Valun ruostumattoman teräksen ominaisuudet

Valun ruostumattoman teräksen ominaisuudet

Sisällys show

1. Esittely

Valetut ruostumattomat teräkset yhdistävät korroosionkestävyyden, hyvä mekaaninen lujuus ja valukyky monimutkaisiin muotoihin.

Niitä käytetään korroosiopaikoissa, lämpötila, tai hygieniavaatimukset estävät tavalliset hiiliteräkset ja joissa monimutkaisen geometrian valmistaminen muokatusta levystä olisi kallista tai mahdotonta.

Suorituskyky riippuu seosaineperheestä (austeniittista, dupleksi, ferriittinen, martensiittista, sade-kovettuminen), valumenetelmä, lämpökäsittely ja laadunvalvonta.

Oikea spesifikaatio ja prosessin ohjaus ovat välttämättömiä haurastumisvaiheiden ja valuvirheiden välttämiseksi, jotka voivat tehdä tyhjäksi metallin luontaiset edut.

2. Ydin määritelmä & Valun ruostumattoman teräksen luokitus

Ydinmääritelmä – mitä tarkoitamme "valetulla ruostumattomalla teräksellä"

Heittää ruostumaton teräs tarkoittaa kromia sisältäviä rautaseoksia, jotka valmistetaan kaatamalla sulaa metalliseosta muottiin ja antamalla sen jähmettyä, sitten viimeistely ja lämpökäsittely tarpeen mukaan.

Määrittelevä ominaisuus, joka tekee niistä "ruostumattomia", on riittävä kromipitoisuus (ja usein muita seosaineita) muodostaa ja ylläpitää jatkuvaa, itsekorjautuva kromioksidi (Cr2O3) kalvo, joka vähentää dramaattisesti yleistä korroosiota.

Valukappaleita käytetään monimutkaisissa geometrioissa, kiinteät ominaisuudet (kohdat, pomo, kylkiluut), tai valun taloudelliset edut ovat suuremmat kuin muokatun valmistuksen edut.

Valetut ruostumattomasta teräksestä valmistetut autonosat
Valetut ruostumattomasta teräksestä valmistetut autonosat

Perhekohtainen yhteenveto (taulukko)

Perhe Keskeiset metalliseokset (ASTM A351) Keskeiset vahvuudet Tyypillisiä käyttötarkoituksia
Austeniittinen CF8, CF8M, CF3, CF3M Erinomainen sitkeys ja sitkeys; erittäin hyvä yleinen korroosionkestävyys; hyvä suorituskyky matalissa lämpötiloissa; helppo valmistaa ja hitsata Pumppu & venttiilirungot, saniteettilaitteet, ruoka & farmaseuttiset komponentit, yleinen kemiallinen palvelu, kryogeeniset varusteet
Dupleksi (ferriitti + austeniitit) CD3MN, CD4MCu (duplex-valettu vastineet) Korkea myötö ja vetolujuus; erinomainen piste-/rakovastus (korkea PREN); parantunut vastustuskyky kloridi SCC:lle; hyvä sitkeys Merellä & merenalainen laitteisto, öljy & kaasuventtiilit ja pumput, merivesipalvelu, erittäin rasitetut syövyttävät komponentit
Ferriittinen CB30 Hyvä jännityskorroosionkestävyys valituissa ympäristöissä; pienempi lämpölaajenemiskerroin kuin austeniittiset; magneettinen Pako-/virtausosat, kemialliset liitososat, komponentit, joissa vaaditaan kohtalaista korroosionkestävyyttä ja magnetismia
Martensiittinen
CA15, Ca6nm Lämpökäsitelty korkeaan lujuuteen ja kovuuteen; hyvä kulutus- ja hankauskestävyys kovettuna; hyvä väsymislujuus HT:n jälkeen Akselit, venttiilin/akselin osat, kuluvia osia, sovellukset, jotka vaativat suurta kovuutta ja mittapysyvyyttä
Sade-kovettuminen (PHE) & Superausteniittista (erilaisia ​​patentoituja / vakiomuotoisia PH-valulaatuja; superausteniittiset vastineet korkealla Mo/N:llä) Erittäin korkea saavutettavissa oleva lujuus ikääntymisen jälkeen (PHE); superausteniittiset materiaalit antavat poikkeuksellisen pistesyöpymisen/rakojen kestävyyden ja kestävyyden koville kemiallisille aineille Erikoislujat komponentit, vakavissa syövyttävissä ympäristöissä (ESIM., aggressiivinen kemiallinen käsittely), arvokkaat prosessilaitoksen laitteet

