مزایای فولاد ضد زنگ ریخته گری: فرو رفتن عمیق در ارزش

1. مقدمه

فولاد ضد زنگ ریخته گری مقاومت در برابر خوردگی ذاتی را با آزادی هندسی ریخته گری ترکیب می کند.

نتیجه اجزایی است که ویژگی های پیچیده را یکپارچه می کند (معابر, روسای, دنده), مقاومت در برابر محیط های تهاجمی (کلرید, مواد شیمیایی, درجه حرارت بالا), و عمر طولانی را با تعمیر و نگهداری نسبتا کم ارائه می دهد.

این مقاله به بررسی مزایای متالورژی می پردازد, تولید, عملکرد, دیدگاه های اقتصادی و پایداری دارد و راهنمایی های عملی را برای مهندسان و خریداران ارائه می دهد.

2. "فولاد ضد زنگ ریخته گری" به چه معناست

"فولاد ضد زنگ ریخته گری" درجه ضد زنگ را توصیف می کند, آلیاژهای مبتنی بر آهن حاوی کروم که توسط فرآیندهای ریخته گری معمولی تولید می شوند (شن و ماسه, سرمایه گذاری, وابسته به مرکز, پوسته, خلاء) و سپس تحت هر گونه پردازش مورد نیاز پس از ریخته گری قرار می گیرد (آنیل راه حل, ماشینکاری, منفعل شدن, NDT).

خانواده ها شامل آستنیت هستند (بازیگران معادل 304/316), دوبلکس (2205-نوع), فریتی, مارتنزیتی و گریدهای ریخته گری با آلیاژ بالا.

3. مزایای علم مواد

انفعال ذاتی: محافظت در برابر خوردگی مبتنی بر کروم

• کروم در فولاد ضد زنگ یک فیلم محافظ کروم اکسید را تشکیل می دهد (cr₂o₃) که در حضور اکسیژن خود ترمیم می شود.
  این فیلم منفعل ارائه می دهد نرخ خوردگی یکنواخت کم و - هنگامی که با Mo و N آلیاژ می شود - مقاومت قابل توجهی در برابر حمله موضعی (گودال/شکاف).
• شاخص کمی: چوب (تعداد معادل مقاومت مقاومت) - به عنوان مثال, 304 ± ~ 19, 316 ± 24 پوند, دوبلکس 2205 ± 30-35. PREN بالاتر با مقاومت کلرید بهتر ارتباط دارد.

خیاطی آلیاژی برای خدمات

• مواد شیمیایی ضد زنگ ریختگی قابل تنظیم هستند (Cr, در, مو, ن, مس, و غیره) برای مطابقت با نیازهای محیطی و مکانیکی.
  گریدهای ریخته گری دوبلکس استحکام تسلیم بالاتر و مقاومت کلریدی بالاتری را ارائه می دهند زیرا از دو فاز کنترل شده بهره می برند. (فریت + آستنیت) ساختار.

پایداری در دمای بالا و تطبیق پذیری مکانیکی

• بسیاری از گریدهای ریخته گری ضد زنگ یکپارچگی مکانیکی را در دماهای بالا حفظ می کنند و در برابر پوسته پوسته شدن/اکسیداسیون بهتر از فولادهای کربنی و بسیاری از آلومینیوم ها مقاومت می کنند..
  گریدهای ریخته گری مارتنزیتی و سخت شدن بارندگی سختی و مقاومت در برابر سایش را در صورت نیاز ارائه می دهند.

4. مزایای ساخت و طراحی

هندسه پیچیده و شکل نزدیک به شبکه

• ریخته گری اجازه عبور و مرور داخلی را می دهد, دنده های یکپارچه, باس ها و دیوارهای نازک به صورت یک تکه تولید می شوند - تعداد مونتاژها کاهش می یابد, مسیرهای نشتی و پس از ماشینکاری.
  این باعث کاهش تعداد قطعات می شود, کار مونتاژ را کاهش می دهد و مزایای عملکردی را ارائه می دهد (خنک کننده یکپارچه, سفت شدن).

اندازه و انعطاف پذیری فرآیند

• ریخته گری شن و ماسه, ریخته گری سرمایه گذاری و ریخته گری گریز از مرکز طیف بسیار وسیعی از اندازه قطعه و حجم تولید از نمونه اولیه تا سری بزرگ را پوشش می دهد..
  قالب‌های ریخته‌گری سرمایه‌گذاری و پوسته تحمل‌های محکم و سطح عالی را برای اجزای حیاتی فراهم می‌کنند.

