Sifat keluli tahan karat pelakon

1. Pengenalan

Keluli tahan karat Cast menggabungkan rintangan kakisan, Kekuatan mekanikal yang baik dan kebolehkerjaan untuk bentuk yang kompleks.

Mereka digunakan di mana kakisan, suhu, atau keperluan kebersihan menghalang keluli karbon biasa dan di mana fabrikasi geometri kompleks dari plat tempa akan mahal atau mustahil.

Prestasi bergantung pada keluarga aloi (Austenitic, dupleks, Ferritic, martensit, pemendakan pemendakan), Kaedah pemutus, rawatan haba dan kawalan kualiti.

Spesifikasi dan kawalan proses yang betul adalah penting untuk mengelakkan fasa -fasa dan kecacatan pemutus yang boleh menafikan kelebihan intrinsik logam.

2. Definisi teras & Klasifikasi keluli tahan karat cast

Definisi Teras - Apa yang kita maksudkan dengan "keluli tahan karat cast"

Cast Keluli tahan karat merujuk kepada aloi besi yang mengandungi kromium yang dihasilkan dengan mencurahkan aloi cair ke dalam acuan dan membolehkannya menguatkan, kemudian menamatkan dan merawat haba seperti yang diperlukan.

Ciri yang menentukan yang menjadikan mereka "tahan karat" adalah kandungan kromium yang mencukupi (dan selalunya elemen aloi lain) untuk membentuk dan mengekalkan yang berterusan, Kromium oksida penyembuhan diri (Cr₂o₃) filem yang secara dramatik mengurangkan kakisan umum.

Casting digunakan di mana geometri kompleks, Ciri -ciri penting (petikan, bos, tulang rusuk), atau kelebihan ekonomi melebihi manfaat fabrikasi tempa.

Ringkasan keluarga demi keluarga (Jadual)

Penamaan Konvensyen & gred cast biasa (nota praktikal)

• Gred tahan karat yang sering digunakan Penentuan Casting bukannya nombor tempa (contohnya: CF8 ≈ 304, CF8m ≈ 316 setara dengan banyak spesifikasi).
  Kod pemutus dan nama aloi ini berbeza mengikut sistem standard (ASTM, Dalam, Dia, dll.).
• "CF" / "CA" / "CD" awalan adalah tipikal dalam beberapa piawai untuk menunjukkan kumpulan Austenitic/Ferits/Duplex Cast; Pengilang juga boleh menggunakan nama proprietari.
  Selalu tentukan kedua -dua julat kimia dan yang Keperluan rawatan mekanikal/haba dalam dokumen perolehan untuk mengelakkan kekaburan.

3. Metalurgi dan mikrostruktur

Keluarga aloi dan ciri -ciri mereka yang menentukan

• Austenitic (Mis., 304, 316, CF8/CF3 setara dengan pelakon): berpusatkan muka (FCC) Matriks besi stabil oleh nikel (atau nitrogen).
  Ketangguhan dan kemuluran yang sangat baik, rintangan kakisan umum yang luar biasa; terdedah kepada pitting klorida dan retak karat tekanan (SCC) Dalam sesetengah persekitaran.
• Dupleks (Mis., 2205-Jenis kesamaan cast): Kira -kira ferit yang sama (kubik berpusatkan badan, BCC) + fasa austenit.
  Kekuatan tinggi, rintangan pitting/crevice unggul dan rintangan yang lebih baik terhadap SCC daripada austenit kerana pembentukan zon kromium yang lebih rendah; Memerlukan kawalan penyejukan untuk mengelakkan fasa rapuh.
• Ferritic: kebanyakannya BCC kromium-stabil; prestasi karat tekanan yang lebih baik di beberapa persekitaran, Kekuatan yang lebih rendah pada suhu rendah berbanding dengan austenit.
• Martensit: Haba-dirawat, boleh dibuat sangat kuat dan keras, rintangan kakisan sederhana berbanding dengan austenit dan dupleks; Digunakan untuk bahagian cast yang tahan haus.
• Pemendakan pemendakan (Ph): aloi yang boleh menjadi usia keras (Gred pH berasaskan Ni atau tahan karat), Menawarkan kekuatan tinggi dengan rintangan kakisan yang munasabah.

