Alloy 601 / Inconel® 601 / 2.4851 / UNS N06601 / Nicrofer® 6023 H – stop niklu NiCr23Fe
Alloy 601 (UNS N06601, 2.4851, NiCr23Fe, NiCr23Fe15Al, Inconel® 601, VDM® Alloy 601, Nicrofer® 6023 H, BS NA49, JIS NCF601) to żaroodporny stop niklowo-chromowo-żelazowy, zawierający około 58–63% niklu, 21–25% chromu i 1,0–1,7% aluminium. Łączy wysoką odporność na utlenianie, również przy wielokrotnym nagrzewaniu i chłodzeniu, z dobrą podatnością na kształtowanie i spawanie. Wykorzystuje się go w piecach przemysłowych, aparaturze chemicznej, układach spalinowych i energetyce.
Materiały dostępne w Alfa-Tech – Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 / UNS N06601
Pręty Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 / UNS N06601 – okrągłe i sześciokątne, walcowane / łuszczone / ciągnionePłaskowniki Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 / NiCr23FePręty kute Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 – okrągłe / kwadratoweOdkuwki Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 – wały, kostki, odkuwki swobodneRury Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 – bezszwowe i spawane według wymaganej normyBlachy Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 – arkusze, płyty, blachy gorąco- i zimnowalcowane
+48 63 2610519
kontakt@alfa-tech.com.pl
Skład chemiczny Alloy 601 – porównanie norm, oznaczeń UNS N06601, 2.4851, Inconel 600, NW6601, NA49, NCF601
| Skład chemiczny – wartości w procentach masowych | |||||||||||
| Gatunek stopu | Norma | Ni | Cr | Fe | Al | Mn | Cu | Si | C | S | Inne |
| Alloy 601 / UNS N06601 | ASTM / UNS | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P nie wyszczególniono |
| Inconel® 601 | Special Metals | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P brak odrębnego limitu w karcie |
| 2.4851 / NiCr23Fe | EN 10095 | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | max. 18,0 | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,5 | 0,03–0,10 | max. 0,015 | P max. 0,020; Co max. 1,5; Ti max. 0,5; B max. 0,006 |
| NW6601 / Ni6601 | ISO (oznaczenie) | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta / wg spec. | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P max. 0,030; Co max. 1,0 |
| NiCr23Fe15Al | ISO 9722 | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P wg normy; Co max. 1,5 |
| NA49 | BS 2901 | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P max. 0,030; Co max. 1,0 |
| NCF601 | JIS G 4901 / 4902 | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P max. 0,030 |
| H06601 / HNS3103 / NS3103 | GB/T – oznaczenia katalogowe | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | reszta | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,10 | max. 0,015 | P max. 0,030; Co wg GB/T |
| VDM® Alloy 601 / Nicrofer 6023 H | VDM Metals | 58,0–63,0 | 21,0–25,0 | max. 18,0 | 1,0–1,7 | max. 1,0 | max. 0,5 | max. 0,5 | 0,03–0,10 (EN) | max. 0,015 | P max. 0,020; Co max. 1,5; Ti max. 0,5; B max. 0,006 |
Uwaga do porównania: wartości dla Special Metals i VDM oparto na kartach producentów, a wartości EN na zestawieniu składu 2.4851. Wiersze ISO/BS/JIS/GB/T przedstawiają porównanie oznaczeń i limitów spotykanych w zestawieniach katalogowych; nie zastępują tekstu konkretnej normy, jej wydania ani świadectwa odbioru. Znak „reszta” oznacza udział żelaza wynikający z bilansu składu. W EN zawartość kobaltu może być zaliczana do niklu w granicach ustalonych dla danego wyrobu.
Alloy 601 / Inconel 601 – charakterystyka materiału
Alloy 601 to stop na osnowie niklu ze stabilną strukturą austenityczną (regularną ściennie centrowaną, FCC). Nikiel stabilizuje strukturę i zapewnia dobre właściwości w szerokim przedziale temperatur. Chrom wspiera tworzenie ochronnej warstwy tlenkowej, a aluminium zwiększa jej przyczepność i trwałość, co ma szczególne znaczenie podczas cyklicznego nagrzewania i stygnięcia.
W przeciwieństwie do materiałów projektowanych głównie pod kątem odporności na korozję wodną, stop 601 wyróżnia się przede wszystkim odpornością na wysokotemperaturowe utlenianie, nawęglanie oraz zmiany atmosfery roboczej w piecu. Należy jednak oddzielać żaroodporność od żarowytrzymałości: dobre zachowanie warstwy ochronnej nie jest gwarancją wytrzymałości pod długotrwałym obciążeniem.