Nimeämiskäytännöt & yleiset valulajit (käytännön huomautus)

  • Valettu ruostumaton laatuja käytetään usein valumerkinnät muotoiltujen numeroiden sijaan (esimerkiksi: CF8 ≈ 304, CF8M ≈ 316 vastaavia monissa eritelmissä).
    Nämä valukoodit ja metalliseosten nimet vaihtelevat vakiojärjestelmän mukaan (ASTM, Sisä-, Hän, jne.).
  • "CF" / "CA" / "CD" etuliitteet ovat tyypillisiä joissakin standardeissa osoittamaan valettuja austeniittisia/ferriittisiä/dupleksiryhmiä; valmistajat voivat myös käyttää omistusnimiä.
    Määritä aina molemmat kemiallinen alue ja ja mekaaninen/lämpökäsittelyvaatimus hankinta-asiakirjoissa epäselvyyksien välttämiseksi.

3. Metallurgia ja mikrorakenne

Seosperheet ja niiden ominaispiirteet

  • Austeniittinen (ESIM., 304, 316, CF8/CF3 vastineet valussa): kasvokeskeinen kuutio (FCC) nikkelillä stabiloitu rautamatriisi (tai typpeä).
    Erinomainen sitkeys ja sitkeys, erinomainen yleinen korroosionkestävyys; herkkä kloridipistekorroosiolle ja jännityskorroosiohalkeilulle (SCC) joissakin ympäristöissä.
  • Dupleksi (ESIM., 2205-tyyppi valettu vastineet): suunnilleen yhtä suuri ferriitti (vartalokeskeinen kuutio, BCC) + austeniittifaasit.
    Voimakkuus, ylivoimainen pistesyöpymis-/rakovastus ja parempi SCC-kestävyys kuin austeniittisilla, koska kromivapaa vyöhyke muodostuu vähemmän; vaatii jäähdytyksen hallinnan hauraiden faasien välttämiseksi.
  • Ferriittinen: enimmäkseen BCC-kromi-stabiloitu; parempi jännityskorroosiokyky joissakin ympäristöissä, alempi sitkeys alhaisessa lämpötilassa austeniittisiin verrattuna.
  • Martensiittinen: lämpökäsiteltävissä, voidaan tehdä erittäin vahvaksi ja kovaksi, kohtalainen korroosionkestävyys verrattuna austeniittiseen ja dupleksiin; käytetään kulutusta kestäviin valuosiin.
  • Sade-kovettuva (PHE): seokset, jotka voidaan ikääntyä karkaistua (Ni-pohjaiset tai ruostumattomat PH-laadut), tarjoaa korkean lujuuden ja kohtuullisen korroosionkestävyyden.

Kriittiset mikrorakenneongelmat

  • Karbidisaostus (M23C6, M₆C) ja sigma (eräs) vaihe muodostumista tapahtuu, kun valukappaleita pidetään liian kauan 600–900 °C:n lämpötilassa (tai jäähtyy hitaasti sen läpi).
    Nämä hauraat, runsaasti kromia sisältävät faasit kuluttavat kromin matriisia ja vähentävät sitkeyttä ja korroosionkestävyyttä.
  • Intermetallit ja inkluusiot (ESIM., silisidit, sulfidit) voivat toimia halkeilun käynnistäjinä.
  • Erottelu (kemiallinen epätasaisuus) on ominaista valulle ja se on minimoitava sulatuksen ja jähmettymisen ohjauksella ja joskus homogenointilämpökäsittelyillä.

