1. 요약
CE3MN은 단조 슈퍼듀플렉스 합금의 주조 제품입니다. (예를 들어, 미국 S32750): 그것은 결합한다 매우 높은 크롬 (≒24–26 %), 상당한 몰리브덴 (≒3–4 %), 고가 니켈 (≒6–8 %), 제어된 구리 및 질소
높은 항복강도를 갖는 2상 미세구조를 생성하기 위해, 공식/틈새 부식에 대한 탁월한 저항성 및 기존 오스테나이트에 비해 염화물로 인한 응력 부식 균열에 대한 저항성이 크게 향상됨.
주조 형태를 통해 열악한 환경에서 복잡한 형상 구성 요소를 사용할 수 있습니다. (밸브 몸체, 펌프 케이싱, 다양체), 하지만 엄격한 공정 관리가 필요합니다. (녹는, 응고, 솔루션 어닐링) 예상되는 성능을 제공하고 금속간 상이 부서지는 것을 방지하기 위해.
2. CE3MN 캐스트 듀플렉스 스테인레스 스틸이란 무엇입니까??
CE3MN 캐스트 듀플렉스 스테인레스 스틸 고성능이다, 2상 (페라이트-오스테나이트) 위해 특별히 설계된 스테인리스 합금 부식성이 강하고 기계적으로 스트레스를 받는 환경이 요구됨 기존의 오스테나이트 또는 페라이트계 스테인리스강이 적절한 내구성을 제공하지 못하는 경우.
그것은에 속한다 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 스틸 제품군, 크롬 함량이 높아서 구별됨 (Cr), 몰리브덴 (모), 질소 (N) 그리고 니켈 (~ 안에) 탁월한 조합을 선사하는 콘텐츠 힘, 국부적인 내식성 및 내균열성.
표준화된 명명법, CE3MN은 일반적으로 다음과 같은 주조 사양에서 참조됩니다. ASTM A995 / ASME SA351 & SA995 성적 (예를 들어 CD3MWCuN, "6A"로도 판매됨). 그것은 UNS 지정은 J93404입니다..
이는 다음과 같은 가공된 슈퍼 듀플렉스 스테인레스강과 동등한 주조물로 널리 인정됩니다. 미국 S32750 / ASTM A F55, 가벼울 때 사용됩니다., 내식성이 높은 복잡한 형상이나 단일 부품이 필요합니다..
CE3MN의 개념적 목표는 CE3MN 사이의 격차를 해소하는 것입니다. 기존의 이중 스테인리스강 (예를 들어, 2205) 그리고 니켈 기반 합금
내식성을 극대화하여 (특히 염화물 환경에서 공식 및 틈새 부식) 좋은 기계적 성능을 유지하면서, 크거나 복잡한 주조 부품에 대한 용접성 및 비용 효율성.
자주 선택되는 항목입니다. 밸브 몸체, 펌프 케이싱, 매니폴드 및 해저 부품 에서 기름 & 가스, 석유화학, 선박, 담수화 및 전력 산업.
3. CE3MN 주조 이중 스테인리스강의 화학 성분
| 요소 | 일반적인 범위 (wt%) | 역할 / 논평 |
| Cr (크롬) | 24.0 – 26.0 | 부동태성 및 일반 내식성을 위한 주요 요소; PREN의 주요 기여자. |
| ~ 안에 (니켈) | 6.0 – 8.0 | 오스테나이트 안정제; 인성을 향상시키고 이중 위상 균형을 달성하는 데 도움이 됩니다.. |
| 모 (몰리브덴) | 3.0 – 4.0 | 공식 및 틈새 부식 저항성을 크게 향상시킵니다.; 주요 PREN 기여자. |
| N (질소) | 0.14 – 0.30 | 강력한 내공성 및 강도 강화제 (PREN 수식에 곱함); 이중 성능에 매우 중요. |
| 구리 (구리) | 0.3 – 1.5 | 특정 환원 환경에서 저항성을 개선하고 응고 거동을 수정하기 위해 일부 주조 등급에 존재합니다.. |
기음 (탄소) |
≤ 0.03 | 탄화물 석출 및 입계 취성을 제한하기 위해 낮게 유지됨. |
| 망 (망간) | ≤ 2.0 | 탈산소제 / 부분 오스테나이트 이전; 과도한 포함 형성이나 분리를 방지하도록 제어됩니다.. |
| 그리고 (규소) | ≤ 1.0 | 탈산소제; 산화 및 개재물 형성 제어로 제한됨. |
| 피 (인) | ≤ 0.03 | 불순물 제어 - 인성을 보존하기 위해 낮게 유지. |
| 에스 (황) | ≤ 0.01 | 불순물 - 열간 균열 및 연성 손실을 방지하기 위해 최소화. |
| 철 (철) | 균형 (≒ 40~50%) | 나머지 합금 - 페라이트 + 오스테나이트 매트릭스. |
4. 미세 구조 및 상 균형
- 이중상 구조: CE3MN은 의도적으로 이중화되어 있습니다 — 페라이트 (디) + 오스테나이트 (기음).