W składzie Alloy 601 dominują nikiel, chrom i żelazo, ale to kontrolowany dodatek aluminium odróżnia go od Alloy 600 i w dużym stopniu odpowiada za zachowanie zgorzeliny w warunkach zmian temperatury. Podczas pracy piecowej liczy się nie tylko odporność samego metalu na reakcję z tlenem, lecz również przyczepność powstałych tlenków i ich zdolność do przetrwania wielu cykli grzania.
Przy doborze stopu warto rozróżnić cztery kryteria: temperaturę metalu, skład atmosfery, obciążenie mechaniczne i oczekiwaną żywotność. Materiał, który bardzo dobrze znosi utlenianie, nie musi być najbardziej odporny na siarkowanie, korozję w środowisku wodnym albo długotrwałe pełzanie pod obciążeniem.
- Wysoka odporność na utlenianie: w odpowiednio dobranych atmosferach nawet w temperaturach zbliżonych do 1200°C.
- Odporność na cykle cieplne: ograniczona tendencja do łuszczenia warstwy tlenkowej przy wielokrotnym nagrzewaniu i chłodzeniu.
- Odporność na nawęglanie: przydatność do elementów pieców i atmosfer procesowych o aktywności węgla.
- Dobra podatność technologiczna: możliwość walcowania, kucia, gięcia, spawania i obróbki skrawaniem, z uwzględnieniem właściwych parametrów.
- Stabilność metalurgiczna: zachowanie austenitycznej osnowy, przy możliwych wydzieleniach węglikowych po określonych ekspozycjach cieplnych.
Alloy 601 – zastosowania w przemyśle
Piece przemysłowe i instalacje obróbki cieplnej
Alloy 601 stosuje się na kosze wsadowe, tace, retorty, mufle, rury promieniujące, osłony płomienia, wsporniki, palniki, siatki przenośników oraz osprzęt pieców do wyżarzania, nawęglania, węgloazotowania i azotowania. Materiał jest ceniony w urządzeniach pracujących w cyklach nagrzewania i chłodzenia oraz w miejscach wymagających ograniczenia odpadania zgorzeliny.
Petrochemia i przemysł chemiczny
Stop znajduje zastosowanie w podgrzewaczach gazów, elementach reformerów amoniaku, osłonach izolacyjnych, regeneracji katalizatorów oraz zespołach wykorzystujących wysokotemperaturowe gazy procesowe. W instalacjach wytwarzania kwasu azotowego stosowany jest między innymi na podpory siatek katalitycznych i elementy komór spalania; o doborze decyduje jednak rzeczywista atmosfera procesu.
Energetyka, instalacje spalinowe i ochrona środowiska
W energetyce Alloy 601 wykorzystywany jest na podpory rur przegrzewaczy, osprzęt palenisk, elementy odpopielania oraz części instalacji do odzysku energii. W układach oczyszczania spalin i spalarniach odpadów może być stosowany na wybrane elementy komór spalania i reaktorów cieplnych po analizie zawartości siarki i halogenów.
Motoryzacja i lotnictwo
Przykładowe zastosowania obejmują osłony czujników i układów wydechowych, elementy palników, zapłonniki silników lotniczych oraz wybrane części komór spalania turbin. Nie oznacza to, że stop 601 zastępuje specjalistyczne nadstopy turbinowe w najbardziej obciążonych łopatkach.
Alloy 601 – właściwości fizyczne
Wartości zestawione poniżej pomagają przewidzieć masę elementu, nagrzewanie podczas pracy pieca, przewodzenie ciepła oraz przyrost wymiarów w trakcie rozruchu i chłodzenia. W projektowaniu instalacji wysokotemperaturowych trzeba korzystać z właściwości odpowiadających rzeczywistej temperaturze materiału, a nie tylko danym przy 20°C.
