ریخته گری های فلزی کربن WCB چیست؟?

1. مقدمه

در صنایعی که در آن قدرت است, قابلیت اطمینان, و مقرون به صرفه تقاطع-مانند روغن & گاز, پتروشیمی, تولید برق, و زیرساخت های آب - ریخته گری های فولادی WCB WCB به عنوان ماده مورد نظر متمایز است.

WCB, که مخفف است Weldable Cast B Steel فولاد کربن, آلیاژ استیل بازیگران همه کاره و به طور گسترده استفاده می شود, مخصوصاً برای تولید مناسب است دریچه ها, پمپ ها, فلنج, و اجزای حاوی فشار.

تعریف شده توسط ASTM A216/A216M, WCB تعادل را ارائه می دهد استحکام مکانیکی, قابلیت جوشکاری, و مقاومت حرارتی.

بر خلاف موادی که در حین جامد شدن تحت تحولات eutectic قرار می گیرند, WCB یک ساختار قابل پیش بینی و همگن را حفظ می کند, کلید عملکرد مداوم در برنامه های مهم.

در این مقاله تجزیه و تحلیل 360 درجه از ریخته گری فولاد کربن WCB ارائه شده است,

بررسی اصول مادی آن, خصوصیات متالورژیکی, روش های تولید, خواص مکانیکی, کاربردهای صنعتی, و مقایسه با مواد جایگزین.

2. WCB چیست?

WCB, مخفف برای جوش قابلمه B - درجه بندی فولاد کربن, اشاره به درجه گسترده ای از فولاد ریخته گری است که در آن کربن عنصر اصلی آلیاژ است.

این ماده سنگ بنای اجزای حاوی فشار مانند است دریچه ها, فلنج, پمپ ها, و اتصالات, به ویژه در صنایعی که نیاز به قدرت قابل اعتماد دارند, سختی, و کارآیی ساختگی.

درک فولاد بازیگران

WCB متعلق به خانواده است فولاد بازیگران, که هستند آلیاژهای مبتنی بر آهن که بدون تحول eutectic محکم می شوند.

برخلاف چدن, که یک مخلوط eutectic را تشکیل می دهد و تمایل به شکننده بودن دارد, فولاد ریخته گری - از جمله WCB - باعث افزایش شکل پذیری, قابلیت جوشکاری, و مقاومت در برابر ضربه.

این ویژگی ها WCB را به عنوان مواد ترجیحی برای قطعات مورد نظر تبدیل می کند استرس مکانیکی پویا, دوچرخه سواری حرارتی, و عملیات جوشکاری.

تعیین و استفاده از مواد

تعیین "WCB" از ASTM A216/A216M, یک مشخصات استاندارد که حاکم است ریخته گری از فولاد کربن برای کاربردهای خدمات فشار در دمای بالا.

در میان سه درجه بیان شده -WCA (UNS J02502), WCB (UNS J02501),

و WCC (J02503 ایالات متحده)- wcb به عنوان رایج ترین درجه به دلیل آن شناخته شده است تعادل خصوصیات مکانیکی و مقرون به صرفه.

ASTM A216/A216M درجه فولاد کربن با یک نگاه

3. اصول متالورژیکی

برای درک کامل عملکرد ریخته گری های کربن WCB, باید بنیاد متالورژی را که حاکم بر رفتار مکانیکی و قابلیت اطمینان خدمات آنها است ، بررسی کند.

مواد ترکیب شیمیایی, ساختار, و پاسخ های تحول فاز تمام کار در کنار هم برای تعریف ویژگی های آن در هر دو حالت به عنوان ریخته گری و پردازش شده.

ترکیب شیمیایی

عنصر	دامنه معمولی (وزنی ٪)	تابع
کربن (سی)	0.25 – 0.30	قدرت و سختی را تقویت می کند; C بیش از حد قابلیت جوشکاری را کاهش می دهد.
منگنز (منگنز)	0.60 – 1.00	قدرت کششی و عملکرد گرم را بهبود می بخشد.
سیلیکون (و)	0.40 – 0.60	فولاد را اکسید می کند و فریت را تقویت می کند.
فسفر (پ)	≤ 0.04	کنترل شده برای جلوگیری از آغوش.
گوگرد (اس)	≤ 0.045	کوتاه بودن را به حداقل می رساند; محکم کنترل شده.
کروم (Cr), نیکل (در), مولیبدن (مو), مس (مس)	≤ 0.5 هر یک	مقاومت در برابر خوردگی و سخت بودن در برخی از انواع.