기계적 및 부식 특성은 다음의 직접적인 기능입니다. 위상분율, 화학 파티셔닝 그리고 미세 구조 균질성. - 목표 위상 균형: 일반적으로 페라이트 40~60%를 목표로 합니다.; 페라이트가 너무 많으면 인성과 용접성이 저하됩니다.; 페라이트가 너무 적으면 강도와 염화물 응력 부식 균열에 대한 저항성이 감소합니다..
- 금속간 화합물 위험: 느린 냉각, 부적절한 열주기 (또는 국소 재가열) p를 홍보하다 (시그마), 시간, 및 기타 크롬이 풍부한 금속간 화합물 다루기 힘든, Cr/Mo가 풍부하고 Ni가 부족함; 이는 인성과 내식성을 크게 감소시킵니다..
5. 일반적인 물리적 & 기계적 성질 - CE3MN (슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 주조)
범위 & 주의사항: 아래 값은 적절한 용체화 어닐링 조건에서 주조 CE3MN/J93404의 일반적인 엔지니어링 범위.
캐스팅 (특히 크거나 두꺼운 부분) 단조 제품보다 분산이 더 크고 단면 크기에 민감합니다., 열처리, 실제 위상 균형 (직류).
설계 및 안전이 중요한 작업의 경우 항상 특정 열/로트에 대해 공급업체 인증 테스트 데이터를 사용하고 부품 수준 테스트로 검증합니다..
물리적 특성 (전형적인)
| 재산 | 일반적인 값 (CE3MN을 캐스팅하다, 용액 소둔) | 논평 |
| 밀도 | ≈ 7.8 – 8.0 g·cm⁻³ | 다른 스테인레스 합금과 유사; 사용 7.85 질량 계산을 위한 g/cm³. |
| 녹는 / 응고 범위 | ≈ 1,375 – 1,425 ℃ | 고합금으로 인한 넓은 응고 범위; 수유 및 수축에 영향을 미칩니다. |
| 열전도율 (20 ℃) | ≈ 12 – 18 W · m ¹ · K⁻¹ | 탄소강보다 낮음; 주조 및 용접 중 열 구배에 영향을 미칩니다.. |
| 비열 (20 ℃) | ≈ 420 – 500 J · KG⁻¹ · K ¹ | 열 계산에 ~460 J·kg⁻¹·K⁻¹ 사용. |
열팽창 계수 (20–300 ° C) |
≈ 12.5 – 14.5 ×10⁻⁶ K⁻¹ | 많은 오스테나이트 등급보다 낮음; 다른 금속과 접합할 때 중요. |
| 영률 (실온) | ≈ 190 – 210 평점 | 신축성있는 디자인 사용 200 보수적으로 GPa. |
| 전기 저항력 (20 ℃) | ≈ 0.6 – 0.9 μΩ·m | 일반적인 스테인레스 제품군; 정확한 구성에 따라 다름. |
| 자기 | 약간 페라이트계; 약한 자기 반응을 보일 수 있음 | 완전 오스테나이트 영역 비자성; 듀플렉스는 페라이트로 인해 약한 자성을 나타냅니다.. |
기계적 성질 (전형적인, 용체화 주조 형태)
| 재산 | 일반적인 범위 | 메모 |
| 항복 강도 (RP0.2) | ≈ 400 – 550 MPa | 300 시리즈 스테인리스강보다 훨씬 높음; 섹션에 따라 다름, 열처리 및 페라이트 분율. |
| 인장강도 (Rm) | ≈ 750 – 900 MPa | 허용 응력에 대해서는 인증된 로트 데이터를 사용하십시오.. |
| 연장 (에이, % ~에 50 mm) | ≈ 10 – 25 % | 주조 부품은 하단으로 향하는 추세; 더 두꺼운 단면과 잔류 σ/χ는 연성을 감소시킵니다.. |
경도 (HB) |
≈ 220 – 360 HB | 주조 초이중 값은 미세 구조 및 금속간 화합물에 따라 다릅니다.; 경도는 강도 및 취약성과 관련이 있습니다.. |