| Podstawowe właściwości fizyczne Alloy 601 | ||
| Parametr i właściwość fizyczna | Wartość orientacyjna | Warunki pomiaru i objaśnienie dla projektanta |
| Gęstość | 8,11 g/cm³ | Masa objętościowa stopu w temperaturze pokojowej; Special Metals podaje 8,11 g/cm³, a VDM około 8,05 g/cm³ dla własnej wersji materiału. |
| Zakres topnienia | 1360–1411°C | Przedział między początkiem a końcem topnienia stopu; Special Metals: 1360–1411°C, natomiast w danych VDM występuje około 1330–1370°C. |
| Ciepło właściwe | 448 J/(kg·K) | Dane dla temperatury otoczenia, około 20–21°C; parametr potrzebny przy obliczaniu energii ogrzewania i chłodzenia elementów. |
| Przewodność cieplna | 11,2 W/(m·K) | Dane w 20°C; parametr określa szybkość przepływu ciepła przez materiał i ma znaczenie przy analizie gradientów temperatury. |
| Rezystywność elektryczna | 1,180 µΩ·m | Dane w 20°C; parametr istotny dla elementów nagrzewanych prądem oraz oceny strat energii w urządzeniach elektrycznych. |
| Moduł Younga E | 206,5 GPa | Wartość dynamiczna w 20°C; określa sztywność sprężystą przy rozciąganiu i zginaniu. W temperaturze wysokiej wyraźnie maleje. |
| Względna przenikalność magnetyczna | ok. 1,003 | W przybliżeniu 1,003 przy około 24°C; materiał wykazuje bardzo słabe własności magnetyczne w temperaturze pokojowej. |
| Temperatura Curie | poniżej −196°C | Dla stopu nie obserwuje się typowego przejścia ferromagnetycznego w zwykłych warunkach eksploatacji; wielkość orientacyjna podana w karcie producenta. |
| Jak interpretować tabelę: Właściwości podano dla określonych stanów materiału, najczęściej w temperaturze pokojowej. Do obliczeń masy, przepływu ciepła i odkształceń należy przyjmować dane odpowiadające dostarczonemu materiałowi oraz temperaturze pracy. | ||
Wartości opisują określony materiał i metodę badawczą; różnice pomiędzy katalogami wynikają między innymi ze składu wytopu, obróbki cieplnej i metod pomiaru.
Wpływ temperatury na przewodność cieplną, rezystywność, ciepło właściwe i rozszerzalność
Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się przewodność cieplna i ciepło właściwe stopu, natomiast wartość średniego współczynnika rozszerzalności liniowej zależy od przyjętego zakresu pomiarowego. Poniżej podano dane dla materiału wyżarzonego według Special Metals.
| Alloy 601 / Inconel 601 – właściwości fizyczne w funkcji temperatury | ||||
| Temperatura materiału T [°C] | Ciepło właściwe cₚ [J/(kg·K)] | Przewodność cieplna λ [W/(m·K)] | Rezystywność elektryczna ρₑ [µΩ·m] | Średnia rozszerzalność liniowa α [µm/(m·K)] |
| 20 | 448 | 11,2 | 1,18 | — |
| 100 | 469 | 12,7 | 1,192 | 13,75 |
| 200 | 498 | 14,3 | 1,207 | 14,36 |
| 300 | 523 | 16,0 | 1,22 | 14,58 |
| 400 | 548 | 17,7 | 1,229 | 14,83 |
| 500 | 578 | 19,5 | 1,239 | 15,19 |
| 600 | 603 | 21,0 | 1,247 | 15,62 |
| 700 | 632 | 22,8 | 1,249 | 16,11 |
| 800 | 657 | 24,4 | 1,249 | 16,67 |
| 900 | 686 | 26,1 | 1,259 | 17,24 |
| 1000 | 712 | 27,8 | 1,262 | 17,82 |
| Jak interpretować tabelę: Wraz ze wzrostem temperatury z 20 do 1000°C przewodność cieplna w tym zestawieniu zwiększa się z 11,2 do 27,8 W/(m·K), a ciepło właściwe z 448 do 712 J/(kg·K). Współczynnik α oznacza średnią rozszerzalność w zadanym zakresie temperatur, nie chwilową rozszerzalność w pojedynczym punkcie. | ||||
α oznacza średni współczynnik rozszerzalności liniowej od temperatury odniesienia około 27°C do wskazanej temperatury, a nie lokalny współczynnik przy jednej temperaturze. λ według Special Metals obliczono na podstawie rezystywności.
