什么是WCB碳钢铸件?

1. 介绍

在力量的行业, 可靠性, 和成本效益相交 - 例如石油 & 气体, 石化, 发电, 和水基础设施-WCB碳钢铸件是首选的材料.

WCB, 代表 可焊接的铸造B级碳钢, 是一种多功能且使用广泛的铸钢合金, 特别适合生产 阀, 泵, 法兰, 和含压的组件.

由 ASTM A216/A216M, WCB提供平衡 机械强度, 可焊性, 和热弹性.

与在凝固过程中经历共晶转化的材料不同, WCB保持可预测且同质的结构, 在关键应用程序中保持稳定绩效的关键.

本文提供了WCB碳钢铸造的360°分析,

探索其物质基础, 冶金特征, 制造方法, 机械性能, 工业应用, 并与替代材料进行比较.

2. 什么是WCB?

WCB, 缩写 可焊接铸造b级 碳钢, 指的是广泛使用的铸钢等级 碳是主要合金元素.

该材料是荷里的基石，例如 阀, 法兰, 泵, 和配件, 特别是在需要可靠实力的行业中, 韧性, 和制造效率.

了解铸钢

WCB属于 铸钢, 是 铁基合金固化而不进行共晶转​​化.

与铸铁不同, 形成共晶的混合物，并且倾向于脆弱, 铸造钢 - 包括WCB - 进攻增强了 延性, 可焊性, 和冲击阻力.

这些属性使WCB成为受零件的首选材料 动态机械应力, 热循环, 和焊接操作.

材料名称和用法

名称“ WCB”起源于 ASTM A216/A216M, 管理的标准规范 在高温下进行压力服务应用的碳钢铸件.

在概述的三个年级中 - WCA (UNS J02502), WCB (UNS J02501),

和 WCC (US J02503) - WCB由于其最常用的成绩而脱颖而出 机械性能和成本效益的平衡.

ASTM A216/A216M的碳钢等级

3. 冶金基本面

充分了解WCB碳钢铸件的性能, 必须检查控制其机械行为和服务可靠性的冶金基础.

材料的 化学组成, 微观结构, 和相变响应 所有合作的工作都在定义其特征.

化学组成

元素	典型范围 (wt％)	功能
碳 (c)	0.25 - 0.30	增强力量和硬度; 过多的C可降低可焊性.
锰 (Mn)	0.60 - 1.00	提高拉伸强度和热功能.
硅 (和)	0.40 - 0.60	脱氧钢并增强铁氧体.
磷 (p)	≤ 0.04	受控以避免封闭.
硫 (s)	≤ 0.045	最小化热量; 严格控制.
铬 (Cr), 镍 (在), 钼 (莫), 铜 (铜)	≤ 0.5 每个	在某些变体中提供增强的耐腐蚀性和可耐用性.

微观结构

在铸造条件下, WCB钢主要由 铁素体 - 石胶基质, 这在力量之间提供了良好的妥协, 延性, 和可加工性.

• 铁矿 有助于延展性和韧性.
• 珠光体, 铁素体和胶石的层状混合物, 增强力量和耐磨性.

这 冷却速率 在凝固过程中显着影响晶粒尺寸和相分布.

快速冷却可能会完善微观结构，但也可以引起内部应力, 虽然冷却较慢可能会产生粗粒和潜在的隔离.

此外, 非金属 包含 (例如。, 氧化物, 硫化物) 必须控制，因为它们会损害疲劳寿命和表面质量.

相变和热处理

热处理是WCB钢的标准后处理要求，以提高机械一致性并减轻内部应力. 典型的热治疗包括:

• 标准化 (850–950°C): 完善晶粒尺寸并改善韧性.
• 回火 (500–700°C): 调整硬度 - 围度平衡.
• 缓解压力 (550–650°C): 最小化手术后或焊接的残留应力.

4. 铸件 & 处理技术

高质量WCB碳钢铸件的生产取决于选择适当的铸造和后加工技术.

鉴于WCB在安全性关键部件（如阀门）中的广泛应用, 泵, 和法兰,

制造过程必须确保尺寸的精度, 内部声音, 和最佳的机械性能.

消耗性模具方法

沙子铸造

由于其灵活性和成本效益，沙子铸造仍然是生产WCB组件的最普遍的方法. 两个常见的亚型包括:

• 绿沙铸: 使用天然粘土键的沙子. 虽然成本效益，适合大型零件, 它可能提供较少的表面饰面精度.
• 树脂键 (无烤) 沙子铸造: 提供更好的维度准确性和表面质量.
  树脂键的模具可以承受更高的温度并提供清洁铸件, 使其非常适合阀体和压力零件.

投资铸造 (失去蜡)

该技术保留给较小的, 复杂的WCB组件需要紧密的公差和优越的表面饰面.

虽然更昂贵, 投资铸造启用 净形或近网形 生产, 减少对广泛加工的需求.

永久模具方法

重力铸造 偶尔用于中等生产量的更简单的WCB零件.
与可消耗的模具工艺相比，此方法提供了更好的维度控制和更快的周期时间. 然而, 它在零件复杂性和大小方面受到限制.

