Jakim materiałem jest Inconel 625?

Inconel 625 to stopniowo hartowany stop niklowo-chromowo-molibdenowy z dodatkiem niobu, a opublikowana odpowiedź na pytanie z tytułu to zdanie z biuletynu stopowego: jego wytrzymałość wynika z usztywniającego wpływu molibdenu i niobu na matrycę niklowo-chromową, dzięki czemu nie są wymagane zabiegi utwardzania przez wydzielanie. To jest tożsamość materiału. Wszystko inne na jego temat, jak jest kupowany, jak jest spawany i dlaczego jest wybierany zamiast gatunku, który znajduje się obok niego na większości list zapytań, wynika z tego jednego zdania.

Sama nazwa wymaga najpierw rozpakowania, ponieważ Inconel jest nazwą handlową, a nie oznaczeniem materiału. Materiał to UNS N06625, W.Nr. 2.4856 i ISO NW6625, i jest wymieniony w NACE MR-01-75. Zamówienie zakupu wystawione tylko na nazwę handlową pozostawia specyfikację otwartą; zamówienie zakupu wystawione na numer UNS nie. Oba nazwy odnoszą się do tego samego stopu, a stop jest dostępny we wszystkich standardowych formach walcowanych, w tym prętach, drutach, blachach, taśmach, kształtach i produktach rurowych.

Skład i jak jest zazwyczaj podawany błędnie

Poniższe limity specyfikacji są opublikowanymi, a kolumna po prawej stronie istnieje, ponieważ trzy z tych liczb są powszechnie drukowane w odwrotnej kolejności. Stop jest na bazie niklu, a liczby żelaza, aluminium i tytanu są maksymalnymi, a nie minimalnymi. Odczytane w drugą stronę opisują inny materiał.

Dlaczego nie jest potrzebna obróbka cieplna i co to daje

Mechanizm wzmocnienia jest powodem, dla którego ten stop jest kupowany bez harmonogramu obróbki cieplnej. Molibden i niob rozpuszczone w matrycy usztywniają ją, a ponieważ wytrzymałość jest przenoszona przez pierwiastki w roztworze zamiast przez wydzielinę, którą trzeba wyhodować, nie jest wymagany cykl starzenia i nic nie można przedwcześnie postarzyć. Poniższe porównanie decyduje o większości specyfikacji, ponieważ dwa gatunki pojawiają się razem na prawie każdym zapytaniu dotyczącym wysokich temperatur.

Te dwa nie są rywalami tak bardzo, jak odpowiedziami na różne pytania, a praktycznym testem jest to, czy projekt jest ograniczony przez wytrzymałość, czy przez korozję. Tam, gdzie jest ograniczony przez korozję w temperaturze, ten stop jest tym, który można spawać i oddać do użytku bez etapu obróbki cieplnej w środku sekwencji produkcji.

Właściwości mechaniczne, według formy i stanu

Poniższe zakresy są opublikowanymi, a opublikowana uwaga do nich jest warta powtórzenia z tabelą: są to kompozyty dla różnych rozmiarów produktów do 4 cali i nie nadają się do celów specyfikacyjnych. Zamówienie zakupu pobiera swoje minima ze standardu obejmującego formę.

Dwie rzeczy w tej tabeli łatwo przeoczyć. Stan roztworowo wyżarzony jest słabszy niż stan wyżarzony w temperaturze pokojowej, a mimo to jest właściwym wyborem dla najgorętszej eksploatacji, ponieważ opublikowane wytyczne zalecają stan roztworowo wyżarzony dla elementów wymagających optymalnej odporności na pełzanie lub zerwanie, podczas gdy drobnoziarnisty materiał wyżarzony jest opisywany jako korzystny do 1500 °F dla wytrzymałości na zmęczenie, twardości i wytrzymałości na rozciąganie. Wybór między tymi dwoma stanami jest zatem decyzją eksploatacyjną, a nie jakościową.

Co długotrwała ekspozycja na pośrednią temperaturę robi

Jest to zachowanie, które przeczy zwykłemu opisowi stopu jako strukturalnie prostego, i jest opublikowane w biuletynie z mierzonymi wartościami. Próbki wyżarzonego pręta były przechowywane przez 2000 godzin w trzech temperaturach, a następnie zmierzono właściwości w temperaturze pokojowej i w temperaturze eksploatacji.

Uważnie przeczytaj drugi wiersz, ponieważ to on decyduje, czy długi okres eksploatacji zmienia materiał. Dwa tysiące godzin w temperaturze 649 °C podnosi granicę plastyczności w temperaturze pokojowej z 479 MPa do 872 MPa, co stanowi wzrost o około osiemdziesiąt procent, i obniża wydłużenie z 54% do 30%. Stop jest opisywany jako twardniejący pod wpływem ekspozycji na pośrednie temperatury, a mechanizm polega na wydzielaniu fazy bogatej w niob, która według tych samych opublikowanych danych może powodować kruchość powyżej około 650 °C w dłuższych okresach. Pomiary zarejestrowały również skurcz o około 0,048% w próbkach wystawionych na działanie temperatur między 1200 a 1400 °F.