| 샤르피 V 노치 임팩트 | ≈ 30 – 120 제이 (실온) | 넓은 범위: 깁스, 단면 크기 및 침전물로 인해 분산이 발생합니다. 중요한 부품을 측정합니다.. |
파괴인성 (K_IC, 근사치를 내다) |
≈ 50 – 120 MPA · √M | 미세구조에 크게 의존함, 노치 크기 및 시험 방법; 필요한 경우 부품별 파괴 메커니즘을 사용합니다.. |
| 피로 (회전 굽힘 / 지구력) | 지표 지구력 ≒ 250 – 400 MPa | 표면 마무리, 잔류 응력과 다공성이 피로 수명을 좌우합니다. 실험적으로 정량화하세요.. |
| 크리프 저항 | 보통의 (고온 크리프 합금이 아님) | 간헐적인 고온 노출에 적합; 자격 없이 ~350~400°C 이상의 지속적인 고응력 크리프 서비스에는 권장되지 않습니다.. |
고온 동작 & 서비스 안내
- 실용적인 연속 서비스 온도: 일반적으로 ≤ ~300°C 부식에 민감한 응용 분야용; 기계적 강도는 온도에 따라 점진적으로 떨어집니다..
- 단기 노출: 재료는 ~400~500°C까지 적당한 강도를 유지하지만 장기간 노출되면 금속간 화합물이 침전될 위험이 있습니다. (에이, 시간) 합금을 부서지게 하는 것.
- 살금살금 기다 & 스트레스 파열: CE3MN은 많은 오스테나이트보다 더 나은 고온 강도를 제공하지만 ~ 아니다 장기간 크리프가 필요한 니켈 기반 합금 대체품.
고온에서 지속적인 하중을 받으려면 적절한 크리프 등급 재료를 선택하고 크리프 테스트를 수행하십시오..
6. 주조 거동 및 응고 문제
CE3MN의 디자인은 주조 합금 복잡한 내부 통로가 있는 일체형 구성 요소를 가능하게 합니다., 통합된 기능과 적은 수의 조인트 — 제조 효율성의 이점, 여러 단조품 또는 용접물로 제작한 제품과 비교하여 누출 최소화 및 부품 무결성.
주조 CE3MN은 프로세스별 위험을 도입합니다.:
- 비평형 응고 및 분리: 수지상간 잔류 액체에 Cr이 풍부해짐, 나와 니 (또는 요소 분배 계수에 따라 반대로 고갈됩니다.),
금속간화합물 형성을 촉진할 수 있는 국지적 화학 변화 생성 (쉿) 주조된 상태에서. - 넓은 냉동 범위: 합금 함량이 높으면 응고 간격이 넓어집니다., 수축 위험 증가 및 공급 어려움 - 세심한 라이저 설계 필요, 오한 및 수유 전략.
- 열간 인열 및 열간 균열: 구속 및 열 구배가 관리되지 않으면 이중 주조 합금이 열간 찢어지기 쉬울 수 있습니다.; 그레인 미세화 및 게이팅 최적화 도움말.
- 표면 및 내부 결함: 다공성 (가스와 수축), 용융 제어 및 여과가 불충분한 경우 산화물 혼입 및 함유물이 흔히 발생합니다..
완화: 정확한 용융 화학 제어, 세라믹 폼 여과, degassing, 응고 시뮬레이션을 통해 안내되는 최적화된 게이팅 및 피더 레이아웃, 주조 후 용액 어닐링이 필수적입니다..
7. 열처리, 용접, 및 제조 제어
용액 어닐링 & 끄다
- 목적: 주조된 금속간 화합물을 용해하고 화학을 균질화하여 원하는 이중 균형을 달성합니다..
- 일반적인 관행: 범위 내 용액 어닐링 1,050–1,100 ° C (정확한 범위는 부품 섹션에 따라 다릅니다.) 금속간 재석출을 방지하기 위해 급속 담금질.
- 주의사항: 크고 두꺼운 주조에는 단면 크기에 맞는 유지 시간과 담금질 전략이 필요합니다.; 불충분한 용액화로 인해 잔여 σ/χ 및 분리가 남습니다..
용접 & 열 절단
- 용접 야금: 소모품은 합금 화학과 일치하거나 약간 초과하도록 선택해야 하며 HAZ/용접 금속의 상 비율 균형을 촉진해야 합니다..