ریزساختار

در شرایط ریخته گری, فولاد WCB در درجه اول از یک تشکیل شده است ماتریس فریت, که سازش خوبی بین قدرت ارائه می دهد, شکل پذیری, و ماشین کاری.

• فریت به انعطاف پذیری و سختی کمک می کند.
• مروارید, مخلوط لایه ای از فریت و سیمانیت, قدرت و مقاومت در برابر سایش را تقویت می کند.

این میزان خنک کننده در حین استحکام به طور قابل توجهی بر اندازه دانه و توزیع فاز تأثیر می گذارد.

خنک کننده سریع ممکن است ریزساختار را اصلاح کند اما می تواند استرس های داخلی را القا کند, در حالی که خنک کننده کندتر ممکن است دانه های درشت و تفکیک بالقوه تولید کند.

علاوه بر این, غیر فلزی اجزاء (به عنوان مثال, اکسید, سولفیدهای) باید کنترل شود زیرا آنها می توانند عمر خستگی و کیفیت سطح را مختل کنند.

تحولات فاز و عملیات حرارتی

عملیات حرارتی یک نیاز استاندارد پس از پردازش برای فولاد WCB برای بهبود قوام مکانیکی و تسکین فشارهای داخلی از ریخته گری است. درمان های حرارتی معمولی شامل:

• عادی سازی (850-950 درجه سانتیگراد): اندازه دانه را اصلاح می کند و سختی را بهبود می بخشد.
• معتدل کردن (500-700 درجه سانتیگراد): تعادل سختی را تنظیم می کند.
• استرس تسکین (550-650 درجه سانتیگراد): استرس باقیمانده یا جوشکاری را به حداقل می رساند.

4. ریخته گری & تکنیک های پردازش

تولید ریخته گری از فولاد کربن WCB با کیفیت بالا در انتخاب تکنیک های مناسب ریخته گری و پس از پردازش.

با توجه به کاربرد گسترده WCB در اجزای مهم ایمنی مانند دریچه ها, پمپ ها, و فلنج,

فرآیند تولید باید از دقت بعدی اطمینان حاصل کند, صدای داخلی, و عملکرد مکانیکی بهینه.

روش های قالب قابل هزینه

ریخته گری شن و ماسه

ریخته گری شن و ماسه به دلیل انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن ، شایع ترین روش برای تولید اجزای WCB است. دو زیرگروه رایج شامل:

• ریخته گری شن و ماسه سبز: از شن و ماسه با خاک رس طبیعی استفاده می کند. در حالی که مقرون به صرفه و مناسب برای قطعات بزرگ است, ممکن است دقت پایان سطح کمتری داشته باشد.
• دارای رزین پیوند شده (بدون پخت) ریخته گری شن و ماسه: دقت بعدی و کیفیت سطح بهتر را ارائه می دهد.
  قالب های پیوند شده با رزین می توانند در برابر درجه حرارت بالاتر مقاومت کنند و ریخته گری های تمیزتری را تحویل دهند, آنها را برای بدنهای دریچه و قطعات نگهدارنده فشار ایده آل می کند.

ریخته گری سرمایه گذاری (موم گمشده)

این روش برای کوچکتر محفوظ است, اجزای پیچیده WCB که نیاز به تحمل محکم و اتمام سطح برتر دارند.

گرچه گرانتر, ریخته گری سرمایه گذاری امکان پذیر است شکل خالص یا شکل نزدیک به شکل تولید, کاهش نیاز به ماشینکاری گسترده.

روشهای قالب دائمی

ریخته گری گرانشی گاهی اوقات برای حجم تولید متوسط ​​قطعات WCB ساده تر استفاده می شود.
این روش در مقایسه با فرآیندهای قالب قابل هزینه ، کنترل بعدی و زمان چرخه سریعتر را ارائه می دهد. با این حال, از نظر پیچیدگی و اندازه بخشی محدود است.