Moduł sprężystości E, moduł Kirchhoffa G i liczba Poissona ν
W podwyższonej temperaturze Alloy 601 staje się mniej sztywny sprężyście. Dla konstrukcji pieców, rur i elementów mocujących spadek modułów sprężystości może mieć istotny wpływ na ugięcie, naprężenia cieplne i stateczność części.
| Alloy 601 / Inconel 601– parametry sprężyste w funkcji temperatury | |||
| Temperatura badania T [°C] | Moduł Younga E – sprężystość podłużna [GPa] | Moduł Kirchhoffa G – sprężystość poprzeczna [GPa] | Liczba Poissona ν [–] |
| 20 | 206,5 | 81,2 | 0,272 |
| 100 | 202,4 | 79,2 | 0,278 |
| 200 | 196,8 | 76,5 | 0,286 |
| 300 | 191,2 | 73,8 | 0,296 |
| 400 | 184,8 | 71,2 | 0,299 |
| 500 | 178,2 | 68,1 | 0,308 |
| 600 | 170,8 | 64,3 | 0,327 |
| 700 | 161,3 | 60,2 | 0,340 |
| 800 | 150,2 | 55,6 | 0,350 |
| 900 | 137,9 | 50,3 | 0,370 |
| 1000 | 124,7 | 44,7 | 0,395 |
| Jak interpretować tabelę: Dla temperatury 20°C wartość E wynosi 206,5 GPa, a przy 1000°C spada do 124,7 GPa. Przy obliczaniu ugięć, kompensacji wydłużeń cieplnych i sztywności zamocowań nie wolno więc korzystać wyłącznie z parametrów pokojowych. | |||
Źródło: Special Metals. Liczba Poissona została wyznaczona na podstawie wartości modułów sprężystości. Dane opisują badania dynamiczne, nie gwarantowane charakterystyki projektowe.
Alloy 601 – właściwości mechaniczne
Nie należy utożsamiać typowej wytrzymałości próbek laboratoryjnych z wartością gwarantowaną dla zamawianej partii. Przy zakupie liczą się postać wyrobu, stopień odkształcenia, obróbka cieplna oraz warunki normy wyrobowej.
Parametry wytrzymałościowe zależą od stanu odkształcenia i obróbki cieplnej. Pręt po walcowaniu na gorąco może wykazywać wyższą granicę plastyczności niż materiał po przesycaniu, a taśmy umocnione na zimno osiągają dużą wytrzymałość przy mniejszym wydłużeniu. W tabeli zestawiono orientacyjne zakresy w temperaturze pokojowej według Special Metals.
| Właściwości mechaniczne wyrobów Alloy 601 – zakresy orientacyjne | ||||
| Postać materiału oraz stan obróbki | Wytrzymałość na rozciąganie Rm [MPa] | Granica plastyczności Rp0,2 [MPa] | Wydłużenie A [%] | Twardość HRB |
| Pręty walcowane i wykończone na gorąco, bez wyrównującego wyżarzania | 585–825 | 240–690 | 15–60 | 65–95 |
| Pręty w stanie wyżarzonym, o zwiększonej plastyczności | 550–790 | 205–415 | 40–70 | 60–80 |
| Płyty grube po wyżarzaniu, do dalszej obróbki i zastosowań konstrukcyjnych | 550–690 | 205–310 | 45–65 | 60–75 |
| Blachy walcowane na zimno i umocnione odkształceniowo | 790–1310 | 690–1205 | 2–20 | — |
| Blachy po wyżarzaniu zmiękczającym | 585–690 | 205–345 | 35–55 | 65–80 |
| Rury ciągnione i następnie wyżarzone | 550–760 | 205–415 | 35–65 | 70–95 |
| Drut ciągniony na zimno o wysokim stopniu umocnienia | 825–1415 | 690–1345 | 3–20 | — |
| Różne formy wyrobów po przesycaniu i chłodzeniu | 515–760 | 160–380 | 40–75 | 55–95 |
| Jak interpretować tabelę: Zestawienie obrazuje wpływ postaci wyrobu oraz umocnienia odkształceniowego na Rm, Rp0,2 i plastyczność. Zakresy pochodzą z różnych wyrobów; nie należy traktować ich jako gwarancji wymagań odbiorczych dla każdej dostawy. | ||||
Zakresy zestawiają różne wymiary i stany produktów i nie stanowią automatycznych wymagań odbiorczych. Dla wyrobu zamawianego według EN 10095 spotyka się wymagania rzędu Rp0,2 ≥ 205 MPa, Rm 550–750 MPa, A ≥ 30% i HB ≤ 220, zależnie od postaci i stanu dostawy.
