CA6NM-Edelstahl: Eigenschaften und wichtigste Anwendungen

CA6NM Edelstahl (Guss) ist eine Hochleistungs-Edelstahlqualität, die hauptsächlich als martensitischer Edelstahl klassifiziert ist. Diese Qualität ist bemerkenswert für ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, was sie für verschiedene anspruchsvolle Anwendungen, insbesondere in der Öl- und Gasindustrie sowie in der Energieerzeugung, geeignet macht.

Umfassende Übersicht

CA6NM zeichnet sich durch seine einzigartige Zusammensetzung aus, die erhebliche Mengen an Chrom und Nickel sowie Molybdän und Stickstoff umfasst. Diese Legierungsbestandteile tragen zu seiner Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei. Die Anwesenheit von Stickstoff verbessert die mechanischen Eigenschaften des Stahls, insbesondere seine Streckgrenze und Zähigkeit, während Chrom hervorragende Oxidationsbeständigkeit bietet.

Die Hauptmerkmale von CA6NM umfassen:

• Hohe Festigkeit: CA6NM weist im Vergleich zu vielen anderen Edelstählen eine überlegene Zug- und Streckfestigkeit auf, was es ideal für strukturelle Anwendungen macht.
• Korrosionsbeständigkeit: Es bietet eine gute Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich Meerwasser und sauren Bedingungen.
• Hitzebeständigkeit: Diese Qualität kann ihre mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen beibehalten, was sie für Hochtemperaturanwendungen geeignet macht.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile (Pro)	Einschränkungen (Contra)
Exzellente mechanische Eigenschaften	Teurer als Standard-Kohlenstoffstähle
Gute Korrosionsbeständigkeit	Begrenzte Formbarkeit im Vergleich zu austenitischen Graden
Hochtemperatur-Leistung	Empfindlich gegenüber Spannungsrisskorrosion in bestimmten Umgebungen

Historisch wurde CA6NM in kritischen Anwendungen wie Pumpen- und Ventilkomponenten im Öl- und Gassektor aufgrund seiner Zuverlässigkeit und Leistung unter rauen Bedingungen eingesetzt. Seine Marktposition ist stark, insbesondere in Branchen, die Hochleistungsmaterialien erfordern.

Alternative Namen, Normen und Entsprechungen

Normenorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region	Hinweise/Anmerkungen
UNS	S41500	USA	Nähste Entsprechung zu AISI 410 mit verbesserten Eigenschaften
ASTM	A743/A744	USA	Speziifikation für Güsse aus Edelstahl
EN	1.4006	Europa	Ähnlich wie CA6NM, aber mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden
JIS	SUS 410	Japan	Entsprechung mit Variationen in den mechanischen Eigenschaften

Die Unterschiede zwischen CA6NM und seinen Äquivalenten liegen oft in den spezifischen Prozentsätzen der Legierungselemente, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen können. Während sowohl CA6NM als auch SUS 410 martensitisch sind, sorgt der erhöhte Stickstoffgehalt von CA6NM für verbesserte Zähigkeit und Festigkeit.

Schlüsseleigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.05 - 0.15
Cr (Chrom)	12.0 - 14.0
Ni (Nickel)	2.0 - 4.0
Mo (Molybdän)	0.5 - 1.5
N (Stickstoff)	0.1 - 0.25
Mn (Mangan)	0.5 - 1.0
Si (Silizium)	0.5 - 1.0
P (Phosphor)	≤ 0.04
S (Schwefel)	≤ 0.03

Die wichtigsten Legierungselemente in CA6NM spielen entscheidende Rollen in seinen Eigenschaften:

• Chrom: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Bildung einer schützenden Oxidschicht bei.
• Nickel: Erhöht Zähigkeit und Duktilität, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
• Molybdän: Erhöht die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen.
• Stickstoff: Verbessert die Festigkeit und Zähigkeit und steigert die gesamte mechanische Leistung.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Bedingung/Temperierung	Testtemperatur	Typischer Wert/ Bereich (metrisch)	Typischer Wert/ Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethoden
Zugfestigkeit	Geglüht	Raumtemperatur	620 - 750 MPa	90 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset)	Geglüht	Raumtemperatur	450 - 600 MPa	65 - 87 ksi	ASTM E8
Elongation	Geglüht	Raumtemperatur	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Härte (Rockwell C)	Geglüht	Raumtemperatur	30 - 35 HRC	30 - 35 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Charpy (bei -40°C)	-40°C	40 - 60 J	30 - 44 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von CA6NM machen es besonders geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern, wie z.B. beim Bau von Druckbehältern und Rohrleitungssystemen. Die Fähigkeit, signifikante mechanische Lasten zu widerstehen, während die strukturelle Integrität gewahrt bleibt, ist ein entscheidender Vorteil in anspruchsvollen Umgebungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Bedingung/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7.75 g/cm³	0.28 lb/in³
Schmelzpunkt/Bereich	-	1450 - 1500 °C	2642 - 2732 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Speziere Wärmefähigkeit	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0.74 µΩ·m	0.74 µΩ·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	20 - 100 °C	16.5 x 10⁻⁶/K	9.2 x 10⁻⁶/°F

Die Dichte und der Schmelzpunkt von CA6NM zeigen seine Eignung für Hochtemperaturanwendungen, während seine Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmefähigkeit für Anwendungen, die mit Wärmetransfer zu tun haben, von Bedeutung sind. Der elektrische Widerstand ist relevant für Anwendungen, in denen die elektrische Leitfähigkeit eine Rolle spielt.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Medium	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Chloride	3.5%	25°C/77°F	Gut	Risiko von Lochkorrosion
Schwefelsäure	10%	20°C/68°F	Fair	Empfindlich gegenüber lokalisierter Korrosion
Salzsäure	5%	25°C/77°F	Schlecht	Nicht empfohlen
Meerwasser	-	Umgebung	Ausgezeichnet	Gute allgemeine Beständigkeit

CA6NM zeigt eine gute Beständigkeit gegenüber verschiedenen korrosiven Umgebungen, insbesondere in Meerwasser und mäßig sauren Bedingungen. Es ist jedoch empfindlich gegenüber Lochkorrosion in chloridreichen Umgebungen und lokalisierter Korrosion in starken Säuren wie Salzsäure. Im Vergleich zu anderen Edelstahlsorten, wie AISI 316, kann CA6NM in Hochstressanwendungen eine bessere Leistung bieten, ist jedoch möglicherweise nicht so beständig gegenüber bestimmten korrosiven Medien.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	600 °C	1112 °F	Geeignet für Hochtemperaturanwendungen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	650 °C	1202 °F	Kurze Exposition
Skalierungstemperatur	700 °C	1292 °F	Risiko von Oxidation jenseits dieses Limits
Berücksichtigung der Kriechfestigkeit	550 °C	1022 °F	Kriechbeständigkeit beginnt abzunehmen

CA6NM behält seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bei, was es für Anwendungen wie Turbinenkomponenten und Wärmetauscher geeignet macht. Längere Exposition gegenüber Temperaturen über 600 °C kann jedoch zu Oxidation und Skalierung führen, was die Integrität gefährden kann.

Bearbeitungseigenschaften

Schweissbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlener Zusatzwerkstoff (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
TIG	ER410	Argon	Vorwärmen empfohlen
MIG	ER410	Argon + CO2-Gemisch	Nachbehandlung nach dem Schweißen empfohlen
SMAW	E410	-	Vorsicht geboten, um Rissbildung zu vermeiden

CA6NM ist im Allgemeinen schweißbar, jedoch ist Vorsicht geboten, um Rissbildung zu vermeiden, insbesondere bei dickeren Abschnitten. Vorwärmen und Nachbehandlung nach dem Schweißen können helfen, diese Risiken zu mindern. Die Auswahl des Zusatzwerkstoffs ist entscheidend, um die Verträglichkeit sicherzustellen und die Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	CA6NM	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Zerspanungsindex	60%	100%	Schwieriger zu bearbeiten als unlegierte Stähle
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	50 m/min	Verwenden Sie Werkzeuge aus Hartmetall für die besten Ergebnisse

CA6NM bringt Herausforderungen beim Bearbeiten aufgrund seiner Härte und Festigkeit mit sich. Der Einsatz geeigneter Werkzeuge und Schnittgeschwindigkeiten kann die Zerspanbarkeit verbessern, aber die Bediener sollten auf erhöhten Werkzeugverschleiß vorbereitet sein.