Dla kupującego konsekwencja jest specyficzna. Komponent, który działa powyżej około 650 °C przez lata, będzie innym materiałem pod koniec tego okresu niż ten, który został zainstalowany: mocniejszy, mniej plastyczny i nieco mniejszy. Niskocyklowa jakość zmęczeniowa stopu istnieje właśnie z tego powodu. Jest produkowany z węglem, krzemem i azotem kontrolowanymi do niskich poziomów, i jest to gatunek dostarczany do miechów i podobnych elementów obciążonych cyklicznie. Tam, gdzie długi czas pracy w wysokiej temperaturze i obciążenie cykliczne występują razem, standardowa jakość nie jest właściwym zakupem, a kontrolowana jakość jest.

Stałe fizyczne i limity eksploatacji

Okna obróbki cieplnej i produkcji

Obróbki termiczne służą do zmiękczania i odprężania, a nie do wzmacniania, i każda z nich ma opublikowane okno.

Normy, według formy

Która norma ma zastosowanie, zależy od formy produktu, a trzy specyfikacje ASTM obejmujące powszechne formy mają jeden skład, ale nie jeden zestaw wymagań mechanicznych. Dla blach, płyt i taśm jest to ASTM B443 z ASME SB443, obok SAE/AMS 5599 i 5869, ISO 6208, BS 3072NA21, DIN 17750 i EN 10095. Dla prętów i drutów jest to ASTM B446 z ASME SB446, obok SAE/AMS 5666, ISO 9723, BS 3076NA21, DIN 17752, EN 10095 i ASME Code Case 1935.

Formy rurowe dzielą się dalej niż produkty płaskie. Bezszwowe rury i przewody są objęte normą ASTM B444 z B829 dla wymagań ogólnych i ich odpowiednikami ASME, obok SAE/AMS 5581, ISO 6207 i BS 3074NA21. Rury spawane są objęte normą ASTM B704 z B751 dla wymagań ogólnych, a rury spawane ASTM B705 z B775. Materiał do odkuwek jest objęty normą ASTM B564 z ASME SB564, ISO 9725, DIN 17754 i ASME Code Case 1935, drut SAE/AMS 5837 z ISO 9724 i DIN 17753, a złączki ASTM B366 z ASME SB366. ISO 4955A i DIN 17744 obejmują skład chemiczny dla wszystkich form produktów.

Punktem listy jest to, że zamówienie wystawione na jeden z tych numerów nie jest wymienne z zamówieniem wystawionym na inny, ponieważ wymagania mechaniczne i dopuszczalne odchylenia różnią się między nimi, mimo że skład jest taki sam. Zamówienie zakupu, które podaje nazwę stopu i formę, ale nie normę, pozostawia otwarte dopuszczalne minima.

Pytania kupujących

Co to dokładnie za materiał Inconel 625?

Stop niklowo-chromowo-molibdenowy z dodatkiem niobu, UNS N06625 i W.Nr. 2.4856, w którym wytrzymałość pochodzi z molibdenu i niobu utrzymywanych w roztworze stałym w matrycy niklowo-chromowej. Ponieważ wytrzymałość jest przenoszona przez pierwiastki w roztworze zamiast przez wydzielinę, nie są wymagane zabiegi utwardzania przez wydzielanie, a stop jest dostarczany w stanie wyżarzonym lub roztworowo wyżarzonym bez dalszej obróbki cieplnej.

Czy Inconel 625 wymaga obróbki cieplnej?

Nie dla wytrzymałości. Opublikowane okna to wyżarzanie w temperaturze 925 do 1040 °C z szybkością chłodzenia opisaną jako niekrytyczna, wyżarzanie roztworowe w temperaturze 1090 do 1200 °C i odprężanie w temperaturze 590 do 760 °C lub do 870 °C dla pełnego odprężenia. Stan roztworowo wyżarzony jest zalecany tam, gdzie pożądana jest optymalna odporność na pełzanie lub zerwanie, a drobnoziarnisty materiał wyżarzony jest korzystny do 1500 °F dla wytrzymałości na zmęczenie i właściwości wytrzymałościowych. Wybór jest decyzją eksploatacyjną, a żadna z tych obróbek nie jest cyklem starzenia.

Czym różni się od Inconelu 718?