- 열 입력 제어: 과도하거나 부적절하게 순서가 지정된 열 입력은 위상 균형을 이동시키고 국부적으로 σ/χ를 침전시킬 수 있습니다..
- 용접 후 처리: 중요한 어셈블리용, 미세 구조를 복원하려면 용접 후 용액 어닐링 또는 국부 열처리가 필요할 수 있습니다..
- 열 절단 주의: 실제로 관찰한 바와 같이, 예열 + 국부적으로 뜨거운 절단 (예를 들어, 순산소) 그 후 천천히 냉각 절단 가장자리에 σ/χ 석출 및 취성을 생성할 수 있음;
가장 좋은 방법은 열 절단 전 용액 처리 아니면 냉간절단을 이용해서 (제재) 이어서 용액 어닐링.
8. 일반적인 결함 및 실패 모드 (실용적인 초점)
- 에이 / χ 금속간 침전: 천천히 냉각되거나 주조 후 열 노출 중에 수지상간 및 α/γ 경계면에 형성됩니다.; 취성 및 부식 취약성을 유발합니다..
- 분리 (Ni/Cr/Mo 파티셔닝): 국소적인 PREN 우울증과 우선 공격으로 이어집니다..
- 가스 및 수축 다공성: 하중 지지 구간 및 피로 수명 감소.
- 뜨거운 눈물: 두꺼운 단면의 구속 응고로부터.
- 열 절단으로 인한 취성: 사전 용액 어닐링 없이 주조 부품의 절단 라이저는 절단 루트에서 σ/χ를 침전시키고 균열을 일으킬 수 있습니다. (실용적인 치료법: 열 절단 또는 냉간 톱 전에 용액 어닐링한 후 용체화).
9. CE3MN 주조 이중 스테인리스강의 일반적인 응용 분야
CE3MN 주조 이중 스테인리스강은 다음과 같은 용도로 선택됩니다. 높은 기계적 강도, 국부적인 부식에 대한 탁월한 저항성, 가혹한 사용 조건 하에서의 구조적 신뢰성 동시에 요구됩니다.
주조 슈퍼 듀플렉스 등급으로, 특히 복잡한 작업에 적합합니다., 벽이 두꺼운, 가공 제품으로 제조하기 어렵거나 비경제적인 압력 함유 부품.
기름 & 가스 및 석유화학 산업
- 밸브 본체 및 밸브 구성 요소 (볼 밸브, 게이트 밸브, 밸브를 점검하십시오) 산성 서비스 및 고염화물 환경용
- 펌프 케이싱 및 임펠러 바닷물 취급, 생산된 물, 또는 공격적인 탄화수소 혼합물
- 매니폴드 및 흐름 제어 구성 요소 고압에 노출됨, 부식, 부식성 유체
해양 및 해양 엔지니어링
- 해수 처리 시스템 (펌프 하우징, 스트레이너, 밸브 블록)
- 해양 플랫폼 구조 주조 지속적인 바닷물 노출에 노출됨
- 담수화 플랜트 구성 요소 염수 펌프 및 밸브 본체 포함
화학 및 공정 산업
- 원자로 내부 및 케이싱 혼합산에 노출됨, 클로라이드, 온도가 높아졌습니다
- 열교환기 구성요소 채널 헤드 및 워터 박스와 같은
- 교반기 하우징 및 펌프 구성품 공격적인 화학 서비스에서
발전 및 에너지 시스템
- 냉각수 시스템 화력발전소와 원자력 발전소에서
- 배연탈황 (FGD) 시스템 구성요소
- 고압수 처리 주물 재생에너지 시설에서
펄프, 종이, 환경 공학
- 소화조 및 표백 시스템 구성 요소
- 슬리퍼, 믹서, 그리고 밸브 바디 염화물이 풍부한 알칼리성 매체에 노출
- 폐수 및 폐수 처리 장비
채광, 광물 처리, 및 슬러리 처리
- 슬러리 펌프 케이싱 및 임펠러
- 입다- 부식 방지 하우징 광물 운송 시스템용
높은 무결성의 압력 함유 부품
- 압력 용기 성분
- 벽이 두꺼운 주조 하우징 및 커버
- 맞춤형 주조 부품 복잡한 내부 통로가 있는
10. 다른 대체 재료와의 비교
CE3MN 주조 이중 스테인리스강은 종종 다른 스테인리스강보다 선택됩니다., 슈퍼 오스테나이트 합금, 니켈 기반 합금으로 인해 내식성의 독특한 조합, 기계적 강도, 주조 형태의 비용 효율성.
