwerkingstoerusting: Pompe, kleedke, en masjinerieonderdele wat korrosie moet weerstaan van die skoonmaak van chemikalieë en voedselverwante stowwe.
- Opbergtenks: Houers vir die stoor en vervoer van voedsel en drankies.
5. Voordele van dupleks vlekvrye staal gietstukke
Superieure korrosieweerstand
- Atmosferiese en onderwateromgewings: Die kombinasie van austenitiese en ferritiese fases verhoog die materiaal se weerstand teen korrosie in beide atmosferiese en onderwateromgewings.
- Chloriedryke omgewings: Uitstekende weerstand teen pitting en skeurkorrosie in chloriedryke omgewings, soos seewater en pekelwater.
Hoër sterkte-tot-gewig-verhouding
- Hoë meganiese sterkte: Duplex vlekvrye staal gietstukke bied hoë trek- en opbrengsterkte, maak dit ideaal vir toepassings waar gewigsvermindering van kritieke belang is.
- Liggewig ontwerp: Die verhouding met 'n hoë sterkte en gewig maak voorsiening vir die ontwerp van ligter en doeltreffender komponente.
Koste-effektief vir groot produksielopies
- Doeltreffende produksie: Gietprosesse maak die doeltreffende produksie van groot volumes onderdele met komplekse vorms teen 'n laer koste moontlik in vergelyking met ander vervaardigingsmetodes.
- Verminderde bewerking: Die vermoë om vorms van byna netto te produseer, verminder die behoefte aan uitgebreide bewerking, bespaar tyd en materiaal.
Verbeterde duursaamheid
- Langtermynprestasie: As gevolg van sy hoë sterkte en weerstand teen stres korrosie kraak, dupleks vlekvrye staal is ideaal vir krities, langdurige toepassings in harde omgewings.
6. Uitdagings in dupleks vlekvrye staal rolverdeling
Gietdefekte
- Porositeit en krimping: Hierdie defekte kan die kwaliteit en integriteit van die gietstukke beïnvloed.
- Insluitings: Buitelandse deeltjies of onsuiwerhede kan die materiaal verswak en die werkverrigting daarvan verminder.
Sweis- en vervaardigingsprobleme
- Spesiale prosedures: Sweisdupleks vlekvrye staal kan spesiale prosedures en vulmateriaal benodig om die korrosiebestandheid en meganiese eienskappe in die gedrang te bring.
- Hittebehandeling: Na-sweishitte-behandeling kan nodig wees om die mikrostruktuur en eienskappe van die gelaste gewrigte te optimaliseer.
Kompleksiteit in produksie
- Presiese beheer: Die bestuur van die balans tussen die ferritiese en austenitiese fases tydens gietstukke verg presiese beheer oor gietparameters soos temperatuur en verkoelingstempo.
- Kwaliteitversekering: Streng gehaltebeheermaatreëls is noodsaaklik om te verseker dat die finale produk aan die vereiste spesifikasies en prestasiestandaarde voldoen.
7. Dupleks vlekvrye staal vs super dupleks vlekvrye staal
Dupleks vlekvrye staal en Super dupleks vlekvrye staal is verskillende legerings, Alhoewel hulle 'n paar ooreenkomste deel.
Albei is ontwerp met 'n dubbele fase mikrostruktuur, bestaande uit 'n mengsel van austenities en ferrities fases, wat hulle uitstekende meganiese eienskappe en hoë weerstand teen korrosie gee.
Nietemin, Hulle verskil in hul samestelling, verrigting, en geskikte toepassings.
| Kenmerk | Dupleks vlekvrye staal | Super dupleks vlekvrye staal |
|---|---|---|
| Fase -samestelling | Grofweg 50% Austeniet en 50% ferriet | Na beraming 40-50% Austeniet en 50-60% ferriet |
| Legeringselemente | Bevat minder molibdeen en chroom as Super Duplex | Hoër vlakke van chroom, molibdeen, en stikstof |
| Korrosieweerstand | Goeie weerstand teen pitting en skeurkorrosie, Veral in chloriedomgewings | Superieure weerstand teen pitting, skeurkorrosie, en stres korrosie kraak in meer aggressiewe omgewings |
| Trekkrag | Oor die algemeen laer as Super Duplex | Hoër treksterkte as gevolg van die toevoeging van meer legeringselemente |
| Opbrengsterkte | In die omtrek 450 MPA | In die omtrek 550-720 MPA, hoër opbrengsterkte |
| Aansoeke | Geskik vir mariene, chemies, en voedselbedrywe | Gebruik in meer aggressiewe omgewings soos buitelandse olie- en gasplatforms, Onthefplante, en chemiese verwerking |
| Koste bereken | Minder duur in vergelyking met Super Duplex | Duurder as gevolg van hoër legeringsinhoud |
Super dupleks vlekvrye staal
Super dupleks vlekvrye staal, soos Gelykmaak 2507, bevat hoër vlakke van chroom, molibdeen, en stikstof in vergelyking met dupleks vlekvrye staal.
Hierdie bykomende elemente verbeter sy weerstand teen ekstreme omgewings, veral in hoogs korrosiewe en hoëdruk-toepassings.
Super Duplex Steels -aanbod Superieure korrosieweerstand, veral in omgewings wat chloried en suur stowwe bevat.