Kebimbangan mikrostruktur kritikal

• Pemendakan karbida (M₂₃c₆, M₆c) dan Sigma (a) fasa Pembentukan berlaku apabila casting diadakan terlalu lama dalam julat 600-900 ° C (atau disejukkan perlahan -lahan melaluinya).
  Ini rapuh, Fasa yang kaya dengan kromium mengurangkan matriks kromium dan mengurangkan ketahanan dan rintangan kakisan.
• Intermetallics dan inclusions (Mis., Silicides, sulfida) boleh bertindak sebagai pemula retak.
• Pemisahan (Kimia bukan keseragaman) wujud untuk pemutus dan mesti diminimumkan oleh kawalan cair dan pemejalan dan kadang -kadang rawatan haba homogenisasi.

4. Ciri -ciri fizikal keluli tahan karat cast

Nilai di atas adalah julat kejuruteraan wakil. Sentiasa merujuk data pembekal untuk gred yang ditentukan, laluan pemutus dan keadaan rawatan haba.

5. Elektrik & Sifat magnet keluli tahan karat yang dilemparkan

• Resistiviti elektrik: Keluli tahan karat austenitic (CF8, CF3m) mempunyai resistiviti yang tinggi (700-750 nΩ · m pada 25 ° C)-3 × lebih tinggi daripada keluli karbon cast (200 nΩ · m).
  Ini menjadikan mereka sesuai untuk aplikasi penebat elektrik (Mis., Perumahan Transformer).
• Magnetisme: Gred Austenitic (CF8, CF3m) adalah bukan magnet (kebolehtelapan relatif μ ≤1.005) Kerana struktur FCC mereka -kritikal untuk peranti perubatan (Mis., Komponen MRI yang serasi) atau kandang elektronik.
  Ferritic (CB30) dan martensit (CA15) Gred adalah ferromagnet, Mengehadkan penggunaannya dalam persekitaran sensitif magnet.

6. Proses pemutus dan bagaimana ia mempengaruhi sifat

Laluan pemutus biasa untuk tahan karat:

• Pemutus pasir (pasir hijau, pasir resin): Fleksibel untuk bahagian besar atau kompleks.
  Mikrostruktur yang lebih kasar dan risiko keliangan yang lebih tinggi kecuali dikawal. Sesuai untuk banyak badan pam dan injap besar.
• Pelaburan (Hilang-Alat) Casting: kemasan permukaan yang sangat baik dan ketepatan dimensi; sering digunakan untuk lebih kecil, bahagian kompleks yang memerlukan toleransi yang ketat.
• Pemutus Centrifugal: menghasilkan bunyi, Bahagian silinder halus (paip, lengan baju) dengan pemejalan arah yang meminimumkan kecacatan dalaman.
• Pemutus shell dan vakum: Peningkatan kebersihan dan penurunan gas yang dikurangkan untuk aplikasi kritikal.

Pengaruh proses:

• Kadar penyejukan mempengaruhi jarak dendrite; penyejukan lebih cepat (pelaburan, Centrifugal) → Mikrostruktur yang lebih halus → Sifat mekanikal umumnya lebih baik.
• Mencairkan kebersihan dan mencurahkan amalan Tentukan tahap kemasukan dan bifilm yang secara langsung mempengaruhi keletihan dan ketat kebocoran.
• Reka bentuk pengukuhan dan reka bentuk penangkapan arah Kurangkan rongga pengecutan.

7. Sifat mekanikal keluli tahan karat pelakon

Kekuatan dan kemuluran

• Austenitic Castings: Kemuluran dan ketangguhan yang baik; UT biasanya pada pertengahan beratus -ratus MPA; Kemuluran tinggi (pemanjangan sering 20-40% dalam pelakon 316L apabila bebas daripada kecacatan).
• Casting Duplex: hasil dan UT yang lebih tinggi kerana ferit + Austenite; UTS biasa ~ 600-900 MPa dengan hasil sering >350 MPA.
• Casting martensitic/pH: dapat mencapai UT dan kekerasan yang sangat tinggi tetapi dengan kemuluran yang dikurangkan.

