CE3MN Döküm Dubleks Paslanmaz Çelik

1. Yönetici Özeti

CE3MN, işlenmiş süper dubleks alaşımların döküm karşılığıdır (örneğin, ABD S32750): birleştirir çok yüksek krom (≈24–26 %), önemli molibden (≈3–4 %), yüksek nikel (≈6–8 %), kontrollü bakır ve nitrojen
akma dayanımı yüksek iki fazlı bir mikro yapı üretmek, Çukurlaşma/çatlak korozyonuna karşı mükemmel direnç ve geleneksel ostenitiklere göre klorür kaynaklı stres korozyonu çatlamasına karşı önemli ölçüde geliştirilmiş direnç.

Döküm formu, zorlu ortamlar için karmaşık geometrili bileşenlere olanak tanır (valf gövdeleri, pompa kasaları, manifoldlar), ancak sıkı süreç kontrolü gerektirir (erime, katılaşma, Çözüm tavlama) Beklenen performansı sağlamak ve metaller arası fazların gevrekleşmesini önlemek.

2. CE3MN Döküm Dubleks Paslanmaz Çelik Nedir??

CE3MN döküm çift yönlü paslanmaz çelik yüksek performanslıdır, iki fazlı (ferritik-östenitik) için özel olarak tasarlanmış paslanmaz alaşım zorlu aşındırıcı ve mekanik olarak stresli ortamlar geleneksel östenitik veya ferritik paslanmaz çeliklerin yeterli dayanıklılık sağlamadığı durumlarda.

Şuna ait: süper dubleks paslanmaz çelik ailesi, yüksek krom ile ayırt edilir (CR), molibden (Ay), azot (N) ve nikel (İçinde) olağanüstü bir kombinasyon sunan içerikler kuvvet, lokal korozyon direnci ve çatlama direnci.

Standartlaştırılmış isimlendirmede, CE3MN, aşağıdaki gibi döküm spesifikasyonlarında yaygın olarak referans alınır: ASTM A995 / ASME SA351 & SA995 notlar (Örneğin CD3MWCuN, “6A” olarak da pazarlanıyor). Onun UNS tanımı J93404'tür.

Dövme süper dubleks paslanmaz çeliklerin döküm eşdeğeri olarak yaygın olarak kabul edilmektedir. ABD S32750 / ASTM A F55, ve hafif olduğunda kullanılır, karmaşık geometriler veya yüksek korozyon direncine sahip tek parça bileşenler gereklidir.

CE3MN'in arkasındaki kavramsal amaç, aralarındaki boşluğu kapatmaktır. geleneksel dubleks paslanmaz çelikler (örneğin, 2205) Ve nikel bazlı alaşımlar

korozyon direncini maksimuma çıkararak (özellikle klorür ortamlarında çukurlaşma ve çatlak korozyonu) iyi mekanik performansı korurken, Büyük veya karmaşık döküm parçalar için kaynaklanabilirlik ve maliyet verimliliği.

Sık sık bunun için seçilir valf gövdeleri, pompa kasaları, manifoldlar ve deniz altı bileşenleri içinde yağ & gaz, petrokimya, deniz, tuzdan arındırma ve enerji endüstrileri.