Sposobem uzyskania wytrzymałości, a ta różnica przenika całą specyfikację. Ten stop jest wzmacniany przez roztwór stały i nie wymaga obróbki starzenia; 718 jest wzmacniany przez reakcję wydzielania i musi być starzony, aby osiągnąć swoją użytkową wytrzymałość, co umieszcza zdefiniowany proces termiczny w sekwencji produkcji. Opublikowane wytyczne dla tego stopu stwierdzają, że podgrzewanie wstępne, podgrzewanie końcowe i obróbka cieplna po spawaniu nie są wymagane. Tam, gdzie projekt jest ograniczony przez wytrzymałość, 718 będzie mocniejszy. Tam, gdzie jest ograniczony przez korozję w temperaturze, a część musi być wykonana i spawana, ten stop jest prostszą drogą.

Jaka jest maksymalna temperatura eksploatacji?

Opublikowany zakres eksploatacji to od kriogenicznego do 1800 °F, czyli 982 °C. Istnieje również oddzielna kwalifikacja naczynia ciśnieniowego na 815 °C, która jest niższa, ponieważ jest to kwalifikacja projektowa zamiast zdolności materiałowej. Istnieją opublikowane strony, które podają 1093 °C jako zdolność wysokotemperaturową, która jest powyżej opublikowanego zakresu eksploatacji. A wszelkie twierdzenia o odporności w temperaturze powyżej zakresu topnienia 1290 do 1350 °C opisują ciecz, a nie stop.

Czy stop zmienia się, jeśli działa gorąco przez długi czas?

Tak, a opublikowane pomiary to kwantyfikują. Wyżarzony pręt przechowywany przez 2000 godzin w temperaturze 649 °C powrócił z granicą plastyczności w temperaturze pokojowej 872 MPa w porównaniu do 479 MPa przed ekspozycją, z wydłużeniem spadającym z 54% do 30%, a próbki skurczyły się o około 0,048%. Utwardzanie jest przypisywane wydzielaniu fazy bogatej w niob, a opublikowane dane wskazują, że ta faza może powodować kruchość powyżej około 650 °C w dłuższych okresach. Długi czas pracy w wysokiej temperaturze zmienia zatem materiał, a tam, gdzie występuje obciążenie cykliczne, należy określić gatunek niskocyklowej jakości zmęczeniowej z kontrolowanym węglem, krzemem i azotem.

Dlaczego kontrola krzemu i azotu jest wspomniana w przypadku miechów?

Ponieważ niskocyklowa jakość zmęczeniowa stopu jest produkowana z węglem, krzemem i azotem utrzymywanymi na niskich poziomach, a ta jakość jest dostarczana do miechów i podobnych elementów obciążonych cyklicznie. Opublikowane limity składu dla standardowego gatunku pozostają niezmienione na poziomie maksimum 0,10 dla węgla i maksimum 0,50 dla krzemu, więc ściślejsza kontrola w jakości zmęczeniowej jest specyfikacją zakupu zamiast innej tabeli stopów. Tam, gdzie część jest obciążona cyklicznie w temperaturze, standardowa jakość i kontrolowana jakość nie są wymienne.

Podsumowanie

Inconel 625 to stop niklowo-chromowo-molibdenowy z dodatkiem niobu w roztworze stałym, UNS N06625 i W.Nr. 2.4856, którego wytrzymałość pochodzi z usztywnienia matrycy przez molibden i niob, dzięki czemu nie jest wymagana obróbka utwardzania przez wydzielanie i nic nie można przedwcześnie postarzyć. Jest dostarczany wyżarzony lub roztworowo wyżarzony, spawany bez podgrzewania wstępnego i obróbki cieplnej po spawaniu, i używany od temperatury kriogenicznej do 982 °C, z oddzielną kwalifikacją naczynia ciśnieniowego na 815 °C. Jego skład to nikiel minimum 58,0%, chrom od 20,0 do 23,0%, molibden od 8,0 do 10,0%, niob plus tantal od 3,15 do 4,15%, a żelazo, aluminium i tytan jako maksima zamiast minimów. Długotrwała eksploatacja powyżej około 650 °C go zmienia: wytrzymałość rośnie, a plastyczność spada z powodu wydzielania fazy bogatej w niob, dlatego istnieje niskocyklowa jakość zmęczeniowa z kontrolowanym węglem, krzemem i azotem dla miechów i elementów obciążonych cyklicznie.

Stop jest dostarczany z Changzhou, Jiangsu w postaci prętów, drutów, blach, taśm, kształtów, odkuwek i produktów rurowych, w stanach wyżarzonych i roztworowo wyżarzonych, zgodnie z normą obejmującą każdą formę, z zakładu posiadającego certyfikat ISO 9001 i audytowanego przez SGS. Podaj formę, stan, temperaturę eksploatacji i czy obciążenie jest cykliczne, a specyfikacja wynika z tych czterech odpowiedzi.