Dit word in meer veeleisende bedrywe soos buitelandse olie- en gasplatforms gebruik, Onthefplante, en chemiese reaktore, waar harde toestande sterker benodig, meer korrosiebestande materiaal.
8. Konklusie
Dupleks vlekvrye staal giet Bied 'n robuuste oplossing vir nywerhede wat materiale met uitstekende meganiese eienskappe benodig, Hoë korrosieweerstand, en duursaamheid.
Die unieke kombinasie van austenitiese en ferritiese fases bied talle voordele, insluitend verbeterde krag en weerstand teen stres korrosie krake.
Die beslissende proses te verstaan, voordele, en toepassings van dupleks vlekvrye staal sal help om te verseker dat die regte materiaal vir u volgende projek gekies word, maksimeer beide prestasie en koste-doeltreffendheid.
As u enige dupleks -vlekvrye staalverwerkingsbehoeftes het, Voel asseblief vry Kontak ons.
Bykomende inhoud
Belangrike legeringselemente in dupleks vlekvrye staal
Chroom
Om 'n stabiele chroomoksied -passiewe film te vorm wat beskerm teen atmosferiese korrosie, Staal moet ten minste bevat 10.5% chroom. Die verhoging van chroominhoud verhoog die korrosieweerstand van vlekvrye staal.
Chroom bevorder die vorming van liggaamsgesentreerde kubieke (BCC) ferriet, 'n ferrietvormende element. Hoër chroomvlakke benodig meer nikkel om austeniet of dupleks te bereik (ferriet-austeniet) strukture.
Hoë chroominhoud moedig ook die vorming van intermetalliese fases aan. Austenitiese vlekvrye staal het gewoonlik ten minste 16% chroom, terwyl dupleks vlekvrye staal ten minste het 20%.
Chromium verbeter ook 'n hoë temperatuur oksidasieweerstand, Van groot belang vir die vorming en verwydering van oksiedskale of humeurkleure na hittebehandeling of sweiswerk.
Pickling en verwydering van humeurkleure is meer uitdagend vir dupleks vlekvrye staal in vergelyking met austenitiese vlekvrye staal.
Molibdeen
Molibdeen verhoog die pitting en skeuring van korrosie aansienlik in vlekvrye staal. In chloriedomgewings, molibdeen is drie keer meer effektief as chroom wanneer die staal ten minste bevat 18% chroom.
Molibdeen, 'n ferrietvormende element, verhoog ook die neiging om intermetalliese fases te vorm.
Dus, austenitiese vlekvrye staal bevat gewoonlik minder as 7.5% molibdeen, terwyl dupleks vlekvrye staal minder as bevat 4%.
Stikstof
Stikstof verhoog die weerstand teen austenitiese en dupleks -vlekvrye staal en dupleks van die skeuring en verhoog hul krag aansienlik verhoog.
Dit is die doeltreffendste element van die oplossingsversterking van vaste oplossing en 'n laekoste-legeringselement.
Die verbeterde taaiheid van stikstofbevattende dupleks vlekvrye staal is die resultaat van hoër austenietinhoud en verminderde intermetalliese fasevorming.
Alhoewel stikstof nie intermetalliese fase -neerslag voorkom nie, dit vertraag dit, wat voldoende tyd toelaat vir verwerking en vervaardiging.
Stikstof word bygevoeg tot hoë-korrosie-weerstandige austenitiese en dupleks vlekvrye staal met hoë chroom- en molibdeeninhoud om die neiging om σ-fase te vorm, teen te werk.
Stikstof, 'n sterk austenietvormende element, kan nikkel vervang in austenitiese vlekvrye staal.
Dit verminder die stapel-energie en verhoog die werkverhardingsyfer van austeniet.
Dit verhoog ook austenietsterkte deur die versterking van vaste oplossing.
Duplex -vlekvrye staal bevat tipies stikstof en laat hul nikkelinhoud aangepas word om die toepaslike fase -balans te bewerkstellig.
Balansering van ferrietvormende elemente (chroom en molibdeen) met austenietvormende elemente (Nikkel en stikstof) is noodsaaklik vir die bereiking van 'n dupleksstruktuur.
Nikkel
Nikkel stabiliseer austeniet, die bevordering van die transformasie van die kristalstruktuur vanaf liggaamsgesentreerde kubieke (BCC) ferriet na gesiggesentreerde kubieke (FCC) Austeniet.
Ferritiese vlekvrye staal bevat min tot geen nikkel nie, terwyl dupleks vlekvrye staal 'n lae tot matige nikkelinhoud het, tipies 1.5% na 7%.
Austenitiese vlekvrye staal in die 300 reeks bevat ten minste 6% nikkel.
Die toevoeging van nikkel vertraag die vorming van skadelike intermetalliese fases in austenitiese vlekvrye staal, Alhoewel hierdie effek minder beduidend is in dupleks vlekvrye staal in vergelyking met stikstof.
Die gesiggesentreerde kubieke (FCC) struktuur gee austenitiese vlekvrye staal uitstekende taaiheid.
Aangesien byna die helfte van die struktuur in dupleks vlekvrye staal austeniet is, Duplex staal is aansienlik moeiliker as ferritiese vlekvrye staal.