3. CE3MN Dökme Dubleks Paslanmaz Çelik Kimyasal Bileşimi

Öğe	Tipik aralık (Ağırlık%)	Rol / Yorum
CR (Krom)	24.0 – 26.0	Pasiflik ve genel korozyon direnci için birincil eleman; PREN'e büyük katkı sağlayan.
İçinde (Nikel)	6.0 – 8.0	Östenit stabilizatörü; dayanıklılığı artırır ve çift yönlü faz dengesinin elde edilmesine yardımcı olur.
Ay (Molibden)	3.0 – 4.0	Çukurlaşma ve çatlak korozyon direncini güçlü bir şekilde artırır; önemli PREN katılımcısı.
N (Azot)	0.14 – 0.30	Güçlü çukurlaşma direnci ve güç arttırıcı (PREN formülünde çarpılır); çift ​​yönlü performans için kritik.
Cu (Bakır)	0.3 – 1.5	Belirli indirgeyici ortamlarda direnci artırmak ve katılaşma davranışını değiştirmek için bazı döküm kalitelerinde bulunur.
C (Karbon)	≤ 0.03	Karbür çökelmesini ve taneler arası kırılganlığı sınırlamak için düşük tutuldu.
Mn (Manganez)	≤ 2.0	Deoksidantatör / kısmi ostenit oluşturucu; Aşırı katılım oluşumunu veya ayrışmayı önlemek için kontrol edilir.
Ve (Silikon)	≤ 1.0	Deoksidantatör; oksidasyon ve inklüzyon oluşumunu kontrol etmekle sınırlıdır.
P (Fosfor)	≤ 0.03	Safsızlık kontrolü — dayanıklılığı korumak için düşük tutuldu.
S (Sülfür)	≤ 0.01	Safsızlık — sıcak çatlamayı ve süneklik kaybını önlemek için en aza indirilmiştir.
Fe (Ütü)	Denge (≈ @–50)	Alaşımın geri kalanı - ferrit + östenit matrisi.

4. Mikroyapı ve faz dengesi

• Çift fazlı yapı: CE3MN kasıtlı olarak çift yönlüdür - ferrit (D) + ostenit (C).
  Mekanik ve korozyon özellikleri doğrudan bir fonksiyondur. faz fraksiyonu, kimya bölümleme Ve mikroyapısal homojenlik.
• Hedef faz dengesi: Tipik olarak ~@-60 ferrit hedefleyin; çok fazla ferrit tokluğu ve kaynaklanabilirliği azaltır; çok az ferrit, mukavemeti ve klorür stres-korozyon çatlamasına karşı direnci azaltır.
• Metallerarası risk: Yavaş soğutma, uygunsuz ısı döngüleri (veya yerel yeniden ısıtma) p'yi teşvik etmek (Sigma), H, ve diğer krom bakımından zengin intermetalikler kırılgan, Cr/Mo açısından zengin ve Ni-fakir; bunlar tokluğu ve korozyon direncini önemli ölçüde azaltır.

5. Tipik fiziksel & mekanik özellikler — CE3MN (süper dubleks paslanmaz çelik döküm)

Kapsam & uyarılar: aşağıdaki değerler Uygun şekilde çözeltiyle tavlanmış durumda CE3MN/J93404 döküm için tipik mühendislik aralıkları.

Döküm (özellikle büyük/kalın bölümler) işlenmiş ürünlere göre daha fazla dağılım gösterir ve kesit boyutuna duyarlıdır, ısıl işlem, ve gerçek faz dengesi (d/c).

Tasarım ve güvenlik açısından kritik işler için her zaman belirli ısı/parti için tedarikçi onaylı test verilerini kullanın ve parça düzeyinde testlerle doğrulayın.

Fiziksel özellikler (tipik)

Mülk	Tipik değer (CE3MN dökümü, çözelti tavlanmış)	Yorum
Yoğunluk	≈ 7.8 – 8.0 g·cm⁻³	Diğer paslanmaz alaşımlara benzer; kullanmak 7.85 kütle hesaplamaları için g/cm³.
Erime / katılaşma aralığı	≈ 1,375 – 1,425 °C	Yüksek alaşımlama nedeniyle geniş katılaşma aralığı; beslenmeyi ve büzülmeyi etkiler.
Isı iletkenliği (20 °C)	≈ 12 – 18 W · m⁻ · k⁻	Karbonlu çeliklerden daha düşük; Döküm ve kaynak sırasında termal değişimleri etkiler.
Özgül ısı (20 °C)	≈ 420 – 500 J · kg⁻ · k⁻	Termal hesaplamalar için ~460 J·kg⁻¹·K⁻¹ kullanın.
Termal genleşme katsayısı (20–300 ° C)	≈ 12.5 – 14.5 ×10⁻⁶ K⁻¹	Birçok östenitik kaliteden daha düşük; diğer metallerle birleştirilirken önemlidir.
Young modülü (oda sıcaklığı)	≈ 190 – 210 not ortalaması	Elastik tasarım kullanımı için 200 ihtiyatlı bir şekilde not ortalaması.
Elektriksel direnç (20 °C)	≈ 0.6 – 0.9 μΩ·m	Tipik paslanmaz aralığı; tam bileşime göre değişir.
Manyetizma	Biraz ferritik; zayıf manyetik tepki gösterebilir	Manyetik olmayan tamamen östenitik bölgeler; dubleks ferrit nedeniyle hafif manyetizma gösterir.