Keletihan

• Kehidupan keletihan adalah sangat sensitif untuk menghantar kecacatan: keliangan, Kemasukan, Kekasaran permukaan dan pengecutan adalah permulaan retak biasa.
  Untuk beban berputar atau kitaran, Proses pulositi rendah, menembak peening, Hip (menekan isostatik panas), dan pemesinan permukaan biasanya digunakan untuk meningkatkan prestasi keletihan.

Suhu merayap dan tinggi

• Beberapa gred tahan karat (Terutama aloi dan dupleks tinggi) mengekalkan kekuatan pada suhu tinggi; Walau bagaimanapun, prestasi merayap jangka panjang perlu dipadankan dengan aloi dan kehidupan yang diharapkan.
  Pemendakan fasa karbida/σ di bawah pendedahan haba dapat mengurangkan rayapan dan ketangguhan.

8. Rawatan haba, Kawalan Mikrostruktur dan Kestabilan Fasa

Penyelesaian Penyepuh (tipikal)

• Tujuan: Letakkan precipitates yang tidak diingini dan memulihkan matriks austenitik/ferritik seragam; Memulihkan rintangan kakisan dengan mengembalikan kromium ke penyelesaian pepejal.
• Rejim biasa: Panaskan ke suhu penyelesaian yang sesuai (Selalunya 1,040-1,100 ° C untuk banyak austenit), Pegang homogenisasi, kemudian QUIENCH RAPID untuk mengekalkan elemen yang diselesaikan. Suhu/masa yang tepat bergantung pada ketebalan gred dan seksyen.
• Kaveat: had saiz dan bahagian saiz yang boleh dicapai kadar quench; Bahagian berat mungkin memerlukan prosedur khas.

Penuaan dan pemendakan

• Dupleks dan martensit gred mungkin berumur untuk kawalan harta; tingkap penuaan/masa -suhu mesti mengelakkan fasa sigma dan lain -lain yang merosakkan.
• Berlebihan atau sejarah haba yang tidak sesuai menghasilkan karbida dan sigma yang merangkumi dan mengurangkan rintangan kakisan.

Mengelakkan fasa sigma dan pengurangan kromium

• Kawalan penyejukan melalui julat suhu yang terdedah, Elakkan pegangan berpanjangan antara ~ 600-900 ° C, dan gunakan penyepuh pasca kimpalan atau penyelesaian di mana diperlukan.
  Pemilihan bahan dan reka bentuk rawatan haba adalah pertahanan utama.

9. Rintangan kakisan - Kelebihan teras keluli tahan karat cast

Rintangan kakisan adalah alasan utama jurutera memilih keluli tahan karat yang dilemparkan.

Tidak seperti banyak logam struktur yang bergantung pada salutan besar atau perlindungan korban, Keluli tahan karat mendapat rintangan alam sekitar yang tahan lama dari kimia dan kereaktifan permukaan mereka.

Bagaimana Keluli Tahan Karat Menentang Kakisan - Konsep Filem Pasif

• Perlindungan pasif: Kromium dalam aloi bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk nipis, Lapisan kromium-oksida yang berterusan (Cr₂o₃).
  Filem ini hanya nanometer tebal tetapi sangat berkesan: ia mengurangkan pengangkutan ionik, Blok pembubaran anodik, dan -secara kritikal -adalah penyembuhan diri Apabila oksigen yang rosak disediakan.
• Sinergi aloi: Nikel, Molybdenum dan Nitrogen menstabilkan matriks dan meningkatkan ketahanan filem pasif terhadap kerosakan tempatan (terutamanya dalam persekitaran klorida).
  Oleh itu, kestabilan filem pasif adalah hasil kimia, keadaan permukaan, dan persekitaran tempatan.