다음 비교는 상대적인 성능과 애플리케이션 적합성을 강조합니다..
| 재산 / 표준 | CE3MN (캐스트 듀플렉스, 25Cr-7Ni-Mo-N) | 316엘 / 1.4404 (오스테나이트계 SS) | 904엘 / 1.4539 (슈퍼 오스테나이트계 SS) | 니켈 기반 합금 (예를 들어, Hastelloy C-22) |
| 부식 저항 | 구덩이에 대한 탁월한 저항, 틈새 부식, 염화물 환경에서의 응력 부식; 나무 ≈ 40 | 보통의; 고염화물 매체에서 구멍이 생기거나 틈이 생기기 쉽습니다. | 매우 높습니다; 비슷한 PREN (≒ 40–42), 강한 내산성 | 산의 산화 및 환원에 탁월함 |
| 기계적 강도 | 고강도 (Rp0.2 ≒ 450–550 MPa, Rm ≒ 750–900MPa); 좋은 인성 | 보통의 (Rp0.2 ≒ 200–250MPa, Rm ≒ 500–600MPa) | 보통 ~ 높음; 수율이 이중보다 낮음 | 높은, 그러나 종종 제작 비용이 많이 든다 |
단계 / 미세구조 |
듀플렉스 (페라이트 + 오스테나이트) 최적화된 강도-부식 균형을 위해 | 완전 오스테나이트계 | 완전 오스테나이트계 | 완전 오스테나이트 또는 복합 |
| 주조성 | 복합물에 탁월, 벽이 두꺼운 부분; 고합금 오스테나이트보다 수축률이 낮음 | 좋은, 그러나 두꺼운 부분에서는 강도가 낮습니다. | 가난한; 대형 주물의 경우 고가 | 어려운; 높은 비용, 복잡한 용융 제어 |
고온 성능 |
보통의; 적합 ≤ 300–350 °C; 제한된 크리프 | 보통의; 오스테나이트는 높은 T에서 부드러워진다 | 보통의; 316L보다 약간 더 좋음 | 훌륭한; 공격적인 매체에서 400~600°C를 처리할 수 있습니다. |
| 비용 & 유효성 | 보통의; 904L 및 니켈 합금보다 경제적 | 낮은; 널리 사용 가능합니다 | 높은; 제한된 주조 공급 업체 | 매우 높습니다; 특수 합금 |
| 일반적인 응용 분야 | 밸브, 슬리퍼, 염화물이 풍부한 압력 하우징, 고압, 화학 서비스 | 일반화학장비, 음식, 물 취급 | 내산성 탱크, 열교환기 | 매우 공격적인 화학 공정, 극한의 온도 또는 부식 |
주요 테이크 아웃:
- CE3MN 대 316L: CE3MN은 염화물 및 공격적인 화학 환경에서 훨씬 뛰어난 내식성을 제공합니다., 더 높은 강도로, 고압 또는 벽이 두꺼운 부품에 이상적입니다..
- CE3MN 대 904L: CE3MN은 더 높은 기계적 강도와 주조성을 제공합니다., 종종 저렴한 비용으로, 벽이 얇은 경우 904L이 선호됩니다., 내산성이 뛰어난 부품.
- CE3MN 대 니켈 기반 합금: 니켈 합금은 극심한 부식성 및 고온 조건에서 탁월한 성능을 발휘합니다.,
하지만 CE3MN은 경제적 균형 힘의, 내식성, 대부분의 산업 응용 분야에 대한 제조 가능성.
11. 결론
CE3MN 주조 이중 스테인리스강은 복잡한 주조 형상이 필요한 까다로운 부식성 및 기계 부하 환경을 위해 특별히 제작된 합금입니다..
그것은 초이중 화학 고강도와 탁월한 국부 부식 저항성의 매력적인 조합을 제공합니다. 그러나 이러한 장점은 용융 시에만 실현됩니다., 주조, 용액 어닐링 및 제조는 분리 및 부서지기 쉬운 금속간 침전을 방지하기 위해 규율에 따라 실행됩니다..
중요한 산업 또는 해저 구성요소용, 엄격한 자격 및 테스트를 통해 입증된 공급업체로부터 CE3MN을 조달하면 내구성이 향상됩니다., 소재와 가공 프리미엄을 정당화하는 고성능 주물.