Mekanik özellikler (tipik, çözelti tavlanmış döküm formu)

Mülk	Tipik aralık	Notlar
Verim gücü (RP0.2)	≈ 400 – 550 MPa	300 serisi paslanmaz çeliklerden çok daha yüksek; bölüme bağlıdır, ısıl işlem ve ferrit fraksiyonu.
Çekme mukavemeti (RM)	≈ 750 – 900 MPa	İzin verilen gerilimler için sertifikalı parti verilerini kullanın.
Uzama (A, % içinde 50 mm)	≈ 10 – 25 %	Döküm parçalarının alt uca doğru eğilimi; daha kalın bölümler ve artık σ/χ sünekliği azaltır.
Sertlik (HB)	≈ 220 – 360 HB	Döküm süper dubleks değerleri mikro yapıya ve herhangi bir intermetalik maddeye göre değişir; sertlik, mukavemet ve kırılganlıkla ilişkilidir.
Charpy V çentik etkisi	≈ 30 – 120 J (oda sıcaklığı)	Geniş aralık: döküm, kesit boyutu ve çökeltiler dağılmaya neden olur; kritik parçalar için önlem alın.
Kırılma tokluğu (K_IC, yaklaşık)	≈ 50 – 120 MPA · √m	Mikro yapıya oldukça bağımlı, çentik boyutu ve test yöntemi; Gerektiğinde parçaya özel kırılma mekaniğini kullanın.
Tükenmişlik (döner bükme / dayanıklılık)	Gösterge niteliğindeki dayanıklılık ≈ 250 – 400 MPa	Yüzey kalitesi, Artık gerilim ve gözeneklilik yorulma ömrüne hakimdir; deneysel olarak ölçün.
Sürünme direnci	Ilıman (yüksek sıcaklıkta sürünme alaşımı değil)	Aralıklı olarak yüksek sıcaklığa maruz kalmaya uygundur; kalifikasyon olmaksızın ~350–400 °C'nin üzerinde sürekli yüksek gerilimli sürünme hizmeti için önerilmez.

Yüksek sıcaklık davranışı & servis rehberliği

• Pratik sürekli servis sıcaklığı: tipik olarak ≤ ~300 °C korozyona duyarlı uygulamalar için; Mekanik mukavemet sıcaklıkla birlikte giderek düşecektir.
• Kısa süreli maruz kalma: malzeme ~400–500 °C'ye kadar makul mukavemeti korur ancak uzun süreli maruz kalma, intermetaliklerin çökelmesine neden olur (A, H) alaşımı kırılganlaştıran.
• Sürünme & stres kopması: CE3MN, birçok östenitikten daha iyi yüksek sıcaklık dayanımı sunar ancak Olumsuz uzun süreli sürünmenin gerekli olduğu nikel bazlı alaşımların yerine geçer.
  Yüksek sıcaklıkta sürekli yük için uygun sürünme dereceli malzemeyi seçin ve sürünme testi yapın.

6. Döküm davranışı ve katılaşma zorlukları

CE3MN'nin tasarımı dökme alaşım karmaşık iç geçişlere sahip tek parçalı bileşenlere olanak sağlar, entegre özellikler ve daha az bağlantı — üretim verimliliğindeki avantajlar, Çoklu dövme veya kaynaklı imalatlarla karşılaştırıldığında sızıntının en aza indirilmesi ve parça bütünlüğü.