开心制造 & 门控设计

核心设计对于施放内部几何形状至关重要, 例如阀中的流体流动路径. 对于WCB, 需要特别注意:

• 避免 核心侵蚀 倒入湍流.
• 确保 充足的汽油通风 降低孔隙率.
• 设计 门控系统 优化进食并最大程度地减少收缩缺陷.

后施工治疗

热处理 对于大多数WCB铸件都必须增强机械性能并减轻内部应力:

• 标准化 完善晶粒结构并提高均匀性.
• 回火 平衡硬度与延展性, 对于加压应用特别重要.
• 压力缓解 消除固化和加工中的残余应力.

加工 遵循热处理.

由于WCB表现出适度的硬度和良好的可加工性, 典型的操作包括 CNC转动, 钻孔, 线程, 和 铣削, 特别是密封表面和关节界面.

最佳练习提示: WCB铸件的加工津贴通常从 2 到 6 毫米, 取决于部分几何和铸造耐受类.

5. 机械的 & 物理特性

机械和身体表现 WCB碳钢 是其在工业应用中广泛使用的关键因素.

它的机械行为可以通过受控的组成和铸造后热处理进行微调, 使其成为各种承重和荷载组件的多功能材料.

拉伸和屈服强度

ASTM A216 WCB提供 强度和延展性的平衡组合, 对于静态和动态负载下的结构可靠性至关重要.

• 抗拉强度: 通常之间 485–655 MPA (70,000–95,000 psi).
• 产生强度: 通常落入 250–285 MPA (36,000–41,000 psi).

这些值可能会根据冷却速率而略有不同, 截面厚度, 和热处理周期施加了.

伸长和延展性

WCB铸钢通常显示:

• 休息时伸长: 18–22％
• 减少面积: 超过 30%, 表明良好的形成性和影响吸收

这种延展性使WCB适用于经历压力脉动的组件, 振动, 或机械冲击.

影响韧性 (Charpy V-Notch)

WCB的关键优势是它在亚ambient温度下的韧性:

• 在室温下: 影响能量 > 30–35 j
• 在0°C (32°f): 仍然坚持 〜25–30 j, 取决于铸造质量和细化

笔记: 对于低温或极端寒冷的应用, WCB可能需要使用低温钢的合金修饰或取代 (例如。, LCC或LC1等级).

硬度

WCB被归类为中钢:

• Brinell硬度 (HBW): 通常 130–180 hb
• 罗克韦尔B量表: 大约. 70–85 hrb

标准化和回火后, 硬度足以耐磨损而不变得脆弱, 适合大多数静态和中度磨损环境.

疲劳和蠕变阻力

• 疲劳强度: 一般而言 40–50％的拉伸强度, IE。, 190–260 MPA 对于典型的WCB标本.
• 蠕变力量: 可以接受 450°C (842°f), 在上面，碳扩散和谷物变硬开始降解机械性能.

热和物理特性

财产	典型的价值
密度	7.85 g/cm³ (0.284 lb/in³)
导热率	〜43–50 w/m·k
热膨胀系数	12.0 x10⁻⁶ /°C (20–300°C)
比热容量	〜0.46 kJ/kg·k
电阻率	〜0.15μΩ·m

6. 申请 & 行业观点

由于其出色的可焊性, 平衡的机械性能, 以及对各种制造环境的适应性,

WCB碳钢 在几个高需求行业中被广泛认为是可靠的材料.

阀门和执行器

WCB铸件最突出的应用之一在于 阀门和执行器 部分, 特别是在油中, 气体, 和石化行业.

门, 地球, 查看, 和WCB产品制造的球阀:

• 高压阻力, 适用于上面运行的系统 1,000 psi.
• 出色的维度稳定性, 密封性能至关重要.
• 焊接可修复性, 允许现场维护和延长的生命周期.

行业洞察力: 超过 60% 工业阀 对于北美的中游油管道，由ASTM A216 WCB制成, 根据阀制造商的调查数据 (2023).

泵和法兰

WCB铸件也广泛使用 离心泵, 叶轮, 以及管理跨工厂流体运输的法兰.

他们有利 铸造流动性 和 耐腐蚀性 (涂料或衬里) 使它们理想:

• 工艺水系统
• 发电厂中的冷却环
• 化学浆料处理

发电基础设施

在 热电厂 和 市政供水系统, WCB组件用于:

• 锅炉安装
• 蒸汽阀体
• 管配件和耦合

7. 与替代材料进行比较

选择用于压力或结构组件的材料时,

WCB碳钢 通常将与其他材料（例如不锈钢铸件）进行比较, 延性铁, 和锻造碳钢.

8. 结论

WCB碳钢铸造仍然是 基石材料 在工业制造业中, 奉献 可靠的机械强度, 良好的可焊性, 和经济生存能力.

在ASTM A216下定义, WCB支持广泛的铸造过程，并得到了良好的检查和质量标准的支持.

虽然不是腐蚀性或极端温度环境的最佳选择, WCB无与伦比 多功能性, 可用性, 和成本效益.

随着设计要求的发展和铸造技术的进步, WCB在工程耐用中继续发挥至关重要的作用, 可扩展, 和跨行业的高性能组成部分.

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文章参考:https://www.steel-foundry.com/wcb-carbon-steel-casting-product/