CE3MN Duplex-Edelstahlguss

1. Zusammenfassung

CE3MN ist das gegossene Gegenstück zu Super-Duplex-Knetlegierungen (z.B., UNS S32750): es verbindet sehr hoher Chromgehalt (≈24–26 %), erheblich Molybdän (≈3–4 %), erhöhter Nickelgehalt (≈6–8 %), kontrolliertes Kupfer und Stickstoff
um eine zweiphasige Mikrostruktur mit hoher Streckgrenze zu erzeugen, ausgezeichnete Beständigkeit gegen Lochfraß/Spaltkorrosion und wesentlich verbesserte Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion im Vergleich zu herkömmlichen austenitischen Werkstoffen.

Seine Gussform ermöglicht komplexe Geometriekomponenten für raue Umgebungen (Ventilkörper, Pumpenhüllen, Mannigfaltigkeiten), erfordert aber eine strenge Prozesskontrolle (Schmelzen, Erstarrung, Lösung anneal) um die erwartete Leistung zu erbringen und versprödende intermetallische Phasen zu vermeiden.

2. Was ist CE3MN-Duplex-Edelstahlguss??

CE3MN-Gussduplex Edelstahl ist eine Hochleistungsmaschine, zweiphasig (ferritisch-austenitisch) Edelstahllegierung, die speziell für entwickelt wurde anspruchsvolle korrosive und mechanisch beanspruchte Umgebungen wo herkömmliche austenitische oder ferritische Edelstähle keine ausreichende Haltbarkeit bieten.

Es gehört zum Super-Duplex-Edelstahlfamilie, zeichnet sich durch erhöhten Chromgehalt aus (Cr), Molybdän (Mo), Stickstoff (N) und Nickel (In) Inhalte, die eine außergewöhnliche Kombination aus Stärke, lokale Korrosionsbeständigkeit und Rissbeständigkeit.

In standardisierter Nomenklatur, Auf CE3MN wird häufig in Gussspezifikationen verwiesen, z ASTM A995 / ASME SA351 & SA995 Noten (Zum Beispiel CD3MWCuN, auch als „6A“ vermarktet). Es ist Die UNS-Bezeichnung ist J93404.

Es wird weithin als gegossenes Äquivalent zu geschmiedetem Super-Duplex-Edelstahl angesehen UNS S32750 / ASTM A F55, und wird bei geringem Gewicht verwendet, Es werden komplexe Geometrien oder einteilige Bauteile mit hoher Korrosionsbeständigkeit benötigt.

Das konzeptionelle Ziel von CE3MN besteht darin, die Lücke dazwischen zu schließen konventionelle Duplex-Edelstähle (z.B., 2205) Und Nickelbasislegierungen

durch Maximierung der Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Lochfraß und Spaltkorrosion in Chloridumgebungen) unter Beibehaltung einer guten mechanischen Leistung, Schweißbarkeit und Kosteneffizienz für große oder komplizierte Gussteile.

Es wird häufig ausgewählt Ventilkörper, Pumpenhüllen, Verteiler und Unterwasserkomponenten im Öl & Gas, Petrochemie, Marine, Entsalzungs- und Energieindustrie.