4. Valun ruostumattoman teräksen fysikaaliset ominaisuudet

Omaisuus Tyypillinen arvo (noin) Muistiinpanot
Tiheys 7.7 - 8.1 g·cm⁻³ Vaihtelee hieman seostuksen mukaan (austeniittista ~7,9)
Sulamisalue ~1370 – 1450 ° C (seoksesta riippuvainen) Valettavuus ohjaa likvidus-solidus -sarjaa
Youngin moduuli (E) ≈ 190 - 210 GPA Verrattavissa ruostumattomasta teräksestä valmistettujen perheiden kesken
Lämmönjohtavuus 10 - 25 W·m⁻¹·K⁻¹ Matala verrattuna kupariin/alumiiniin; duplex hieman korkeampi kuin austeniittinen
Lämpölaajenemiskerroin (CTE) 10–17 × 10⁻⁶ K⁻¹ Austeniittiset korkeammat (~16-17); duplex ja ferriittinen alempi
Sähkönjohtavuus ≈1–2 × 10⁶ S·m⁻¹ Matala; ruostumaton teräs on paljon vähemmän johtavaa kuin kupari tai alumiini
Tyypillinen vetolujuus (valettu) Austeniittinen: ~350-650 MPa; Dupleksi: ~600-900 MPa; Martensiittinen: jopa 1000+ MPA Laajat valikoimat - riippuu seosaineluokasta, lämmönkäsittely, ja vikoja
Tyypillinen myötöraja (valettu) Austeniittinen: ~150-350 MPa; Dupleksi: ~350-700 MPa Duplex-laaduilla on korkea saanto kaksivaiheisen mikrorakenteen ansiosta
Kovuus (HB) ~150 – 280 HB Martensiittiset ja saostuskovettumat korkeammat

Yllä olevat arvot ovat edustavia suunnittelualueita. Tarkista aina tietyn laadun toimittajan tiedot, valureitti ja lämpökäsittelytila.

5. Sähköinen & Valun ruostumattoman teräksen magneettiset ominaisuudet

  • Sähkövastus: Austeniittiset valetut ruostumattomat teräkset (CF8, CF3M) on korkea vastus (700–750 nΩ·m 25°C:ssa)–3x korkeampi kuin valettu hiiliteräs (200 nΩ·m).
    Tämä tekee niistä soveltuvia sähköeristyssovelluksiin (ESIM., muuntajien kotelot).
  • Magnetismi: Austeniittiset arvot (CF8, CF3M) are ei-magneettinen (suhteellinen läpäisevyys μ ≤1,005) FCC-rakenteensa vuoksi – kriittistä lääkinnällisille laitteille (ESIM., MRI-yhteensopivat komponentit) tai elektronisia koteloita.
    Ferriittinen (CB30) ja martensiittista (CA15) arvot ovat ferromagneettisia, rajoittaa niiden käyttöä magneettisille herkissä ympäristöissä.

6. Valuprosessit ja niiden vaikutus ominaisuuksiin

Yleiset ruostumattoman teräksen valureitit:

Investment Casting Duplex ruostumattomasta teräksestä valmistettu juoksupyörä
Investment Casting Duplex ruostumattomasta teräksestä valmistettu juoksupyörä
  • Hiekkavalu (vihreä hiekka, hartsi hiekkaa): joustava suurille tai monimutkaisille osille.
    Karkeampi mikrorakenne ja suurempi huokoisuusriski, ellei sitä valvota. Sopii useisiin pumppurungoihin ja suuriin venttiileihin.
  • Investointi (kadonnut vaha) valu: erinomainen pintakäsittely ja mittatarkkuus; käytetään usein pienempiin, monimutkaiset osat, jotka vaativat tiukkoja toleransseja.
  • Keskipakovalu: tuottaa ääntä, hienorakeiset lieriömäiset osat (putket, hihat) suunnatulla jähmettymisellä, joka minimoi sisäiset viat.
  • Kuori ja tyhjiövalu: parannettu puhtaus ja vähemmän kaasun juuttumista kriittisiin sovelluksiin.

Prosessi vaikuttaa:

  • Jäähdytysnopeus vaikuttaa dendriittiväliin; nopeampi jäähdytys (investointi, keskipako-) → hienompi mikrorakenne → yleensä paremmat mekaaniset ominaisuudet.
  • Sulatteen puhtaus ja kaatoharjoitus määrittää inkluusio- ja bifilmitasot, jotka vaikuttavat suoraan väsymiseen ja vuotojen tiiviyteen.
  • Suunnattu jähmettyminen ja nouseva muotoilu minimoi kutistuvia onteloita.