Wytrzymałość pręta po wyżarzaniu w temperaturze 1090°C – wpływ temperatury badania
| Przykładowy pręt walcowany na gorąco, wyżarzony 1090°C | |||
| Temperatura przeprowadzenia próby [°C] | Wytrzymałość na rozciąganie Rm [MPa] | Umowna granica plastyczności Rp0,2 [MPa] | Wydłużenie po zerwaniu A [%] |
| 20 | 741 | 290 | 47 |
| 100 | 701 | 250 | 44 |
| 200 | 687 | 236 | 43 |
| 300 | 674 | 221 | 46 |
| 400 | 654 | 219 | 45 |
| 500 | 640 | 203 | 45 |
| Jak interpretować tabelę: W pokazanym badaniu pręta wzrost temperatury z 20 do 500°C obniżył Rm z 741 do 640 MPa oraz Rp0,2 z 290 do 203 MPa. Wyniki dotyczą konkretnej próbki i nie są projektowymi wartościami dopuszczalnymi. | |||
Wyniki z jednego programu badań Special Metals (pręt o średnicy około 16 mm). Nie należy ich traktować jako wartości gwarantowanych dla wszystkich wymiarów.
Alloy 601 – pełzanie, wytrzymałość długotrwała i zmęczenie
Gdy element utrzymuje ciężar wsadu lub pracuje jako podpora w piecu, dobór wyłącznie na podstawie Rm i Rp0,2 w temperaturze pokojowej może prowadzić do błędnego wniosku. Pełzanie opisuje powolne odkształcanie pod stałym naprężeniem w czasie, a trwałość na zerwanie określa wynik badania w zadanej temperaturze i czasie. Są to dwa odrębne rodzaje danych.
W temperaturach wyższych niż około 540–550°C coraz większego znaczenia nabierają mechanizmy pełzania i trwałość pod obciążeniem długotrwałym. W tych zastosowaniach korzystny może być stan przesycony o odpowiednio dobranej wielkości ziarna. Do obliczeń konstrukcyjnych nie wystarcza krótkotrwała wytrzymałość na rozciąganie Rm; potrzebne są dane materiałowe dla określonego czasu i temperatury pracy.
Wykresy producenta przedstawiają zależność czasu do zerwania od temperatury i naprężenia. Tak zwane naprężenie powodujące zerwanie po 1000 lub 10 000 godzin nie jest równoznaczne z dopuszczalnym naprężeniem projektowym według ASME lub innych przepisów urządzeń ciśnieniowych.
Stabilność cieplna i udarność Charpy po wygrzewaniu
Próby Charpy prowadzone na prętach poddanych przesycaniu wskazują, że stop może zachowywać znaczną ciągliwość mimo długotrwałej ekspozycji. Nie jest to jednak dowód braku jakichkolwiek zmian strukturalnych w każdych warunkach.
| Udarność KV po ekspozycji wysokotemperaturowej – pomiar w temperaturze pokojowej | ||
| Temperatura wcześniejszego wygrzewania materiału | Czas ekspozycji w tej temperaturze | Udarność Charpy KV [J] po wygrzewaniu |
| Próbka odniesienia – bez wcześniejszego wygrzewania | — | 176 |
| Wygrzewanie w 540°C | 100 h | 117 |
| Wygrzewanie w 540°C | 1000 h | 121 |
| Wygrzewanie w 590°C | 1000 h | 126 |
| Wygrzewanie w 650°C | 1000 h | 127 |
| Wygrzewanie w 700°C | 100 h | 129 |
| Wygrzewanie w 820°C | 159 h | 159 |
| Wygrzewanie w 870°C | 103 h | 159 |
| Jak interpretować tabelę: Dane dotyczą energii łamania próbek uprzednio wygrzewanych, a następnie badanych w temperaturze pokojowej. Nie są to wyniki badania KV przeprowadzanego bezpośrednio w temperaturze wygrzewania. | ||
Wartości odpowiadają badaniom określonego pręta w stanie przesyconym; część czasów ekspozycji w opracowaniach pierwotnych nie jest jednakowa, dlatego nie należy ich przedstawiać jako jednej krzywej zużycia.
Alloy 601 – odporność na korozję wysokotemperaturową
Ta sama temperatura nie oznacza identycznej korozyjności atmosfery. Powietrze, mieszaniny gazów spalania, amoniak, chlor i środowiska o dużej aktywności węgla oddziałują na stop różnymi mechanizmami. Dlatego wartości z prób w tabelach odnoszą się tylko do podanych warunków.
Utlenianie i odpadanie zgorzeliny
Najważniejszą cechą Alloy 601 jest wysoka odporność na utlenianie. Chrom i aluminium tworzą przyczepną warstwę ochronną, która ogranicza transport tlenu do podłoża. W wielu zastosowaniach korzyść jest szczególnie widoczna podczas nagłych i wielokrotnych zmian temperatury, kiedy mniej stabilne tlenki mogą pękać i odpadać.