3. Chemische Zusammensetzung von gegossenem Duplex-Edelstahl CE3MN

Element	Typische Reichweite (wt%)	Rolle / Kommentar
Cr (Chrom)	24.0 – 26.0	Primäres Element für Passivität und allgemeine Korrosionsbeständigkeit; Hauptmitwirkender bei PREN.
In (Nickel)	6.0 – 8.0	Austenitstabilisator; Verbessert die Zähigkeit und trägt zur Erzielung eines Duplex-Phasengleichgewichts bei.
Mo (Molybdän)	3.0 – 4.0	Erhöht die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion erheblich; wichtigster PREN-Mitwirkender.
N (Stickstoff)	0.14 – 0.30	Starker Korrosionsschutz und Festigkeitsverstärker (multipliziert mit der PREN-Formel); entscheidend für die Duplexleistung.
Cu (Kupfer)	0.3 – 1.5	In einigen Gusssorten vorhanden, um die Beständigkeit in bestimmten reduzierenden Umgebungen zu verbessern und das Erstarrungsverhalten zu modifizieren.
C (Kohlenstoff)	≤ 0.03	Niedrig gehalten, um Karbidausfällung und interkristalline Versprödung zu begrenzen.
Mn (Mangan)	≤ 2.0	Desoxidationsmittel / Teilaustenitbildner; kontrolliert, um eine übermäßige Bildung oder Entmischung von Einschlüssen zu vermeiden.
Und (Silizium)	≤ 1.0	Desoxidationsmittel; beschränkt sich auf die Kontrolle der Oxidation und Einschlussbildung.
P (Phosphor)	≤ 0.03	Verunreinigungskontrolle – niedrig gehalten, um die Zähigkeit zu bewahren.
S (Schwefel)	≤ 0.01	Verunreinigungen – minimiert, um Heißrisse und einen Verlust der Duktilität zu vermeiden.
Fe (Eisen)	Gleichgewicht (≈ 40–50 %)	Rest der Legierung: Ferrit + Austenitmatrix.

4. Mikrostruktur und Phasengleichgewicht

• Zweiphasenstruktur: CE3MN ist absichtlich Duplex-Ferrit (D) + Austenit (C).
  Die mechanischen und Korrosionseigenschaften hängen direkt davon ab Phasenanteil, Chemiepartitionierung Und Mikrostrukturhomogenität.
• Zielphasengleichgewicht: Normalerweise werden ~40–60 % Ferrit angestrebt; Zu viel Ferrit verringert die Zähigkeit und Schweißbarkeit; Zu wenig Ferrit verringert die Festigkeit und Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungskorrosionsrisse.
• Risiko intermetallischer Verbindungen: Langsames Abkühlen, falsche Wärmezyklen (oder lokale Nacherwärmung) fördern p (Sigma), H, und andere chromreiche intermetallische Verbindungen spröde, Cr/Mo-reich und Ni-arm; diese reduzieren die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit drastisch.

5. Typisch körperlich & mechanische Eigenschaften – CE3MN (Super-Duplex-Edelstahlguss)

Umfang & Vorbehalte: Die folgenden Werte sind typische technische Bereiche für Guss CE3MN/J93404 im ordnungsgemäß lösungsgeglühten Zustand.

Castings (besonders große/dicke Abschnitte) weisen eine größere Streuung auf als bearbeitete Produkte und reagieren empfindlich auf die Abschnittsgröße, Wärmebehandlung, und tatsächliche Phasenbalance (d/c).

Für konstruktions- und sicherheitskritische Arbeiten verwenden Sie immer vom Lieferanten zertifizierte Testdaten für die jeweilige Charge/Los und validieren Sie diese mit Tests auf Teileebene.

Physikalische Eigenschaften (typisch)

Eigentum	Typischer Wert (Guss CE3MN, lösungsgeglüht)	Kommentar
Dichte	≈ 7.8 – 8.0 g·cm⁻³	Ähnlich wie bei anderen rostfreien Legierungen; verwenden 7.85 g/cm³ für Massenberechnungen.
Schmelzen / Erstarrungsbereich	≈ 1,375 – 1,425 °C	Breiter Erstarrungsbereich durch hohe Legierungsanteile; beeinflusst die Fütterung und Schrumpfung.
Wärmeleitfähigkeit (20 °C)	≈ 12 – 18 W · m⁻¹ · k⁻¹	Niedriger als Kohlenstoffstähle; beeinflusst die Wärmegradienten beim Gießen und Schweißen.
Spezifische Wärme (20 °C)	≈ 420 – 500 J · kg⁻¹ · k⁻¹	Verwenden Sie für thermische Berechnungen ~460 J·kg⁻¹·K⁻¹.
Wärmeausdehnungskoeffizient (20–300 ° C.)	≈ 12.5 – 14.5 ×10⁻⁶ K⁻¹	Niedriger als viele austenitische Sorten; wichtig beim Verbinden mit anderen Metallen.
Elastizitätsmodul (Raumtemp)	≈ 190 – 210 GPa	Zur elastischen Gestaltung geeignet 200 GPa konservativ.
Elektrischer Widerstand (20 °C)	≈ 0.6 – 0.9 μΩ·m	Typisches Edelstahlsortiment; variiert je nach genauer Zusammensetzung.
Magnetismus	Leicht ferritisch; kann eine schwache magnetische Reaktion zeigen	Vollaustenitische Bereiche sind nicht magnetisch; Duplex weist aufgrund von Ferrit einen leichten Magnetismus auf.