Bentuk kakisan yang penting untuk keluli tahan karat yang dilemparkan

Memahami kemungkinan mod kegagalan memfokuskan pemilihan dan reka bentuk bahan:

• Umum (seragam) kakisan: Jarang untuk tahan karat yang betul di kebanyakan atmosfera perindustrian - filem pasif menyimpan kerugian seragam yang sangat rendah.
• Pitting kakisan: Setempat, Selalunya lubang kecil dan mendalam dimulakan apabila filem pasif rosak secara tempatan (klorida adalah pemula klasik). Pitting boleh menjadi kritikal kerana kecacatan kecil menembusi dengan cepat.
• Crevice Corrosion: Berlaku di dalam jurang yang dilindungi di mana oksigen menjadi habis; Kecerunan oksigen menggalakkan pengasidan tempatan dan kepekatan klorida, melemahkan pasif di dalam celah.
• Tekanan kakisan (SCC): Mekanisme retak yang rapuh yang memerlukan aloi yang mudah dijangkiti (biasanya austenit tahan karat dalam persekitaran klorida), Tekanan tegangan, dan persekitaran tertentu (hangat, Bearing Chloride). SCC boleh muncul secara tiba -tiba dan bencana.
• Mikroba mempengaruhi kakisan (Mikrofon): Biofilm dan metabolisme mikrob (Mis., bakteria pengurangan sulfat) boleh menghasilkan kimia tempatan yang menyerang casting tahan karat, terutamanya di celah aliran yang tidak stabil atau rendah.
• Korosi hakisan: Gabungan pakaian mekanikal dan serangan kimia, Selalunya di mana halaju tinggi atau jalur pelindung filem dan mendedahkan logam segar.

Peranan pengaliran - apa yang harus ditentukan dan mengapa

Unsur -unsur tertentu sangat mempengaruhi rintangan kakisan setempat:

• Chromium (Cr): Yayasan pasif; Kandungan minimum menentukan tingkah laku "tahan karat".
• Molybdenum (Mo): Sangat berkesan untuk meningkatkan rintangan pitting dan celah - penting untuk perkhidmatan air laut dan klorida.
• Nitrogen (N): Menguatkan austenit dan meningkatkan rintangan pitting (Penambahan kecil yang cekap).
• Nikel (Dalam): Menstabilkan austenit dan menyokong ketangguhan dan kemuluran.
• Tembaga, tungsten, Nb/ti: Digunakan dalam aloi khusus untuk persekitaran khusus.

Indeks perbandingan yang berguna adalah nombor setara rintangan pitting (Kayu):

Pren =%cr+3.3 ×%mo+16 ×%n

Pren biasa (bulat, wakil):

• 304 / CF8 ≈ ~ 19 (rintangan pitting rendah)
• 316 / CF8m ≈ ~ 24 (sederhana)
• Dupleks 2205 / CD3mn ≈ ~ 35 (tinggi)
• Super-Austenitic (Mis., tinggi-mo / 254SMO setara) ≈ ~ 40-45 (sangat tinggi)

Peraturan praktikal: Pren yang lebih tinggi → Rintangan yang lebih besar terhadap kakisan pitting/crevice yang disebabkan klorida. Pilih pren berkadar dengan keterukan pendedahan.

Pemandu Alam Sekitar - Apa yang Membuat Stainless Gagal

• Klorida (semburan laut, garam de-icing, aliran proses bearing klorida) adalah ancaman luaran yang dominan - mereka mempromosikan pitting, Crevice Heersion dan SCC.
• Suhu: Suhu tinggi mempercepat serangan kimia dan kerentanan SCC; gabungan klorida + suhu tinggi sangat agresif.
• Genangan & celah: Oksigen rendah dan ruang terkurung menumpukan ion agresif dan memusnahkan pasif tempatan.
• Tekanan mekanikal: Tegasan tegangan (sisa atau digunakan) diperlukan untuk SCC. Reka bentuk dan pelepasan tekanan mengurangkan risiko.
• Kehidupan mikrob: Biofilm Ubah suai kimia tempatan; Mic sangat relevan dalam basah, Sistem yang kurang memeras.