ادغام توابع

• قطعات ضد زنگ ریخته گری می توانند ساختاری را ترکیب کنند, ویژگی های آب بندی و جریان عبوری که در غیر این صورت به چندین قطعه و اتصال دهنده های فرفورژه نیاز دارند - این امر قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد و نقاط خرابی را کاهش می دهد..

سازگاری فرآیند پس از بازیگری

• فولادهای ضد زنگ ریخته گری فرآیندهای پایین دستی معمولی را می پذیرند (ماشینکاری, جوشکاری, تکمیل سطح, منفعل شدن).
  جایی که به یکپارچگی بالا نیاز است, پرس گرم ایزواستاتیک (باسن) و محلول آنیل خواص را بازیابی و بهبود می بخشد.

5. مزایای عملکرد (داده ها و محدوده های معمولی)

مقاومت در برابر خوردگی (مزیت عملی)

• خوردگی عمومی: معمولاً در بسیاری از جوها ناچیز است; ریخته گری های ضد زنگ بسیار بهتر از فولاد کربنی بدون پوشش عمل می کنند.
• مقاومت حمله موضعی: گریدهای ریخته‌گری دوبلکس و Mo-bearing در برابر فرورفتگی کلرید بسیار بهتر از معادل‌های ریختگی آستنیتی ساده مقاومت می‌کنند..
  از PREN به عنوان راهنمای انتخاب استفاده کنید: 304 (≈19) → 316 (≈24) → دوبلکس (≈30-38).

خواص مکانیکی (معمولی, محدوده به عنوان بازیگر)

• تراکم: ~7.7-8.1 گرم · سانتی متر³.
• استحکام کششی نهایی (UTS): ریخته گری آستنیتی ~ 350-650 مگاپاسکال, دوبلکس ~600-900 مگاپاسکال.
• قدرت تسلیم: آستنیتی ~ 150-350 مگاپاسکال; دوبلکس ~ 350-550 مگاپاسکال.
• سختی: وسعت معمولی ~ 150-280 HB بسته به خانواده و شرایط.

(مقادیر واقعی به آلیاژ بستگی دارد, ضخامت بخش, مسیر ریخته گری و عملیات حرارتی - از داده های تامین کننده برای طراحی استفاده کنید.)

درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر خزش

• بسیاری از گریدهای ریخته گری ضد زنگ استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون را در دماهایی که آلومینیوم و بسیاری از آهن ها خراب می شوند یا به پوشش های محافظ نیاز دارند حفظ می کنند..
  آلیاژهای ریخته گری پایه نیکل این مزیت را در محیط های شدید گسترش می دهند.

مقاومت سایش و سایش

برای کشویی, خدمات فرسایشی یا ساینده, مارتنزیتی یا بارش بار گریدهای ضد زنگ ریخته گری می توانند به سختی و مقاومت در برابر سایش دست یابند در حالی که همچنان مقاومت در برابر خوردگی را نسبت به بسیاری از آلیاژهای آهنی ارائه می دهند..

صداقت ساختاری, عمر نشتی و خستگی

قطعات ضد زنگ ریخته گری می توانند یکپارچگی نشت عالی و عمر خستگی قابل قبولی را در صورت کیفیت ریخته گری فراهم کنند (تخلخل کم, ذوب تمیز) و پس پردازش کنترل می شود.

بهداشت, تمیزی و ثبات زیبایی شناختی

سطوح ضد زنگ به راحتی تمیز می شوند, ضد عفونی کردن را تحمل کنید, و در برابر لکه شدن مقاومت می کند - مزایایی برای غذا, تجهیزات دارویی و بهداشتی.
الکتروپولیش قابلیت تمیز شدن را بیشتر می کند و چسبندگی باکتری ها را کاهش می دهد.

6. ماندگاری, تعمیر و نگهداری و اقتصاد چرخه عمر

کاهش تعمیر و نگهداری و خرابی

• زیرا ریخته گری های ضد زنگ در برابر خوردگی مقاومت می کنند و به حفاظت سطح کمتری نیاز دارند, چرخه های تعمیر و نگهداری طولانی تر شده و زمان توقف برای پوشش مجدد یا جایگزینی کاهش می یابد.
  این یک مزیت عملیاتی قابل توجه برای پمپ ها است, شیرآلات و تجهیزات دریایی.