Döküm CE3MN sürece özgü riskleri beraberinde getirir:

• Denge dışı katılaşma ve ayrışma: interdendritik artık sıvı Cr bakımından zenginleşir, Ben ve Ni (veya eleman bölüm katsayılarına bağlı olarak tam tersi tükenmiş),
  metaller arası oluşumu teşvik edebilecek yerel kimya varyasyonları üretmek (s/saat) döküm durumunda.
• Geniş donma aralığı: yüksek alaşım içeriği katılaşma aralığını genişletir, artan büzülme riski ve besleme zorluğu; dikkatli yükseltici tasarımı gerektirir, üşüme ve beslenme stratejisi.
• Sıcak yırtılma ve sıcak çatlama: dubleks döküm alaşımları, eğer kısıtlama ve termal eğimler yönetilmezse sıcak yırtılmaya karşı duyarlı olabilir; tane inceltme ve yolluk optimizasyonu yardımı.
• Yüzey ve iç kusurlar: gözeneklilik (gaz ve büzülme), Eriyik kontrolü ve filtreleme yetersizse oksit sürüklenmesi ve kalıntıları yaygındır.

Azaltma: hassas eriyik kimyası kontrolü, seramik köpük filtreleme, gazetleme, Katılaşma simülasyonu tarafından yönlendirilen optimize edilmiş geçit ve besleyici düzeni, ve döküm sonrası çözelti tavlaması esastır.

7. Isıl işlem, kaynak, ve imalat kontrolleri

Çözüm tavlaması & söndürme

• Amaç: İstenilen çift yönlü dengeyi elde etmek için döküm halindeki intermetalikleri çözün ve kimyayı homojenleştirin.
• Tipik uygulama: aralıkta çözelti tavlaması 1,050–1,100 ° C (kesin aralık parça bölümüne bağlıdır) ardından metaller arası yeniden çökelmeyi önlemek için hızlı söndürme yapılır.
• Uyarılar: büyük/kalın dökümler, kesit boyutuna göre uyarlanmış tutma süreleri ve söndürme stratejileri gerektirir; yetersiz çözeltileştirme, artık σ/χ ve ayrışmaya neden olur.

Kaynak & termal kesme

• Kaynak metalurjisi: sarf malzemeleri alaşım kimyasına uyacak veya biraz daha fazla eşleşecek ve HAZ/kaynak metalinde dengeli faz oranını destekleyecek şekilde seçilmelidir.
• Isı giriş kontrolü: aşırı veya yanlış sıralanmış ısı girişi faz dengesini değiştirir ve yerel olarak σ/χ çökeltebilir.
• Kaynak sonrası tedavi: kritik montajlar için, Mikro yapıyı eski haline getirmek için kaynak sonrası çözelti tavlaması veya lokal ısıl işlem gerekebilir.
• Termal kesme uyarısı: pratikte gözlemlendiği gibi, önceden ısıtma + yerel sıcak kesim (örneğin, oksi-yakıt) ardından yavaş soğutma kesme kenarında σ/χ çökelmesi ve gevrekleşme meydana gelebilir;
  en iyi uygulama şudur: Herhangi bir termal kesimden önce solüsyonla muamele edin veya soğuk kesmeyi kullanmak (testereyle kesmek) ardından çözelti tavlaması gelir.

8. Yaygın kusurlar ve arıza modları (pratik odak)

• A / χ metallerarası yağış: Yavaş soğutma veya döküm sonrası termal maruz kalma sırasında interdendritik ve α/γ arayüzlerinde oluşur; Kırılganlığa ve korozyona yatkınlığa neden olur.
• Ayrışma (Ni/Cr/Mo bölümleme): Yerel PREN depresyonuna ve tercihli saldırıya yol açar.
• Gaz ve büzülme gözenekliliği: yük taşıma bölümünü ve yorulma ömrünü azaltır.
• Sıcak yırtılma: kalın kesitlerde kısıtlı katılaşmadan.
• Termal kesim kaynaklı gevrekleşme: Döküm halindeki bileşenler üzerindeki yükselticilerin önceden çözelti tavlaması yapılmadan kesilmesi, kesilmiş kökte σ/χ çökelmesine ve çatlamayı başlatabilir (pratik çözüm: termal kesmeden veya soğuk testereden önce çözelti tavlaması yapın, ardından çözelti haline getirin).