Special Metals przedstawia badania cyklicznego utleniania przy 1095°C, 1150°C i 1200°C. Stop 601 może pracować w atmosferach utleniających w temperaturach zbliżonych do 1200°C, jednak trwałość wyrobu zależy od czasu ekspozycji, obciążeń i obecności agresywnych składników gazów. Nie należy zatem używać 1200°C jako uniwersalnej dopuszczalnej temperatury konstrukcyjnej.
| Alloy 601 / Inconel 601 – wyniki długotrwałego statycznego utleniania | ||
| Temperatura próby [°C] | Czas ekspozycji [h] | Średnia głębokość obszaru zaatakowanego [mm] |
| 980 | 1008 | 0,033 |
| 1095 | 1008 | 0,067 |
| 1150 | 1008 | 0,135 |
| 1205 | 1008 | 0,190 |
| Interpretacja danych: Podano wyniki określonej próby statycznej po 1008 h ekspozycji. Głębokość zaatakowania nie jest tożsama z ubytkiem grubości wskutek samego złuszczania zgorzeliny; porównanie ma znaczenie wyłącznie przy zbliżonych warunkach testu. | ||
Nawęglanie i węgloazotowanie
Stop wykazuje dobrą odporność w wielu atmosferach nawęglających, stąd jego zastosowanie na kosze, tace i osprzęt piecowy. W atmosferach zawierających węgiel i azot wzajemne oddziaływanie składników może jednak wpływać na warstwę powierzchniową i fazy wydzieleniowe.
| Przykładowe wyniki badań w atmosferze 2% CH₄ i 98% H₂ | ||
| Temperatura próbki [°C] | Czas działania mieszaniny gazowej [h] | Zarejestrowany przyrost masy próbki [mg/cm²] |
| 925 | 100 | 2,72 |
| 980 | 100 | 4,32 |
| 1095 | 25 | 3,67 |
| Jak interpretować tabelę: Podane wyniki dotyczą wyłącznie mieszaniny 2% CH₄ + 98% H₂ i wskazanych czasów ekspozycji. Przyrost masy nie jest bezpośrednią miarą dopuszczalnej szybkości nawęglania każdego elementu pieca. | ||
Dane z doświadczeń porównawczych Special Metals. Przyrost masy opisuje konkretny test i nie jest uniwersalną szybkością nawęglania we wszystkich piecach.
Azotowanie i oddziaływanie amoniaku
Alloy 601 wykazuje odporność w wielu przemysłowych atmosferach zawierających azot lub amoniak, jednak przy wysokich temperaturach możliwa jest dyfuzja azotu i powstawanie azotków, w tym azotków aluminium i tytanu. Szczególnie w instalacjach z amoniakiem nie należy utożsamiać dobrej odporności w jednym teście z całkowitym brakiem oddziaływań chemicznych.
| Alloy 601 / Inconel 601 – porównanie wyników azotowania w różnych atmosferach | |||
| Atmosfera oddziałująca na stop | Temperatura badania [°C] | Czas ekspozycji [h] | Głębokość penetracji [mm] |
| Amoniak (NH₃) | 650 | 168 | 0,03 |
| Amoniak (NH₃) | 980 | 168 | 0,17 |
| Amoniak (NH₃) | 1090 | 168 | ponad 0,58 |
| Czysty azot (N₂) | 980 | 168 | 1,55 |
| Czysty azot (N₂) | 1090 | 168 | 2,79 |
| Czysty azot (N₂) | 1204 | 168 | 3,81 |
| Interpretacja danych: Liczby dotyczą wyłącznie wskazanych prób materiałowych. Nie należy oceniać odporności na azotowanie bez jednoczesnego uwzględnienia aktywności azotu, atmosfery i temperatury. | |||
Siarczkowanie, chlor i chlorowodór
Środowiska siarczkujące są potencjalnie niebezpieczne dla stopów wysokoniklowych: szczególnie atmosfery redukujące z aktywną siarką mogą przyspieszać degradację. Obecność tlenu, wodoru, pary wodnej i aktywnych halogenów może istotnie zmieniać zachowanie materiału. Dane z testów w chlorkach lub HCl odnoszą się zawsze do ściśle określonych warunków; dla spalin zawierających chlor i siarkę potrzebna jest osobna ocena korozji.