Mechanische Eigenschaften (typisch, Lösungsgeglühte Gussform)

Eigentum	Typische Reichweite	Notizen
Streckgrenze (RP0.2)	≈ 400 – 550 MPa	Viel höher als bei rostfreien Stählen der 300er-Serie; hängt vom Abschnitt ab, Wärmebehandlung und Ferritanteil.
Zugfestigkeit (Rm)	≈ 750 – 900 MPa	Verwenden Sie zertifizierte Chargendaten für zulässige Spannungen.
Verlängerung (A, % In 50 mm)	≈ 10 – 25 %	Gussteile tendieren zum unteren Ende; Dickere Abschnitte und Rest-σ/χ verringern die Duktilität.
Härte (HB)	≈ 220 – 360 HB	Die Superduplex-Werte für Gussteile variieren je nach Mikrostruktur und etwaigen intermetallischen Verbindungen; Härte korreliert mit Festigkeit und Versprödung.
Charpy-V-Kerbenschlag	≈ 30 – 120 J (Raumtemp)	Breite Reichweite: gießen, Abschnittsgröße und Ausscheidungen führen zu Streuung – Maß für kritische Teile.
Bruchzähigkeit (K_IC, ungefähr)	≈ 50 – 120 MPA · √m	Stark abhängig von der Mikrostruktur, Kerbgröße und Prüfmethode; Verwenden Sie bei Bedarf teilespezifische Bruchmechaniken.
Ermüdung (rotierendes Biegen / Ausdauer)	Indikative Ausdauer ≈ 250 – 400 MPa	Oberflächenbeschaffung, Eigenspannung und Porosität dominieren die Ermüdungslebensdauer – experimentell quantifizieren.
Kriechfestigkeit	Mäßig (keine Hochtemperatur-Kriechlegierung)	Geeignet für zeitweilige Einwirkung erhöhter Temperaturen; Ohne Qualifikation nicht für den dauerhaften Hochspannungs-Kriechbetrieb über ~350–400 °C empfohlen.

Verhalten bei erhöhter Temperatur & Service-Anleitung

• Praktische Dauergebrauchstemperatur: typischerweise ≤ ~300 °C für korrosionsempfindliche Anwendungen; Die mechanische Festigkeit nimmt mit der Temperatur zunehmend ab.
• Kurzfristige Exposition: Das Material behält bis ca. 400–500 °C eine angemessene Festigkeit, bei langfristiger Einwirkung besteht jedoch die Gefahr der Ausfällung intermetallischer Verbindungen (A, H) die die Legierung verspröden.
• Kriechen & Spannungsriss: CE3MN bietet eine bessere Hochtemperaturfestigkeit als viele Austenite, ist es aber nicht ein Ersatz für Nickelbasislegierungen, bei denen langfristiges Kriechen erforderlich ist.
  Für dauerhafte Belastung bei erhöhter Temperatur geeignetes Material mit Kriechfestigkeit auswählen und Kriechtests durchführen.

6. Herausforderungen beim Gießverhalten und bei der Erstarrung

Das Design von CE3MN als Gusslegierung ermöglicht einteilige Bauteile mit komplexen Innendurchgängen, Integrierte Funktionen und weniger Verbindungen – Vorteile bei der Fertigungseffizienz, Leckminimierung und Teileintegrität im Vergleich zu Fertigungen aus mehreren Schmiedeteilen oder Schweißkonstruktionen.