7. Valun ruostumattoman teräksen mekaaniset ominaisuudet

Vahvuus ja sitkeys

  • Austeniittiset valut: hyvä sitkeys ja sitkeys; UTS tyypillisesti sadan MPa:n puolivälissä; sitkeys korkea (venymä usein 20–40 % valussa 316L, kun vikoja ei ole).
  • Duplex-valut: suurempi tuotto ja UTS ferriitin ansiosta + austeniitit; tyypillinen UTS ~600–900 MPa, tuotto usein >350 MPA.
  • Martensiittiset/PH-valut: voi saavuttaa erittäin korkean UTS:n ja kovuuden, mutta heikentyneellä sitkeydellä.

Väsymys

  • Väsymys elämä on erittäin herkkä valuvirheisiin: huokoisuus, sulkeumat, pinnan karheus ja kutistuminen ovat yleisiä halkeilun alkutekijöitä.
    Pyöriville tai syklisille kuormille, matalahuokoiset prosessit, ammut, Lonkka (isostaattinen kuumapuristus), ja pintatyöstöä käytetään yleisesti parantamaan väsymissuorituskykyä.

Rypyminen ja kohonnut lämpötila

  • Joitakin ruostumattomia laatuja (erityisesti korkeaseosteiset ja duplex) säilyttää voimansa korkeissa lämpötiloissa; Pitkäaikainen virumiskyky on kuitenkin sovitettava metalliseoksen ja odotetun käyttöiän mukaan.
    Karbidi/σ-faasisaostuminen lämpöaltistuksen alaisena voi merkittävästi vähentää virumista ja sitkeyttä.

8. Lämmönkäsittely, mikrorakenteen ohjaus ja vaihestabiilisuus

Ratkaisu (tyypillinen)

  • Tarkoitus: liuottaa ei-toivotut sakat ja palauttaa tasaisen austeniittisen/ferriittisen matriisin; palauttaa korroosionkestävyyden palauttamalla kromi kiinteäksi liuokseksi.
  • Tyypillinen järjestelmä: lämmitä sopivaan liuoslämpötilaan (usein 1 040–1 100 °C monille austeniittisille aineille), pidä homogenoituaksesi, sitten nopea sammutus ratkaistujen elementtien säilyttämiseksi. Tarkka lämpötila/aika riippuu laadusta ja osan paksuudesta.
  • Varoitus: upokkaan ja osan koko rajoittavat saavutettavissa olevia sammutusnopeuksia; raskaat osat saattavat vaatia erityistoimenpiteitä.

Ikääntyminen ja sademäärä

  • Dupleksi ja martensiittista arvosanat voidaan ikääntyä omaisuuden valvontaa varten; ikääntymisen/ajan ja lämpötilan ikkunoiden tulee välttää sigmaa ja muita haitallisia vaiheita.
  • Ylivanheneminen tai sopimattomat lämpöhistoriat tuottavat karbideja ja sigmaa, jotka haurastuvat ja vähentävät korroosionkestävyyttä.

Sigmafaasin ja kromin ehtymisen välttäminen

  • Ohjaa jäähdytystä herkän lämpötila-alueen läpi, Vältä pitkäaikaista pitoa välillä ~600–900 °C, ja käytä jälkihitsausta tai liuoshehkutusta tarvittaessa.
    Materiaalin valinta ja lämpökäsittelysuunnittelu ovat tärkeimmät puolustuskeinot.

9. Korroosionkestävyys – Valun ruostumattoman teräksen ydinetu

Korroosionkestävyys on tärkein syy, miksi insinöörit valitsevat ruostumattoman teräksen.

Toisin kuin monet rakennemetallit, jotka ovat riippuvaisia ​​suurista pinnoitteista tai uhrautuvasta suojasta, ruostumattomat teräkset saavat kestävän ympäristön kestävyyden kemiansa ja pintareaktiivisuutensa ansiosta.

Valun ruostumattoman teräksen ominaisuudet
Valun ruostumattoman teräksen ominaisuudet

Kuinka ruostumattomat teräkset kestävät korroosiota – passiivikalvokonsepti

  • Passiivinen suojaus: Seoksessa oleva kromi reagoi hapen kanssa muodostaen ohuen, jatkuva kromioksidikerros (Cr2O3).
    Tämä kalvo on vain nanometriä paksu, mutta se on erittäin tehokas: se vähentää ionien kuljetusta, estää anodisen liukenemisen, ja – mikä tärkeintä – on itsensä parantavaa vaurioituneena, jos happea on saatavilla.
  • Seoksen synergia: Nikkeli, molybdeeni ja typpi stabiloivat matriisia ja parantavat passiivikalvon vastustuskykyä paikallista hajoamista vastaan (varsinkin kloridiympäristöissä).
    Passiivikalvon vakaus on siis seurausta kemiasta, pinnan kunto, ja paikallinen ympäristö.