9. CE3MN Dökme Dubleks Paslanmaz Çelik Tipik Uygulamaları

CE3MN döküm dubleks paslanmaz çelik aşağıdaki uygulamalar için seçilmiştir: yüksek mekanik mukavemet, lokal korozyona karşı mükemmel direnç, ve ağır hizmet koşulları altında yapısal güvenilirlik aynı anda gerekli.

Dökme süper çift yönlü kalite olarak, özellikle karmaşık yapılara çok uygundur, kalın duvarlı, işlenmiş ürünlerden üretimi zor veya ekonomik olmayan basınç içeren bileşenler.

Yağ & gaz ve petrokimya endüstrisi

• Valf gövdeleri ve valf bileşenleri (küresel vanalar, sürgülü vanalar, çek valfleri) Ekşi servis ve yüksek klorürlü ortamlar için
• Pompa İletimleri ve Pepeli deniz suyu elleçleme, üretilen su, veya agresif hidrokarbon karışımları
• Manifoldlar ve akış kontrol bileşenleri yüksek basınca maruz kalan, erozyon, ve aşındırıcı sıvılar

Açık deniz ve deniz mühendisliği

• Deniz suyu taşıma sistemleri (pompa gövdeleri, süzgeç, vana blokları)
• Açık deniz platformu yapısal dökümleri sürekli deniz suyuna maruz kalan
• Tuzdan arındırma tesisi bileşenleri tuzlu su pompaları ve valf gövdeleri dahil

Kimya ve proses endüstrileri

• Reaktörün iç kısımları ve muhafazaları karışık asitlere maruz kalan, klorürler, ve yüksek sıcaklıklar
• Isı eşanjörü bileşenleri Kanal başlıkları ve su kutuları gibi
• Karıştırıcı gövdeleri ve pompa bileşenleri agresif kimyasal hizmetinde

Enerji üretimi ve enerji sistemleri

• Soğutma suyu sistemleri termik ve nükleer santrallerde
• Baca gazı kükürt giderme (OGG) sistem bileşenleri
• Yüksek basınçlı su taşıma dökümleri yenilenebilir enerji tesislerinde

Kağıt hamuru, kağıt, ve çevre mühendisliği

• Çürütücü ve ağartma sistemi bileşenleri
• Pompalar, miksipler, ve valf gövdeleri Klor bakımından zengin ve alkalin ortama maruz kalan
• Atık su ve atık su arıtma ekipmanları

madencilik, maden işleme, ve bulamaç elleçleme

• Bulamaç pompası gövdeleri ve çarkları
• Giymek- ve korozyona dayanıklı muhafazalar maden taşıma sistemleri için

Yüksek bütünlüğe sahip basınç içeren bileşenler

• Basınçlı kap bileşenleri
• Kalın duvarlı döküm muhafazalar ve kapaklar
• Özel tasarlanmış döküm parçalar karmaşık iç geçitlere sahip

10. Diğer Alternatif Malzemelerle Karşılaştırma

CE3MN döküm dubleks paslanmaz çelik genellikle diğer paslanmaz çeliklere göre seçilir, süper östenitik alaşımlar, ve nikel bazlı alaşımlar nedeniyle korozyon direncinin benzersiz kombinasyonu, mekanik dayanım, ve döküm formunda maliyet etkinliği.

Aşağıdaki karşılaştırma, göreceli performansını ve uygulama uygunluğunu vurgulamaktadır.