تازگی & دبستان

طراحی اصلی در ریخته گری هندسه های داخلی ضروری است, مانند مسیرهای جریان سیال در دریچه ها. برای WCB, توجه ویژه لازم است:

• اجتناب کردن فرسایش اصلی از جریان آشفته هنگام ریختن.
• تضمین کردن تهویه گاز کافی برای کاهش تخلخل.
• طراحی سیستم های شیروانی و بالابر برای بهینه سازی تغذیه و به حداقل رساندن نقص انقباض.

درمان های بعد از ریخته گری

عملیات حرارتی برای بیشتر ریخته گری های WCB برای تقویت خصوصیات مکانیکی و تسکین فشارهای داخلی الزامی است:

• عادی سازی ساختار دانه را اصلاح می کند و یکنواختی را بهبود می بخشد.
• معتدل کردن سختی را با انعطاف پذیری متعادل می کند, به ویژه برای برنامه های تحت فشار بسیار مهم است.
• تسکین استرس فشارهای باقیمانده از جامد سازی و ماشینکاری را از بین می برد.

ماشینکاری عملیات حرارتی را دنبال می کند.

از آنجا که WCB سختی متوسط ​​و ماشینکاری خوب را نشان می دهد, عملیات معمولی شامل تراشکاری CNC, حفاری, نخ زنی, و آسیاب, به خصوص در مورد آب بندی و رابط های مفصل.

بهترین نکته تمرین: کمک هزینه های ماشینکاری برای ریخته گری WCB به طور معمول از 2 به 6 میلی متر, بسته به هندسه بخشی و کلاس تحمل ریخته گری.

5. مکانیکی & خواص فیزیکی

عملکرد مکانیکی و فیزیکی فولاد کربن WCB یک عامل اصلی در استفاده گسترده آن در کاربردهای صنعتی است.

رفتار مکانیکی آن را می توان از طریق ترکیب کنترل شده و عملیات حرارتی پس از ریخته گری تنظیم کرد, آن را به یک ماده همه کاره در بین اجزای مختلف بار و حاوی فشار تبدیل می کند.

استحکام کششی و تسلیم

ASTM A216 WCB ارائه می دهد ترکیبی متعادل از قدرت و انعطاف پذیری, برای قابلیت اطمینان ساختاری تحت بارگذاری استاتیک و پویا ضروری است.

• استحکام کششی: به طور معمول بین 485-655 MPa (70,000-95،000 psi).
• قدرت تسلیم: به طور کلی در درون سقوط می کند 250–285 MPa (36,000-41،000 psi).

این مقادیر بسته به میزان خنک کننده می توانند کمی متفاوت باشند, ضخامت بخش, و چرخه عملیات حرارتی پس از ریختگی اعمال می شود.

کشیدگی و انعطاف پذیری

فولاد بازیگران WCB به طور معمول نشان می دهد:

• کشیدگی در زمان استراحت: 18–22 ٪
• کاهش منطقه: تمام شد 30%, نشانگر شکل گیری خوب و جذب ضربه

این انعطاف پذیری باعث می شود WCB برای مؤلفه هایی که پالس فشار را تجربه می کنند مناسب باشد, ارتعاش, یا شوک مکانیکی.

چقرمگی ضربه (charpy v-notch)

یک مزیت مهم WCB ، سختی آن در دمای زیر آب است:

• در دمای اتاق: انرژی تأثیرگذاری > 30–35 j
• در دمای 0 درجه سانتیگراد (32درجه فارنهایت): هنوز حفظ می کند 25-30 j, بسته به کیفیت ریخته گری و پالایش دانه

توجه داشته باشید: برای کاربردهای سرماخوردگی یا سرماخوردگی, WCB ممکن است نیاز به اصلاح آلیاژ یا تعویض با فولادهای درجه حرارت پایین داشته باشد (به عنوان مثال, نمرات LCC یا LC1).

سختی

WCB به عنوان یک فولاد سخت و متوسط ​​طبقه بندی می شود:

• سختی برینل (HBW): به طور معمول 130-180 HB
• مقیاس راکول B: تقریباً. 70–85 HRB

بعد از عادی سازی و خلق و خوی, سختی برای مقاومت در برابر سایش کافی است بدون اینکه شکننده شود, مناسب برای بیشتر محیط های سایش استاتیک و متوسط.