Valettujen ruostumattomien terästen korroosiomuodot

Todennäköisten vikatilojen ymmärtäminen keskittyy materiaalien valintaan ja suunnitteluun:

  • Yleinen (yhtenäinen) korroosio: Harvinainen oikein seostetulle ruostumattomalle teräkselle useimmissa teollisuusympäristöissä – passiivinen kalvo pitää tasaisen häviön erittäin alhaisena.
  • Korroosio: Lokalisoitu, usein pieniä ja syviä kuoppia, jotka syntyvät, kun passiivinen kalvo hajoaa paikallisesti (kloridit ovat klassinen initiaattori). Pistäminen voi olla kriittinen, koska pienet viat tunkeutuvat nopeasti.
  • Rakokorroosio: Esiintyy suojattujen rakojen sisällä, joissa happi loppuu; happigradientti edistää paikallista happamoitumista ja kloridipitoisuutta, heikentää passiivisuutta rakon sisällä.
  • Jännityskorroosiohalkeilu (SCC): Hauras halkeilumekanismi, joka vaatii herkän metalliseoksen (yleisesti austeniittista ruostumatonta terästä kloridiympäristöissä), vetolujuus, ja tietty ympäristö (lämmin, kloridipitoinen). SCC voi ilmaantua yhtäkkiä ja katastrofaalisesti.
  • Mikrobivaikutteinen korroosio (MIC): Biofilmit ja mikrobien aineenvaihdunta (ESIM., sulfaattia vähentäviä bakteereja) voi tuottaa paikallisia kemikaaleja, jotka hyökkäävät ruostumattomia valukappaleita vastaan, erityisesti pysähtyneissä tai vähävirtaisissa rakoissa.
  • Eroosio-korroosio: Mekaanisen kulumisen ja kemiallisen vaikutuksen yhdistelmä, usein missä suuri nopeus tai törmäys irrottaa suojakalvon ja paljastaa tuoreen metallin.

Seostuksen rooli – mitä määritellä ja miksi

Tietyt elementit vaikuttavat voimakkaasti paikalliseen korroosionkestävyyteen:

  • Kromi (Cr): Passiivisuuden perusta; vähimmäissisältö määrittelee "ruostumattoman" käyttäytymisen.
  • Molybdeini (MO): Erittäin tehokas piste- ja rakojen vastustuskyvyn lisäämisessä – välttämätön meriveden ja kloridin huoltoon.
  • Typpi (N): Vahvistaa austeniittia ja parantaa huomattavasti pistesyöpymiskestävyyttä (tehokkaita pieniä lisäyksiä).
  • Nikkeli (Sisä-): Stabiloi austeniittia ja tukee sitkeyttä ja sitkeyttä.
  • Kupari, volframi, Nb/Ti: Käytetään erikoisseoksissa niche-ympäristöihin.

Hyödyllinen vertailuindeksi on Pitting Resistance Equivalent Number (Puu):

PREN=%Cr+3,3×%Mo+16×%N

Tyypillinen PREN (pyöristetty, edustaja):

  • 304 / CF8~19 (alhainen pistesyöpymisvastus)
  • 316 / CF8M~24 (kohtalainen)
  • Dupleksi 2205 / CD3MN~ 35 (korkea)
  • Superausteniittista (ESIM., korkea-Mo / 254SMO vastineet)~40-45 (erittäin korkea)

Käytännön sääntö: suurempi PREN → parempi vastustuskyky kloridin aiheuttamaa piste-/rakokorroosiota vastaan. Valitse altistumisen vakavuuteen verrannollinen PREN.

Ympäristölliset ajurit – mikä saa ruostumattoman teräksen epäonnistumaan

  • Kloridit (merisuihke, jäänpoistosuolat, kloridia sisältävät prosessivirrat) ovat hallitseva ulkoinen uhka - ne edistävät pistelyömistä, rakokorroosio ja SCC.
  • Lämpötila: Korkeat lämpötilat nopeuttavat kemiallista hyökkäystä ja SCC-herkkyyttä; kloridin yhdistelmä + kohonnut lämpötila on erityisen aggressiivinen.
  • Stagnaatio & rakoja: Alhainen happipitoisuus ja suljetut tilat keskittyvät aggressiiviset ionit ja tuhoavat paikallisen passiivisuuden.
  • Mekaaninen jännitys: Vetojännitykset (jäännös tai käytetty) ovat välttämättömiä SCC:lle. Suunnittelu ja stressinpoisto vähentävät riskejä.
  • Mikrobien elämä: Biofilmit muokkaavat paikallista kemiaa; MIC on erityisen tärkeä märkänä, huonosti huuhdeltu järjestelmä.