Casting CE3MN führt prozessspezifische Risiken ein:

• Ungleichgewichtserstarrung und Entmischung: interdendritische Restflüssigkeit reichert sich an Cr an, Ich und Ni (oder umgekehrt, abhängig von den Elementverteilungskoeffizienten),
  Es entstehen lokale chemische Variationen, die die intermetallische Bildung fördern können (s/h) im Gusszustand.
• Großer Gefrierbereich: Ein hoher Legierungsgehalt erweitert das Erstarrungsintervall, zunehmendes Schrumpfungsrisiko und Zufuhrschwierigkeiten – eine sorgfältige Gestaltung des Steigrohrs ist erforderlich, Schüttelfrost und Fütterungsstrategie.
• Heißes Reißen und heißes Knacken: Bei Duplex-Gusslegierungen kann es zu Heißrissen kommen, wenn Spannung und Temperaturgradienten nicht beachtet werden; Kornverfeinerung und Anschnittoptimierung helfen.
• Oberflächen- und Innenfehler: Porosität (Gas und Schrumpfung), Wenn die Kontrolle und Filtration der Schmelze unzureichend sind, kommt es häufig zu Oxideinschlüssen und -einschlüssen.

Schadensbegrenzung: Präzise Kontrolle der Schmelzchemie, Keramikschaumfiltration, degasieren, Optimiertes Anguss- und Speiserlayout basierend auf der Erstarrungssimulation, und Lösungsglühen nach dem Guss sind unerlässlich.

7. Wärmebehandlung, Schweißen, und Fertigungskontrollen

Lösungsglühen & löschen

• Zweck: Lösen Sie intermetallische Verbindungen im Gusszustand auf und homogenisieren Sie die Chemie, um das gewünschte Duplex-Gleichgewicht zu erreichen.
• Typische Praxis: Lösungsglühen im Bereich 1,050–1.100 ° C. (Der genaue Bereich hängt vom Teilabschnitt ab) Anschließend erfolgt ein schnelles Abschrecken, um eine intermetallische Neuausfällung zu vermeiden.
• Vorbehalte: Große/dicke Gussteile erfordern Haltezeiten und Abschreckstrategien, die auf die Abschnittsgröße zugeschnitten sind; Eine unzureichende Lösung führt zu Rest-σ/χ und Entmischung.

Schweißen & thermisches Schneiden

• Schweißmetallurgie: Verbrauchsmaterialien sollten so ausgewählt werden, dass sie der Legierungschemie entsprechen oder diese leicht übertreffen und ein ausgewogenes Phasenverhältnis in HAZ/Schweißmetall fördern.
• Wärmeeingangsregelung: Übermäßiger oder falsch sequenzierter Wärmeeintrag verschiebt das Phasengleichgewicht und kann σ/χ lokal auslösen.
• Nachbehandlung nach dem Schweißen: für kritische Baugruppen, Zur Wiederherstellung der Mikrostruktur kann nach dem Schweißen ein Lösungsglühen oder eine lokale Wärmebehandlung erforderlich sein.
• Vorsicht beim thermischen Schneiden: wie in der Praxis beobachtet, Vorheizen + lokales Heißschneiden (z.B., Oxy-Brennstoff) Anschließend erfolgt eine langsame Abkühlung kann zu σ/χ-Ausscheidungen und Versprödung an der Schnittkante führen;
  Die beste Vorgehensweise besteht darin, Vor jedem thermischen Schneiden einer Lösungsbehandlung unterziehen oder Kaltschneiden zu verwenden (Sägen) Anschließend erfolgt eine Lösungsglühung.

8. Häufige Fehler und Fehlermodi (praktischer Fokus)

• A / χ intermetallische Ausfällung: bildet sich in interdendritischen und α/γ-Grenzflächen beim langsamen Abkühlen oder während der thermischen Einwirkung nach dem Gießen; verursacht Versprödung und Korrosionsanfälligkeit.
• Abgrenzung (Ni/Cr/Mo-Aufteilung): führt zu lokaler PREN-Depression und präferentieller Attacke.
• Gas- und Schrumpfporosität: reduzieren den tragenden Abschnitt und die Ermüdungslebensdauer.
• Heißes Reißen: durch Zwangserstarrung in dicken Abschnitten.
• Durch thermisches Schneiden verursachte Versprödung: Das Schneiden von Steigern an Bauteilen im Gusszustand ohne vorheriges Lösungsglühen kann zu einer Ausfällung von σ/χ an der Schnittwurzel führen und eine Rissbildung auslösen (praktisches Mittel: Lösungsglühen vor dem thermischen Schneiden oder Kaltsägen, dann Lösungsglühen).