Formbarkeit

CA6NM weist im Vergleich zu austenitischen Edelstählen eine begrenzte Formbarkeit auf. Kaltes Formen ist möglich, aber signifikante Kaltverfestigung kann auftreten, was eine sorgfältige Kontrolle der Biegeradien und Formprozesse erfordert. Warmformen ist feasier, erfordert jedoch eine präzise Temperatursteuerung, um die Materialeigenschaften nicht zu beeinträchtigen.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	1 - 2 Stunden	Luft oder Wasser	Stress abbauen, Duktilität verbessern
Härten	950 - 1050 °C / 1742 - 1922 °F	1 Stunde	Öl oder Luft	Härte und Festigkeit erhöhen
Anlassen	500 - 700 °C / 932 - 1292 °F	1 Stunde	Luft	Brittleness reduzieren, Zähigkeit verbessern

Wärmebehandlungsprozesse beeinflussen erheblich die Mikrostruktur und Eigenschaften von CA6NM. Glühen kann die Duktilität verbessern, während Härten die Festigkeit erhöht. Anlassen ist unerlässlich, um Härte und Zähigkeit in Anwendungen zu balancieren, in denen Stoßfestigkeit von entscheidender Bedeutung ist.

Typische Anwendungen und Endnutzungen

Industrie/Sektor	Konkretes Anwendungsbeispiel	Wichtige Stahleeigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Öl und Gas	Pumpenkomponenten	Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit	Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen
Energieerzeugung	Turbinenblätter	Hochtemperaturleistung	Haltbarkeit und Effizienz
Marine	Ventilkörper	Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion	Langlebigkeit in marinen Umgebungen

Weitere Anwendungen umfassen:

• Chemische Verarbeitung: Komponenten, die korrosiven Chemikalien ausgesetzt sind.
• Luft- und Raumfahrt: Teile, die hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse erfordern.
• Bergbau: Ausrüstungen, die abrasiven Bedingungen ausgesetzt sind.

CA6NM wird für diese Anwendungen aufgrund seiner Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit gewählt, die in Umgebungen, in denen ein Ausfall nicht möglich ist, entscheidend sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse

Merkmal/Eigenschaft	CA6NM	AISI 316	AISI 410	Kurze Pro-/Contra- oder Abwägungsnotiz
Wichtigste mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Moderate Festigkeit	Moderate Festigkeit	CA6NM bietet überlegene Festigkeit
Wichtigster Korrosionsaspekt	Gute Beständigkeit	Ausgezeichnete Beständigkeit	Bewährte Beständigkeit	CA6NM ist weniger beständig gegenüber Chloriden
Schweißbarkeit	Moderat	Gut	Fair	CA6NM erfordert sorgfältige Schweißpraktiken
Zerspanbarkeit	Moderat	Gut	Ausgezeichnet	CA6NM ist schwieriger zu bearbeiten
Formbarkeit	Begrenzt	Gut	Moderat	CA6NM ist weniger formbar als austenitische Grade
Ungefähr relativer Preis	Höher	Moderat	Niedriger	CA6NM ist teurer aufgrund der Legierungselemente
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	CA6NM könnte weniger leicht verfügbar sein

Bei der Auswahl von CA6NM sind Überlegungen wie Kostenwirksamkeit, Verfügbarkeit und Eignung für spezifische Anwendungen entscheidend. Obwohl es teurer sein kann als Standard-Kohlenstoffstähle, rechtfertigt die Leistung in kritischen Anwendungen oft die Investition. Zudem sind seine magnetischen Eigenschaften minimal, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen magnetische Störungen eine Rolle spielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CA6NM Edelstahl ein vielseitiges und leistungsstarkes Material ist, das in anspruchsvollen Umgebungen hervorragende Leistungen erbringt und daher eine bevorzugte Wahl für verschiedene industrielle Anwendungen darstellt. Seine einzigartige Kombination aus mechanischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften gewährleistet Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in der Nutzung.