Design & spesifikaatiostrategiat korroosionkestävyyden maksimoimiseksi

  1. Oikean arvosanan valinta: Yhdistä PREN/kemia altistumiseen – esim., 316 kohtalaisille klorideille, dupleksi / korkea-Mo-laadut merivettä tai kloridia sisältäville prosessivirroille.
  2. Hallitse lämpöhistoriaa: Edellyttää liuoksen hehkutusta + sammuttaa missä on osoitettu; määritä maksimijäähdytysajat σ-muodostusikkunassa duplex-laaduille.
  3. Pinnan laatu: Määritä pinnan viimeistely, sähkökiillotus tai mekaaninen kiillotus saniteetti- tai korkean kuoppariskin aiheuttaville komponenteille; sileämmät pinnat vähentävät kuopan alkamista.
  4. Yksityiskohdat halkeamien välttämiseksi: Suunnittelu poistaa tiukat halkeamat, viemäröinti ja tarkastuskäynti. Käytä tiivistettä, tiivisteet ja oikea kiinnikkeiden valinta silloin, kun liitokset ovat välttämättömiä.
  5. Hitsausharjoitus: Käytä yhteensopivia/yliseostettuja täyteainemetalleja, ohjata lämmöntuottoa, ja määritä PWHT tai passivointi tarpeen mukaan. Suojaa hitsit hitsauksen jälkeiseltä herkistymiseltä.
  6. Dielektrinen eristys: Eristä ruostumattomat osat sähköisesti erilaisista metalleista estääksesi korroosion galvaanisen kiihtyvyyden.
  7. Pinnoitteet & vuoraukset: Kun ympäristö ylittää jopa korkeaseosteisen kyvyn, käytä polymeeri/keraamisia vuorauksia tai verhouksia ensimmäisenä rivinä (tai varmuuskopiona) — mutta älä luota pelkästään pinnoitteisiin kriittisen eristämisen kannalta ilman tarkastusmääräyksiä.
  8. Vältä vetojännitystä SCC-herkissä ympäristöissä: Vähennä suunnittelun rasituksia, käytä puristuspintakäsittelyjä (ammut), ja ohjata käyttökuormia.

10. Valmistus, Liittyy, ja korjaus

Korkeatarkkuuksiset kadonneet vahaosat ruostumattomasta teräksestä
Korkeatarkkuuksiset kadonneet vahaosat ruostumattomasta teräksestä

Hitsaus

  • Valetut ruostumattomat teräkset ovat yleensä hitsattava, mutta huomiota tarvitaan:
    • Sovita täytemetalli perusseokseen tai valitse korroosionkestävämpi täyteaine galvaanisten vaikutusten välttämiseksi.
    • Joidenkin martensiittisten laatujen esilämmitys ja väliohjaus kovuuden ja halkeiluriskin hallitsemiseksi.
    • Hitsauksen jälkeinen liuoshehkutus Sitä tarvitaan usein austeniittisille ja duplex-täyteaineille korroosionkestävyyden palauttamiseksi ja jäännösjännityksen vähentämiseksi.
    • Vältä hidasta jäähdytystä, joka voi tuottaa σ-vaiheen.

Koneistus

  • Työstettävyys vaihtelee: austeniittiset ruostumattomat teräkset kovettuvat ja vaativat teräviä työkaluja ja sopivia nopeuksia; duplex-laadut leikkaavat joissakin tapauksissa paremmin suuremman lujuuden vuoksi. Käytä asianmukaista jäähdytysnestettä ja leikkausparametreja.

Pinnan viimeistely

  • Peittaus ja passivointi palauttavat kromioksidin ja poistavat vapaat rauta-epäpuhtaudet.
    Sähkökemiallinen kiillotus tai mekaaninen viimeistely parantaa puhtautta, vähentää rakokohtia ja parantaa korroosionkestävyyttä.