| Alloy 601 / Inconel 601 – przykład odporności w mieszaninie argonu i chloru | |||
| Atmosfera chlorująca | Temperatura [°C] | Czas [h] | Utrata masy próbki [mg/cm²] |
| Ar + 30% Cl₂ | 400 | 500 | 0,3 |
| Ar + 30% Cl₂ | 500 | 500 | 3 |
| Ar + 30% Cl₂ | 600 | 500 | 85–200 |
| Ar + 30% Cl₂ | 705 | 500 | 215 |
| Interpretacja danych: Przy wzroście temperatury szybko narasta utrata masy. Wyniki pokazują, że oceny odporności w chlorze nie wolno przenosić z temperatury 400–500°C na znacznie wyższą temperaturę bez dodatkowej weryfikacji. | |||
Korozja wodna i pękanie naprężeniowe
Alloy 601 wykazuje dobrą odporność na szereg środowisk wodnych oraz na niektóre mechanizmy pękania korozyjnego naprężeniowego, jednak został opracowany przede wszystkim do wysokotemperaturowej eksploatacji. Do długotrwałego kontaktu z agresywną wodą morską lub środowiskami chlorkowymi korzystniejszym wyborem może być materiał z dodatkiem molibdenu, na przykład Alloy 625, o ile potwierdzą to warunki projektowe.
Alloy 601 – obróbka plastyczna, cieplna i skrawaniem
Alloy 601 jest stopem austenitycznym o dużej odporności na deformację w podwyższonej temperaturze. W czasie kucia i walcowania wymaga właściwego doboru temperatury odkształcania, a przy skrawaniu należy uwzględnić umocnienie warstwy obrabianej i możliwość przyspieszonego zużycia narzędzi.
Obróbka na gorąco – kucie i walcowanie
Według Special Metals typowy zakres obróbki plastycznej na gorąco wynosi około 870–1230°C, przy czym duże odkształcenia przeprowadza się zwykle przy 1040–1230°C. W przedziale około 650–870°C materiał ma ograniczoną plastyczność i nie zaleca się prowadzenia intensywnego odkształcania. Dobór temperatury zależy od przekroju, tempa kucia, temperatury narzędzi i stopnia zgniotu.
Po obróbce na gorąco zaleca się odpowiednią szybkość chłodzenia przez zakres temperatur sprzyjających niepożądanym wydzieleniom. Przed nagrzewaniem trzeba usunąć zabrudzenia i stosować paliwo oraz atmosferę o niskiej zawartości siarki.
Wyżarzanie i przesycanie
Alloy 601 nie jest typowym stopem utwardzanym wydzieleniowo. Stan materiału można kształtować przez odkształcenie na zimno i następujące po nim wyżarzanie. Dla elementów, w których dominują własności wytrzymałościowe w niższej temperaturze, stosuje się wyżarzanie w zakresie około 1000–1100°C. Do zastosowań długotrwałych, w których krytyczna jest odporność na pełzanie, wykorzystuje się stan przesycony, zwykle w zakresie około 1100–1200°C. Dokładny cykl należy dobrać do wymagań normy, wymiarów i własności końcowych.
| Przykładowe zakresy technologiczne – dane orientacyjne | ||
| Zabieg technologiczny i zakres procesu | Temperatura procesu lub zalecenie | Znaczenie technologiczne oraz ograniczenia |
| Walcowanie i kucie na gorąco | 870–1230°C | Dopuszczalny szerszy zakres obróbki plastycznej; zasadnicze, większe odkształcenia prowadzi się zwykle w górnej części tego przedziału (około 1040–1230°C). |
| Zakres ograniczonej plastyczności | ok. 650–870°C | W tym zakresie należy ograniczać intensywne odkształcanie, ponieważ plastyczność materiału może być mniejsza niż w temperaturach właściwego kucia. |
| Wyżarzanie | ok. 1000–1100°C | Służy do rekrystalizacji oraz regulacji właściwości po obróbce plastycznej; parametry cyklu zależą od przekroju i pożądanego stanu końcowego. |
| Przesycanie | ok. 1100–1200°C | Pozwala odpowiednio kształtować mikrostrukturę i wielkość ziarna, istotne przy długotrwałej pracy w wysokiej temperaturze. |
| Chłodzenie | według procedury | Szybkość chłodzenia dobiera się do przekroju, wymagań technologicznych i ograniczenia niepożądanych wydzieleń. |
| Jak interpretować tabelę: Przed użyciem tych temperatur w produkcji należy sprawdzić geometrię wyrobu, stan wejściowy materiału, dopuszczalne zmiany mikrostruktury i sposób chłodzenia. Podane przedziały nie stanowią uniwersalnego cyklu obróbki cieplnej. | ||
Obróbka na zimno
Materiał może być gięty, walcowany i ciągniony na zimno. Wraz ze wzrostem odkształcenia wzrasta wytrzymałość, ale maleje plastyczność. Przy znacznym stopniu zgniotu konieczne mogą być wyżarzania pośrednie; elementy o małych promieniach gięcia należy weryfikować pod kątem pęknięć i wymaganego stanu dostawy.