Mülk / Kriter	CE3MN (Dubleks Döküm, 25Cr-7Ni-Mo-N)	316L / 1.4404 (Östenitik SS)	904L / 1.4539 (Süper Östenitik SS)	Nikel Esaslı Alaşımlar (örneğin, Hastelloy C-22)
Korozyon Direnci	Çukurlaşmaya karşı mükemmel direnç, çatlak korozyonu, ve klorür ortamlarında stres korozyonu; Ahşap ≈ 40	Ilıman; yüksek klorürlü ortamlarda çukurlaşma/çatlak oluşmasına yatkın	Çok yüksek; karşılaştırılabilir PREN (≈ 40–42), güçlü asit direnci	Asitleri oksitleme ve azaltmada üstün
Mekanik Dayanım	Yüksek mukavemet (Rp0,2 ≈ 450–550 MPa, Rm ≈ 750–900 MPa); iyi tokluk	Ilıman (Rp0,2 ≈ 200–250 MPa, Rm ≈ 500–600 MPa)	Orta ila yüksek; verim açısından dubleksten daha düşük	Yüksek, ancak üretimi genellikle pahalıdır
Faz / Mikroyapı	Dubleks (ferrit + ostenit) optimize edilmiş mukavemet-korozyon dengesi için	Tamamen östenitik	Tamamen östenitik	Tamamen östenitik veya karmaşık
Dökülebilirlik	Kompleks için mükemmel, kalın duvarlı parçalar; yüksek alaşımlı östenitiklere göre daha düşük büzülme	İyi, ancak kalın bölümlerde daha düşük mukavemet	Fakir; büyük dökümler için pahalı	Zor; yüksek maliyet, karmaşık erime kontrolü
Yüksek Sıcaklık Performansı	Ilıman; uygun ≤ 300–350 °C; sınırlı sürünme	Ilıman; östenit yüksek T'de yumuşar	Ilıman; 316L'den biraz daha iyi	Harika; agresif ortamlarda 400–600 °C'ye dayanabilir
Maliyet & Kullanılabilirlik	Ilıman; 904L ve nikel alaşımlarından daha ekonomik	Düşük; yaygın olarak mevcut	Yüksek; sınırlı döküm tedarikçileri	Çok yüksek; özel alaşım
Tipik Uygulamalar	Vanalar, pompalar, Klorür açısından zengin basınç muhafazaları, yüksek basınçlı, kimyasal hizmet	Genel kimyasal ekipmanlar, yiyecek, su taşıma	Aside dayanıklı tanklar, ısı değiştiriciler	Son derece agresif kimyasal prosesler, aşırı sıcaklık veya korozyon

Kilit çıkarımlar:

1. CE3MN ve 316L: CE3MN, klorür ve agresif kimyasal ortamlarda çok daha üstün korozyon direnci sunar, daha yüksek güce sahip, yüksek basınçlı veya kalın duvarlı bileşenler için idealdir.
2. CE3MN ve 904L: CE3MN daha yüksek mekanik mukavemet ve dökülebilirlik sağlar, genellikle daha düşük maliyetle, ince duvarlar için 904L tercih edilirken, yüksek asit dirençli bileşenler.
3. CE3MN ve Nikel Esaslı Alaşımlar: Nikel alaşımları aşırı aşındırıcı ve yüksek sıcaklık koşullarında daha iyi performans gösterir,
   ancak CE3MN şunları sağlar: ekonomik denge gücün, korozyon direnci, ve çoğu endüstriyel uygulama için üretilebilirlik.

11. Çözüm

CE3MN döküm dubleks paslanmaz çelik, karmaşık döküm geometrilerinin gerekli olduğu zorlu, aşındırıcı ve mekanik olarak yüklü ortamlar için amaca yönelik üretilmiş bir alaşımdır.

Onun süper-dubleks kimya yüksek mukavemet ve mükemmel lokal korozyon direncinin çekici bir kombinasyonunu sunar - ancak bu avantajlar yalnızca eritildiğinde ortaya çıkar, döküm, Çözelti tavlama ve imalat, ayrışmayı ve kırılgan intermetalik çökelmeyi önlemek için disiplinle yürütülür.

Kritik endüstriyel veya deniz altı bileşenleri için, CE3MN'yi sıkı yeterlilik ve testlere sahip kanıtlanmış tedarikçilerden tedarik etmek dayanıklı ürünler sağlayacaktır, malzeme ve işleme üstünlüğünü haklı çıkaran yüksek performanslı dökümler.