11. Taloudellinen, elinkaaren ja kestävyyden näkökohdat

  • Maksaa: Valetun ruostumattoman teräksen raaka-ainekustannukset ovat korkeammat kuin hiiliteräksen ja alumiinin, ja valu vaatii korkeampia sulamislämpötiloja ja tulenkestäviä kustannuksia.
    Kuitenkin, käyttöiän pidentäminen ja huollon vähentäminen syövyttävissä ympäristöissä voivat oikeuttaa palkkion.
  • Elinkaari: pitkä käyttöikä syövyttävissä ympäristöissä, pienempi vaihtotiheys ja kierrätettävyys (ruostumattoman teräksen romun arvo on korkea) parantaa elinkaaritaloutta.
  • Kestävyys: ruostumattomat seokset sisältävät strategisesti tärkeitä elementtejä (Cr, Sisä-, MO); vastuullinen hankinta ja kierrätys ovat tärkeitä.
    Alkutuotantoon tarvittava energia on korkea, mutta ruostumattoman teräksen kierrätys vähentää merkittävästi kehon energiaa.

12. Vertaileva analyysi: Valettu ruostumaton teräs vs. Kilpailijat

Omaisuus / Näkökohta Valettu ruostumaton teräs (tyypillinen) Valettu alumiini (A356-T6) Valurauta (Harmaa / Herttuat) Valetut nikkelilejeeringit (ESIM., Inconel valulaadut)
Tiheys 7.7–8,1 g·cm⁻³ 2.65–2,80 g·cm⁻³ 6.8–7,3 g·cm⁻³ 8.0–8,9 g·cm⁻³
Tyypillinen UTS (valettu) Austeniittinen: 350–650 MPa; Dupleksi: 600-900 MPa 250-320 MPa Harmaa: 150-300 MPa; Herttuat: 350-600 MPa 600-1200+ MPa
Tyypillinen tuottovoima 150–700 MPa (kaksipuolinen korkea) 180–260 MPa Harmaa matala; Herttuat: 200–450 MPa 300-900 MPa
Pidennys Austeniittinen: 20–40%; Dupleksi: 10–25 % 3–12 % Harmaa: 1–10 %; Herttuat: 5–18 % 5–40% (seosta riippuvainen)
Kovuus (HB) 150-280 HB 70-110 HB Harmaa: 120-250 HB; Herttuat: 160-300 HB 200-400 HB
Lämmönjohtavuus
10–25 W/m·K 100–180 W/m·K 35–55 W/m·K 10–40 W/m·K
Korroosionkestävyys Erinomainen (arvosta riippuvainen) Hyvä (oksidikalvo; pisaroita klorideissa) Huono (ruostuu nopeasti, ellei pinnoiteta) Erinomainen jopa äärimmäisissä kemiallisissa tai korkeissa lämpötiloissa
Suorituskyky korkeassa lämpötilassa Hyvä; riippuu seoksesta (duplex/austeniittiset vaihtelevat) Rajoitettu yli ~150–200 °C Kohtuullinen; jotkut arvosanat sietävät korkeampia lämpötiloja Erinomainen (suunniteltu >600–1000 °C huolto)
Kestävyys (monimutkaisuus, ohut seinät) Hyvä; korkea sulamislämpötila, mutta monipuolinen Erinomainen (ylivoimainen juoksevuus) Hyvä (hiekkavaluystävällinen) Kohtuullinen; vaikeampaa; korkea sulamislämpötila
Huokoisuus / Väsymysherkkyys Kohtuullinen; HIP/HT paranee Kohtuullinen; huokoisuus vaihtelee prosessin mukaan Harmaa vähäinen väsymys; sitkeämpi Matala tyhjiövalettuina tai HIP-valettuina
Konettavuus Kohtuullinen köyhille (työkarkaistuminen joillakin luokilla) Erinomainen Reilu Huono (kova, intensiivistä työkalujen kulutusta)
Hitsaus / Korjattavuus
Yleensä hitsattavissa menetelmillä Hyvä kunnollisella täyteaineella Muovattava hitsattava; harmaa tarvitsee hoitoa Hitsattava, mutta kallis & menettelyherkkä
Tyypilliset sovellukset Pumput, venttiilit, meren-, kemikaali-, ruoka/apteekki Kotelot, autoosat, jäähdytyslevyt Koneet, putket, moottorilohkot, raskaat pohjat Turbiinit, petrokemian reaktorit, äärimmäisen korroosio/korkealämpötilaiset osat
Suhteellinen materiaali & Käsittelykustannukset Korkea Keskipitkä Matala Erittäin korkea
Keskeiset edut Erinomainen korroosio + Hyvä mekaaninen lujuus; laaja valikoima Kevyt, hyvä lämpösuorituskyky, alhaiset kustannukset Alhaiset kustannukset, hyvä vaimennus (harmaa) ja hyvä voima (Herttuat) Äärimmäinen korroosio + korkean lämpötilan kyky
Tärkeimmät rajoitukset Maksaa, sulata puhtaus, vaatii kunnollisen HT:n Alempi jäykkyys & väsymysvoima; galvaaninen riski Raskas; syövyttää, ellei pinnoiteta Erittäin kallista; erikoisvaluprosessit