9. Typische Anwendungen von CE3MN gegossenem Duplex-Edelstahl

Der gegossene Duplex-Edelstahl CE3MN wird für Anwendungen ausgewählt, bei denen hohe mechanische Festigkeit, ausgezeichnete Beständigkeit gegen lokale Korrosion, und strukturelle Zuverlässigkeit unter schwierigen Betriebsbedingungen sind gleichzeitig erforderlich.

Als gegossene Super-Duplex-Sorte, Es eignet sich besonders gut für komplexe, dickwandig, druckhaltige Bauteile, die aus Halbzeugen nur schwer oder unwirtschaftlich herzustellen sind.

Öl & Gas- und Petrochemieindustrie

• Ventilkörper und Ventilkomponenten (Kugelhähne, Absperrschieber, Ventile überprüfen) für saure Umgebungen und Umgebungen mit hohem Chloridgehalt
• Pumpenhülsen und Anspürer Umgang mit Meerwasser, produziertes Wasser, oder aggressive Kohlenwasserstoffgemische
• Verteiler und Durchflusskontrollkomponenten hohem Druck ausgesetzt, Erosion, und korrosive Flüssigkeiten

Offshore- und Meerestechnik

• Meerwasserhandhabungssysteme (Gehäuse pumpen, Sieben, Ventilblöcke)
• Strukturgussteile für Offshore-Plattformen Dauerhafter Meerwassereinwirkung ausgesetzt
• Komponenten einer Entsalzungsanlage einschließlich Solepumpen und Ventilgehäuse

Chemie- und Prozessindustrie

• Reaktoreinbauten und -gehäuse Mischsäuren ausgesetzt werden, Chloride, und erhöhte Temperaturen
• Komponenten des Wärmetauschers wie Kanalköpfe und Wasserkästen
• Rührwerksgehäuse und Pumpenkomponenten im aggressiven Chemiebetrieb

Stromerzeugung und Energiesysteme

• Kühlwassersysteme in thermischen und nuklearen Kraftwerken
• Rauchgasentschwefelung (REA) Systemkomponenten
• Gussteile für die Hochdruckwasserbehandlung in Anlagen für erneuerbare Energien

Zellstoff, Papier, und Umwelttechnik

• Komponenten des Fermenter- und Bleichsystems
• Pumps, Mixer, und Ventilkörper chloridreichen und alkalischen Medien ausgesetzt
• Ausrüstung für die Abwasser- und Abwasseraufbereitung

Bergbau, Mineralverarbeitung, und Schlammhandhabung

• Gehäuse und Laufräder für Schlammpumpen
• Tragen- und korrosionsbeständige Gehäuse für Mineraltransportsysteme

Hochintegrierte druckhaltige Komponenten

• Druckbehälterkomponenten
• Dickwandige Gussgehäuse und Abdeckungen
• Maßgeschneiderte Gussteile mit komplexen inneren Passagen

10. Vergleich mit anderen alternativen Materialien

Der gegossene Duplex-Edelstahl CE3MN wird häufig anderen Edelstählen vorgezogen, superaustenitische Legierungen, und Nickelbasislegierungen aufgrund seiner einzigartige Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, mechanische Festigkeit, und Wirtschaftlichkeit in Gussform.

Der folgende Vergleich verdeutlicht die relative Leistung und Anwendungseignung.