Reka bentuk & strategi spesifikasi untuk memaksimumkan rintangan kakisan

1. Pemilihan gred kanan: Padanan Pren/Kimia kepada Pendedahan - mis., 316 Untuk klorida sederhana, dupleks / gred tinggi untuk air laut atau aliran proses kaya klorida.
2. Kawalan sejarah terma: Memerlukan Penyelesaian Anneal + Quench di mana ditunjukkan; Tentukan masa penyejukan maksimum dalam tetingkap σ-pembentukan untuk gred dupleks.
3. Kualiti permukaan: Tentukan kemasan permukaan, penggilap elektropol atau mekanikal untuk komponen sanitari atau berisiko tinggi; Permukaan yang lebih lancar mengurangkan permulaan pit.
4. Memperincikan untuk mengelakkan celah -celah: Reka bentuk untuk menghapuskan celah yang ketat, Sediakan saliran dan biarkan akses pemeriksaan. Gunakan gasketing, pengedap dan pemilihan pengikat yang betul di mana sendi tidak dapat dielakkan.
5. Amalan kimpalan: Gunakan logam pengisi yang dipadankan/terlalu aloi, mengawal input haba, dan nyatakan pwht atau passivation seperti yang diperlukan. Lindungi kimpalan dari pemekaan pasca kimpalan.
6. Pengasingan dielektrik: Mengasingkan bahagian -bahagian tahan karat elektrik dari logam yang berbeza untuk mengelakkan percepatan galvanik kakisan.
7. Salutan & pelapik: Apabila persekitaran melebihi kemampuan aloi tinggi, Gunakan lapisan polimer/seramik atau claddings sebagai baris pertama (atau sebagai sandaran) - tetapi jangan bergantung pada salutan sahaja untuk pembendungan kritikal tanpa peruntukan pemeriksaan.
8. Elakkan tekanan tegangan dalam persekitaran sensitif SCC: Mengurangkan tekanan reka bentuk, Gunakan rawatan permukaan mampatan (menembak peening), dan mengawal beban operasi.

10. Fabrikasi, Menyertai, dan pembaikan

Kimpalan

• Keluli tahan karat yang dilemparkan secara amnya boleh dikimpal, Tetapi perhatian diperlukan:

• • Padankan pengisi logam ke aloi asas atau pilih pengisi yang lebih tahan kakisan untuk mengelakkan kesan galvanik.
  • Panaskan dan kawalan interpass untuk beberapa gred martensit untuk menguruskan kekerasan dan risiko retak.
  • Penyelesaian Penyelesaian Pasca Kimpalan sering diperlukan untuk pengisi austenitik dan dupleks untuk memulihkan rintangan kakisan dan mengurangkan tekanan sisa.
  • Elakkan penyejukan perlahan yang boleh menghasilkan σ-fasa.

Pemesinan

• Kebolehkerjaan berbeza -beza: keluli tahan karat Austenitic kerja keras dan memerlukan alat yang tajam dan kelajuan yang sesuai; gred dupleks dipotong lebih baik dalam beberapa kes kerana kekuatan yang lebih tinggi. Gunakan parameter penyejuk dan pemotongan yang sesuai.

Penamat permukaan

• Pickling and Passivation Pulihkan Kromium Oksida dan Keluarkan Pencemaran Besi Percuma.
  Poland elektrokimia atau penamat mekanikal meningkatkan kebersihan, Mengurangkan tapak celah dan meningkatkan ketahanan kakisan.