13. Johtopäätökset

Valetulla ruostumattomalla teräksellä on ainutlaatuinen ja strategisesti tärkeä asema rakenne- ja korroosionkestävien valumateriaalien joukossa.

Yksittäinen ominaisuus ei määrittele sen arvoa, mutta korroosionkestävyyden synergistisellä yhdistelmällä, mekaaninen lujuus, lämmönkestävyys, monipuolisuus metalliseossuunnittelussa, ja yhteensopivuus monimutkaisten valugeometrioiden kanssa.

Koko suorituskyvyn arvioituna, luotettavuus, ja elinkaarimittarit, Valettu ruostumaton teräs on jatkuvasti osoittautunut tehokkaaksi ratkaisuksi vaativiin teollisuusympäristöihin.

Kaiken kaikkiaan, Valettu ruostumaton teräs erottuu erittäin kestävänä, monipuolinen, ja luotettava materiaalivalinta korroosionkestävyyttä vaativille aloille, mekaaninen kestävyys, ja tarkkuusvalettavuus.

 

Faqit

Valettu ruostumaton yhtä korroosionkestävä kuin muokattu ruostumaton?

Se voi olla, mutta vain jos valu kemia, mikrorakenne ja lämpökäsittely täyttävät samat standardit.

Valukappaleilla on enemmän mahdollisuuksia erottumiseen ja saostumiseen; liuoshehkutusta ja nopeaa jäähdytystä tarvitaan usein täyden korroosionkestävyyden palauttamiseksi.

Kuinka vältän sigma-vaiheen valuissa?

Vältä pitkiä pitoa välillä ~600–900 °C; suunnittele lämpökäsittelyt liuoshehkutukseen ja karkaisuun, ja valitse seokset, jotka ovat vähemmän alttiita sigmalle (ESIM., tasapainoiset duplex-kemiat) vihamielisille lämpöhistorialle.

Kumpi ruostumaton valu minun pitäisi valita merivesihuoltoon?

High-PREN-duplex-lejeeringit tai erityiset superausteniittiset materiaalit (korkeampi Mo, N) ovat tyypillisesti edullisia. 316/316L voi olla riittämätön roiskevyöhykkeillä tai missä hapetettu merivesi virtaa suurella nopeudella.

Ovatko valetut ruostumattomat komponentit hitsattavissa paikan päällä?

Kyllä, mutta hitsaus voi paikallisesti muuttaa metallurgista tasapainoa. Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely tai passivointi saattaa olla tarpeen korroosionkestävyyden palauttamiseksi hitsien lähellä.

Mikä valumenetelmä antaa kriittisten osien parhaan eheyden?

Keskipakovalu (sylinterimäisille osille), investointi/tarkkuusvalu (pienille monimutkaisille osille) ja tyhjiö- tai säädetyn ilmakehän muottivalu yhdistettynä HIP:n kanssa tarjoaa parhaan eheyden ja pienimmän huokoisuuden.

Sopiiko ruostumaton teräs korkeisiin lämpötiloihin?

Austeniittiset arvot (CF8, CF3M) ovat käyttökelpoisia 870 °C:seen asti; duplex-laatuja (2205) 315°C asti.

Lämpötiloihin >870° C, käytä lämmönkestäviä valuruostumattomia teräksiä (ESIM., HK40, kanssa 25% Cr, 20% Sisä-) tai nikkeliseoksia.

Vierittää ylhäältä