خستگی و مقاومت خزش

• قدرت خستگی: به طور کلی 40-50 ٪ از استحکام کششی, یعنی, 190– 260 مگاپاسکال برای یک نمونه WCB معمولی.
• قدرت خزش: قابل قبول تا 450درجه سانتی گراد (842درجه فارنهایت), در بالای آن انتشار کربن و درشت دانه شروع به تخریب عملکرد مکانیکی می کند.

خصوصیات حرارتی و فیزیکی

اموال	ارزش معمولی
تراکم	7.85 g/cm³ (0.284 پوند/اینچ)
هدایت حرارتی	~ 43-50 w/m · k
ضریب انبساط حرارتی	12.0 x 10-6 /°C (20-300 درجه سانتیگراد)
ظرفیت حرارتی خاص	~ 0.46 kJ/kg · k
مقاومت الکتریکی	~ 0.15 میکروگرم · متر

6. برنامه های کاربردی & دیدگاه های صنعت

به دلیل جوشکاری عالی آن, خصوصیات مکانیکی متعادل, و سازگاری با محیط های مختلف تولیدی,

فولاد کربن WCB به طور گسترده به عنوان یک ماده قابل اعتماد در چندین صنایع پر تقاضا شناخته می شود.

دریچه ها و محرک ها

یکی از برجسته ترین کاربردهای ریخته گری WCB در دریچه و محرک بخش, به خصوص در روغن, گاز, و صنایع پتروشیمی.

دروازه, کره, بررسی کردن, و دریچه های توپ تولید شده از WCB پیشنهاد:

• مقاومت با فشار بالا, مناسب برای سیستم هایی که در بالا کار می کنند 1,000 psi.
• ثبات ابعادی عالی, برای آب بندی عملکرد ضروری است.
• قابلیت تعمیر جوش, اجازه نگهداری از میدان و چرخه عمر طولانی.

بینش صنعت: تمام شد 60% دریچه های صنعتی برای خطوط لوله نفتی میانی در آمریکای شمالی از ASTM A216 WCB ساخته شده است, با توجه به داده های بررسی تولید کننده شیر (2023).

پمپ ها و فلنج ها

ریخته گری های WCB نیز به طور گسترده ای در آن استفاده می شود پمپ های گریز از مرکز, پروانه ها, و فلنج هایی که حمل و نقل سیال را در گیاهان صنعتی مدیریت می کنند.

مطلوب آنها سیالیت ریخته گری و مقاومت در برابر خوردگی (با روکش یا آستر) آنها را برای ایده آل برای:

• سیستم های آب پردازش
• حلقه های خنک کننده در نیروگاه ها
• دست زدن به دوغاب شیمیایی

تولید برق و زیرساخت های آب

در نیروهای حرارتی و سیستم های آب شهری, اجزای WCB در:

• ایستگاه های دیگ بخار
• اجسام دریچه بخار
• اتصالات و اتصالات لوله

7. مقایسه با مواد جایگزین

هنگام انتخاب مواد برای حفظ فشار یا اجزای ساختاری,

فولاد کربن WCB اغلب در برابر مواد جایگزین مانند ریخته گری از جنس استنلس استیل مقایسه می شود, آهن, و فولاد کربن جعلی.

8. نتیجه گیری

ریخته گری فولاد کربن WCB باقی مانده است ماده اصلی در تولید صنعتی, ارائه دهنده قدرت مکانیکی قابل اعتماد, جوش پذیری خوب, و زنده ماندن اقتصادی.

تعریف شده تحت ASTM A216, WCB طیف گسترده ای از فرآیندهای ریخته گری را پشتیبانی می کند و از استانداردهای بازرسی و کیفیت تثبیت شده پشتیبانی می شود.

در حالی که انتخاب بهینه برای محیط های خورنده یا شدید نیست, WCB در خود بی نظیر است تطبیق پذیری, در دسترس بودن, و مقرون به صرفه بودن.

همانطور که الزامات طراحی تکامل می یابد و فناوری ریخته گری پیشرفت می کند, WCB همچنان نقش مهمی در دوام مهندسی دارد, مقیاس پذیر, و اجزای با کارایی بالا در صنایع.

این در صورت نیاز به کیفیت بالا ، انتخاب مناسبی برای نیازهای تولیدی شما است WCB فولاد کربنی محصولات ریخته گری.

امروز با ما تماس بگیرید!

 

مرجع مقاله:https://www.steel-foundry.com/wcb-carbon-steel-casting-product/