11. Ekonomi, Pertimbangan kitaran hayat dan kemampanan

• Kos: Cast Cast Steel Bahan Mentah Kos lebih tinggi daripada keluli karbon dan aluminium, dan pemutus memerlukan suhu lebur yang lebih tinggi dan kos refraktori.
  Walau bagaimanapun, lanjutan hayat dan penyelenggaraan yang dikurangkan dalam persekitaran yang menghakis dapat membenarkan premium.
• Kitaran hayat: Kehidupan perkhidmatan yang panjang di persekitaran yang menghakis, kekerapan dan kekerapan penggantian yang lebih rendah (Nilai sekerap tahan karat tinggi) meningkatkan ekonomi kitaran hayat.
• Kemampanan: Aloi tahan karat mengandungi unsur -unsur penting yang strategik (Cr, Dalam, Mo); Sumber dan kitar semula yang bertanggungjawab adalah penting.
  Tenaga untuk pengeluaran awal adalah tinggi, Tetapi kitar semula tahan karat dengan ketara mengurangkan tenaga yang terkandung.

12. Analisis perbandingan: Keluli tahan karat vs. Pesaing

13. Kesimpulan

Keluli tahan karat yang dilemparkan menduduki kedudukan yang unik dan strategik di kalangan bahan pemutus struktur dan kakisan yang tahan.

Harta tunggal tidak menentukan nilainya, Tetapi oleh gabungan sinergistik rintangan kakisan, kekuatan mekanikal, rintangan haba, fleksibiliti dalam reka bentuk aloi, dan keserasian dengan geometri pemutus yang kompleks.

Semasa dinilai merentasi prestasi, kebolehpercayaan, dan metrik kitaran hayat, Keluli tahan karat Cast secara konsisten terbukti menjadi penyelesaian berprestasi tinggi untuk menuntut persekitaran perindustrian.

Keseluruhan, Keluli tahan karat yang dilemparkan sebagai integriti tinggi, serba boleh, dan pilihan bahan yang boleh dipercayai untuk industri yang memerlukan rintangan kakisan, Ketahanan mekanikal, dan kebolehgunaan ketepatan.

 

Soalan Lazim

Dilemparkan tahan karat sebagai tahan kakisan sebagai tahan karat?

Ia boleh, Tetapi hanya jika kimia pemutus, struktur mikrostruktur dan haba memenuhi piawaian yang sama.

Casting mempunyai lebih banyak peluang untuk pemisahan dan precipitates; Penyelesaian Anneal dan Quensi Rapid sering diperlukan untuk memulihkan rintangan kakisan penuh.

Bagaimana saya mengelakkan fasa sigma di casting?

Elakkan tahan lama antara ~ 600-900 ° C; Reka bentuk rawatan haba untuk penyelesaian anneal dan quench, dan pilih aloi yang kurang terdedah kepada Sigma (Mis., Kimia dupleks seimbang) untuk sejarah terma bermusuhan.

Mana yang membuang tahan karat sekiranya saya memilih untuk perkhidmatan air laut?

Aloi dupleks dupleks tinggi atau super-Austenitic spesifik (mo yang lebih tinggi, N) biasanya disukai. 316/316L mungkin tidak mencukupi di zon percikan atau di mana air laut beroksigen mengalir pada halaju tinggi.

Adalah komponen tahan karat yang boleh dikimpal di tapak?

Ya, Tetapi kimpalan boleh mengubah keseimbangan metalurgi secara tempatan. Rawatan haba pasca kimpalan atau passivasi mungkin diperlukan untuk memulihkan rintangan kakisan berhampiran kimpalan.

Kaedah pemutus apa yang memberikan integriti terbaik untuk bahagian kritikal?

Pemutus Centrifugal (untuk bahagian silinder), Pelaburan/Precision Casting (untuk bahagian kompleks kecil) dan pemutus acuan vakum atau terkawal-atmosphere digabungkan dengan pinggul memberikan integriti tertinggi dan keliangan terendah.

Adakah keluli tahan karat yang dilemparkan sesuai untuk aplikasi suhu tinggi?

Gred Austenitic (CF8, CF3m) boleh digunakan sehingga 870 ° C; gred dupleks (2205) sehingga 315 ° C..

Untuk suhu >870° C., Gunakan keluli tahan karat yang tahan panas (Mis., HK40, dengan 25% Cr, 20% Dalam) atau aloi nikel.