Referencje

1. Biuletyn techniczny Special Metals dla stopu INCONEL 625, UNS N06625 i W.Nr. 2.4856. Źródło stwierdzenia, że wytrzymałość stopu wynika z usztywniającego wpływu molibdenu i niobu na jego matrycę niklowo-chromową, dzięki czemu nie są wymagane zabiegi utwardzania przez wydzielanie, zakres temperatur eksploatacji od kriogenicznego do 1800 °F i 982 °C, limity składu w Tabeli 1, stałe fizyczne i właściwości termiczne w Tabelach 2, 3 i 4, nominalne właściwości mechaniczne w temperaturze pokojowej według formy i stanu w Tabeli 5 z uwagą, że zakresy są kompozytami i nie nadają się do celów specyfikacyjnych, oraz zalecenie stanu roztworowo wyżarzonego dla optymalnej odporności na pełzanie i zerwanie z uwagą na drobnoziarnisty materiał wyżarzony do 1500 °F.
2. Ten sam biuletyn, Tabela 6 i uwaga dotycząca stabilności wymiarowej. Źródło wpływu 2000-godzinnej ekspozycji w temperaturach 1200, 1400 i 1600 °F na właściwości w temperaturze pokojowej i w temperaturze eksploatacji, skurczu o około 0,048% zarejestrowanego dla próbek wystawionych na działanie temperatur między 1200 a 1400 °F, oraz stwierdzenie, że pewne utwardzanie zachodzi w stopie pod wpływem ekspozycji na pośrednie temperatury.
3. Ten sam biuletyn, sekcja specyfikacji. Źródło oznaczenia jako UNS N06625, W.Nr. 2.4856 i ISO NW6625, wpisu w NACE MR-01-75, stwierdzenia, że stop jest dostępny we wszystkich standardowych formach walcowanych, oraz norm wymienionych dla każdej formy produktu, w tym odpowiedników ASTM i ASME oraz oznaczeń ISO, DIN, BS, EN, SAE i AMS.
4. Ten sam biuletyn, sekcje spawania i obróbki cieplnej. Źródło stwierdzenia, że podgrzewanie wstępne, podgrzewanie końcowe i obróbka cieplna po spawaniu nie są wymagane, stosowane procesy i wymóg osłony argonowej, uwaga, że obszar wokół spoiny musi być czysty, aby zapobiec zanieczyszczeniu puli spawalniczej, oraz materiały spawalnicze wymienione dla normalnej eksploatacji, wyższej wytrzymałości i najlepszej odporności na korozję.
5. Opublikowane dane produktowe dla stopu i jego niskocyklowej jakości zmęczeniowej, rozpowszechniane przez odtwórców danych producenta. Źródło wyżarzania w temperaturze 925 do 1040 °C z niekrytyczną szybkością chłodzenia, wyżarzania roztworowego w temperaturze 1090 do 1200 °C, zakresu odprężania od 590 do 760 °C lub do 870 °C dla pełnego odprężenia, wstępnej kwalifikacji do stosowania w naczyniach ciśnieniowych do 815 °C, opisu niskocyklowej jakości zmęczeniowej jako specjalnej jakości do stosowania w miechach z kontrolowanym węglem, krzemem i azotem na niskich poziomach, oraz wartości fizycznych podanych w jednostkach metrycznych, w tym gęstości 8440 kg/m³, zakresu topnienia, oporu właściwego 1,29 mikro-omometra, ciepła właściwego 410 J/kg.°C, średniego współczynnika rozszerzalności 12,8 i przewodności cieplnej 9,8 W/m.°C w temperaturze 20 °C.
6. Opublikowane dane techniczne dla stopu rozpowszechniane przez dostawców materiałów. Źródło stwierdzenia, że wydzielanie fazy bogatej w niob powyżej około 650 °C w dłuższych okresach eksploatacji może powodować kruchość, oraz zalecenia, aby ocenić niskocyklową jakość zmęczeniową lub gatunek utwardzany przez wydzielanie w przypadku długotrwałej eksploatacji w podwyższonej temperaturze.
7. Zapisy dostaw przechowywane dla DLX Alloy dotyczące Inconelu 625 w postaci prętów, drutów, blach, taśm, kształtów, odkuwek i produktów rurowych. Źródło dostarczanych form i stanów.

Każda liczba powyżej jest opublikowaną wartością dla stopu i nazwanego stanu, a zakresy kompozytowe w tabeli właściwości mechanicznych nie nadają się do celów specyfikacyjnych. Właściwości zależą od formy, stanu i rozmiaru przekroju razem, a zachowanie komponentu w długiej eksploatacji zależy od temperatury i czasu. Akceptacja dostarczonej partii opiera się na certyfikacie badania młyna wydanym zgodnie z normą nazwaną w zamówieniu, a projekt dla eksploatacji w podwyższonej temperaturze powinien być sprawdzony w stosunku do aktualnego wydania odpowiedniego kodu, a nie w stosunku do biuletynu.