Eigentum / Kriterium	CE3MN (Gussduplex, 25Cr-7Ni-Mo-N)	316L / 1.4404 (Austenitischer SS)	904L / 1.4539 (Superaustenitischer Edelstahl)	Nickelbasierte Legierungen (z.B., Hastelloy C-22)
Korrosionsbeständigkeit	Hervorragende Widerstand gegen Lochfraß, Spaltkorrosion, und Spannungskorrosion in Chloridumgebungen; Holz ≈ 40	Mäßig; neigt in Medien mit hohem Chloridgehalt zu Lochfraß/Spaltbildung	Sehr hoch; vergleichbares PREN (≈ 40–42), starke Säurebeständigkeit	Hervorragend geeignet für oxidierende und reduzierende Säuren
Mechanische Festigkeit	Hohe Festigkeit (Rp0,2 ≈ 450–550 MPa, Rm ≈ 750–900 MPa); gute Zähigkeit	Mäßig (Rp0,2 ≈ 200–250 MPa, Rm ≈ 500–600 MPa)	Mäßig bis hoch; geringere Ausbeute als Duplex	Hoch, aber oft teuer in der Herstellung
Phase / Mikrostruktur	Duplex (Ferrit + Austenit) für ein optimiertes Festigkeits-Korrosions-Gleichgewicht	Vollständig austenitisch	Vollständig austenitisch	Vollständig austenitisch oder komplex
Gießbarkeit	Hervorragend geeignet für Komplexe, dickwandige Teile; geringere Schwindung als hochlegierte Austenite	Gut, aber geringere Festigkeit in dicken Abschnitten	Arm; teuer für große Gussteile	Schwierig; hohe Kosten, komplexe Schmelzekontrolle
Leistung bei erhöhten Temperaturen	Mäßig; geeignet ≤ 300–350 °C; begrenztes Kriechen	Mäßig; Austenit erweicht bei hoher T	Mäßig; etwas besser als 316L	Exzellent; hält Temperaturen von 400–600 °C in aggressiven Medien stand
Kosten & Verfügbarkeit	Mäßig; wirtschaftlicher als 904L und Nickellegierungen	Niedrig; weit verbreitet	Hoch; begrenzte Gusslieferanten	Sehr hoch; Speziallegierung
Typische Anwendungen	Ventile, Pumps, Druckgehäuse in chloridreichem Zustand, Hochdruck, chemischer Service	Allgemeine chemische Ausrüstung, Essen, Umgang mit Wasser	Säurebeständige Tanks, Wärmetauscher	Hochaggressive chemische Prozesse, extreme Temperaturen oder Korrosion

Key Takeaways:

1. CE3MN vs. 316L: CE3MN bietet eine weitaus bessere Korrosionsbeständigkeit in Chlorid- und aggressiven chemischen Umgebungen, mit höherer Festigkeit, Damit eignet es sich ideal für Hochdruck- oder dickwandige Bauteile.
2. CE3MN vs. 904L: CE3MN bietet eine höhere mechanische Festigkeit und Gießbarkeit, oft zu geringeren Kosten, während 904L für dünnwandige Materialien vorzuziehen ist, hoch säurebeständige Komponenten.
3. CE3MN vs. Nickelbasislegierungen: Nickellegierungen übertreffen unter extremen Korrosions- und Hochtemperaturbedingungen,
   aber CE3MN bietet eine wirtschaftliches Gleichgewicht der Stärke, Korrosionsbeständigkeit, und Herstellbarkeit für die meisten industriellen Anwendungen.

11. Abschluss

Der gegossene Duplex-Edelstahl CE3MN ist eine speziell entwickelte Legierung für anspruchsvolle korrosive und mechanisch belastete Umgebungen, in denen komplexe Gussgeometrien erforderlich sind.

Es ist Superduplex-Chemie bietet eine attraktive Kombination aus hoher Festigkeit und ausgezeichneter lokaler Korrosionsbeständigkeit – diese Vorteile kommen jedoch erst beim Schmelzen zum Tragen, Gießen, Lösungsglühen und Herstellung werden mit Disziplin durchgeführt, um Entmischung und spröde intermetallische Ausscheidungen zu vermeiden.

Für kritische Industrie- oder Unterwasserkomponenten, Die Beschaffung von CE3MN von bewährten Lieferanten mit strenger Qualifizierung und Prüfung wird zu dauerhaften Ergebnissen führen, Hochleistungsgussteile, die den Material- und Verarbeitungsaufschlag rechtfertigen.