مزیت هزینه تمام عمر

• هزینه مواد اولیه بالاتر از فولاد کربنی است, اما هزینه کل مالکیت به دلیل نگهداری کمتر، اغلب در کاربردهای خورنده از ضد زنگ استفاده می کند, شکست های کمتر, و فواصل طولانی تر بین تعویض ها.

قابلیت بازیافت و دایره ای بودن

• فولاد ضد زنگ بسیار قابل بازیافت است; بازپس گیری ضایعات و ارزش ضایعات بالا پایداری چرخه عمر را بهبود می بخشد و می تواند انرژی تجسم یافته را در طول عمر طولانی جبران کند..

7. دیدگاه های کاربردی و صنعتی - جایی که ریخته گری ضد زنگ برنده می شود

• روغن & گاز / خارج از ساحل: پمپ ها, دریچه ها و منیفولدهایی که در معرض آب دریا هستند, آب نمک و جریان های فرآیند خورنده (گریدهای ریخته گری دوبلکس معمولا استفاده می شود).
• فرایند شیمیایی: اجزای راکتور مقاوم در برابر خوردگی, همزن ها و محفظه هایی که ریخته گری های آلیاژی از پوشش های گران قیمت جلوگیری می کنند.
• دریایی & تخلیه: اجزای خدمات آب دریا (دوبلکس و فوق آستنیتی در صورت نیاز).
• غذا, داروخانه & بهداشتی: محفظه های پمپ ریخته گری, شیرها و اتصالاتی که نیاز به تمیزی و مقاومت در برابر خوردگی با هندسه داخلی یکپارچه دارند.
• نیروگاه & خدمات با درجه حرارت بالا: ریخته گری مقاوم در برابر حرارت و اجزای مقاوم در برابر خوردگی برای سیستم های بخار و اگزوز.
• تصفیه آب & زیرساخت شهرداری: عمر طولانی, دارایی های کم نگهداری (دریچه ها, اتصالات, پمپ).

8. محدودیت ها و نحوه کاهش آنها

مواد اولیه و هزینه های پردازش بالاتر

• کاهش: تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر را انجام دهید - ضد زنگ اغلب در طول چندین دهه در خدمات خورنده برنده می شود.
  استفاده انتخابی را در نظر بگیرید (سطوح خیس شده ضد زنگ; سازه های غیر مرطوب کننده فولاد کربنی).

عیوب ریخته گری (تخلخل, اجزاء) که می تواند بر خستگی و یکپارچگی فشار تأثیر بگذارد

• کاهش: از فرآیند ریخته گری مناسب استفاده کنید (گریز از مرکز/سرمایه گذاری/HIP برای قطعات حیاتی), پاکیزگی ذوب, تصفیه, انجماد جهتی و NDT (رادیوگرافی, سی تی, اولتراسونیک). معیارهای پذیرش را مشخص کنید.

ریسک بارش فاز سیگما و کاربید

• کاهش: کنترل انتخاب آلیاژ و عملیات حرارتی (آنیل راه حل + خاموش کردن سریع), از نگهداری طولانی در محدوده 600 تا 900 درجه سانتیگراد خودداری کنید, و در صورت لزوم عملیات حرارتی پس از جوش یا انواع کم C را مشخص کنید.

سنگین تر از آلومینیوم و منیزیم (معاوضه چگالی)

• کاهش: طراحی توپولوژی برای سختی (روبان, مقاطع جدار نازک با ریخته گری قابل دستیابی هستند) و قدرت خاص را ارزیابی کنید (قدرت / چگالی) نه فقط وزن مطلق.

9. مزیت نسبی: فولاد ضد زنگ ریخته گری در مقابل. طرف دیگر

10. چک لیست انتخاب عملی & نکات مشخصات

1. محیط را تعریف کنید (غلظت کلرید, دما, جریان, ذرات فرسایشی).
2. خانواده را انتخاب کنید & چوب: 304/CF8 (عمومی), 316/CF8M (کلرید متوسط), دوبلکس (2205/CD3MN) برای کلرید شدید و استحکام بالا, فوق آستنیتی/ پایه نیکل برای محیط های شدید.
3. مسیر ریخته گری را انتخاب کنید بحرانی بودن هر قسمت: سرمایه گذاری / گریز از مرکز / HIP برای قطعات فشار / خستگی; شن و ماسه برای بزرگ, قطعات با استرس کمتر.
4. درمان پس از ریخته گری را مشخص کنید: آنیل راه حل, خاموش کردن, منفعل شدن, و هر HIP در صورت نیاز.
5. NDT را تعریف کنید & معیارهای پذیرش: رادیوگرافی/CT برای قطعات تحت فشار; UT برای ضخامت; رنگ نافذ برای ترک های سطحی.
6. پرداخت سطح & منفعل شدن: الکترو پولیش یا غیرفعال سازی سیتریک/نیتریک برای بهداشت/مقاومت در برابر خوردگی بحرانی.
7. طراحی برای قابلیت نگهداری: اجتناب از شکاف, اجازه زهکشی بدهد, برنامه ریزی دسترسی برای بازرسی و تعمیر.
8. نمونه بند تدارکات: درجه لیست (ASTM/EN), فرآیند ریخته گری, عملیات حرارتی, NDT مورد نیاز, استاندارد غیرفعال سازی (به عنوان مثال, ASTM A967), و نوع گواهی (در 10204).

11. نتیجه گیری

فولاد ضد زنگ ریخته گری به طور منحصر به فردی مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف پذیری ریخته گری را ترکیب می کند.

برای اجزایی که باید در برابر سیالات خورنده زنده بمانند, محیط های تهاجمی, یا نیاز به هندسه های داخلی یکپارچه دارند, ریخته گری ضد زنگ معمولا بهترین تعادل قابلیت اطمینان را فراهم می کند, قابلیت ساخت و هزینه چرخه عمر.

انتخاب آلیاژ مناسب, عمل درست ریخته گری و عملیات تعریف شده پس از ریخته گری، پتانسیل مواد را به عملکرد میدانی قابل اعتماد تبدیل می کند.

 

سوالات متداول

ریخته گری ضد زنگ همیشه بهترین انتخاب برای خدمات خورنده است?

نه همیشه. برای کاربردهای سبک یا حساس به هزینه، ممکن است فولاد کربنی با پوشش ترجیح داده شود.

اما برای کلرید ماندگار, محیط های شیمیایی یا با دمای بالا, ریخته گری ضد زنگ اغلب هزینه کل مالکیت کمتری دارد.

کدام ضد زنگ ریخته گری بهترین مقاومت کلریدی را دارد?

نمرات دوبلکس (به عنوان مثال, 2205 معادل ها) و درجه های فوق آستنیتی (بالا مو + ن) بهترین مقاومت در برابر حفره/شکاف را ارائه می دهد; از PREN به عنوان راهنما استفاده کنید.

نحوه مدیریت خطر خستگی در قطعات ضد زنگ ریختگی?

از طریق انتخاب فرآیند تخلخل را به حداقل برسانید (باسن, ریخته گری خلاء), بهداشت مذاب را کنترل کنید, پذیرش رادیوگرافی و طراحی را برای کاهش غلظت استرس مشخص کنید.

آیا قطعات ضد زنگ ریخته گری قابل بازیافت هستند?

بله، قراضه های ضد زنگ بسیار قابل بازیافت هستند و اغلب با ارزش بالایی بازیابی می شوند, پشتیبانی از دایره.

می توان فولاد ضد زنگ ریخته گری را جوش داد?

بله - اکثر نمرات (CF8, CF3M, cd4mcun) از طریق GTAW قابل جوش هستند (TIG) یا GMAW (من) با استفاده از پرکننده های منطبق (به عنوان مثال, ER316LMo برای CF3M).

آنیل محلول پس از جوش (1010-1120 درجه سانتی گراد, خاموشی) خطر خوردگی بین دانه ای را از بین می برد.

آهنربایی فولاد ضد زنگ ریخته گری شده است?

نمرات آستنیتی (CF8, CF3M) غیر مغناطیسی هستند (نفوذپذیری نسبی ≤1.005), آنها را برای تجهیزات MRI مناسب می کند.

فریتیک (CB30) و مارتنزیتی (ca15) گریدها فرومغناطیسی هستند, محدود کردن استفاده از آنها در محیط های حساس به مغناطیسی.