Obróbka skrawaniem
W porównaniu ze stalami niestopowymi obróbka Alloy 601 jest bardziej wymagająca ze względu na umacnianie materiału w warstwie skrawanej, wytrzymałość w podwyższonej temperaturze oraz zużycie narzędzi. Zalecane są sztywne mocowanie, ostre narzędzia, kontrola odprowadzania wióra i odpowiednio dobrany płyn obróbkowy. Parametry skrawania powinny wynikać z gatunku płytki, geometrii narzędzia, sztywności obrabiarki i stanu materiału; nie należy przenosić jednej prędkości toczenia na wszystkie wyroby.
Alloy 601 – spawanie i materiały dodatkowe
Do spawania elementów piecowych istotne są nie tylko własności złącza po wykonaniu spoiny, ale także odporność jego metalu na utlenianie podczas późniejszej eksploatacji. To jeden z powodów, dla których wybór drutu lub elektrody zależy od temperatury pracy i atmosfery.
Alloy 601 cechuje się dobrą spawalnością metodami TIG, MIG oraz elektrodami otulonymi, a także wybranymi procesami automatycznymi. Powierzchnie przed spawaniem muszą być czyste, bez olejów, siarki, farb i produktów obróbki. O powodzeniu połączenia decydują również ograniczenie dopływu zanieczyszczeń, właściwa energia liniowa i dobór spoiwa do temperatury pracy.
| Przykłady doboru materiałów dodatkowych | ||
| Metoda spawania i przewidziane zastosowanie złącza | Przykładowy gatunek spoiwa lub elektrody | Warunki stosowania i kwestie wymagające sprawdzenia |
| TIG / MIG – spoiwo zgodne ze stopem 601 | ERNiCrFe-11 / Inconel Filler Metal 601 | Preferowane przy wymaganej zgodności chemicznej i podwyższonej temperaturze |
| TIG / MIG – typowe warunki | ERNiCr-3 / Filler Metal 82 | Zastosowanie po sprawdzeniu wymagań złącza |
| Elektrody otulone | ENiCrFe-3 / Electrode 182; Electrode 117 | Dobór zależy od temperatury i środowiska |
| Wybrane warunki wysokotemperaturowe | Filler Metal 617 | Rozważyć po weryfikacji wymagań dotyczących długotrwałej wytrzymałości |
| Jak interpretować tabelę: Dobór spoiwa musi uwzględniać warunki pracy złącza: temperaturę, atmosferę, naprężenia, podatność na pękanie oraz wymaganą dokumentację WPS/WPQR. Lista nie oznacza dowolnej zamienności wszystkich wymienionych spoiw. | ||
Materiały dodatkowe nie są automatycznie zamienne: Special Metals rozróżnia dobór spoiw m.in. dla pracy poniżej i powyżej około 980°C oraz dla atmosfer zawierających H₂S lub SO₂. W zastosowaniach odpowiedzialnych wymagane są WPS i kwalifikacja technologii.
Alloy 601 / 2.4851 – normy materiałowe i wyrobowe
Oznaczenie UNS N06601 identyfikuje skład stopu, natomiast normy wyrobowe opisują wymagania dla konkretnych produktów, stanów dostawy, badań i tolerancji. W ofertowaniu trzeba wskazać zarówno gatunek, jak i specyfikację wyrobu.
| Przykładowe normy i odpowiadające im wyroby | |
| Norma wyrobu lub oznaczenie dokumentu | Rodzaj wyrobu i praktyczny zakres zastosowania normy |
| ASTM B166 / ASME SB-166 | Pręty okrągłe, inne wyroby prętowe i drut. W zamówieniu należy określić średnicę, stan powierzchni oraz stan dostawy. |
| ASTM B168 / ASME SB-168 | Blachy grube, blachy cienkie i taśmy ze stopu niklu, z wymaganiami dotyczącymi grubości i własności. |
| ASTM B167 / ASME SB-167 | Rury bezszwowe; istotne są wymiary, tolerancje, stan dostawy oraz zakres wymaganych badań. |
| ASTM B163 / ASME SB-163 | Wybrane rury bezszwowe do wymienników i skraplaczy; należy sprawdzić zakres stosowania właściwego wydania normy. |
| ASTM B564 / ASME SB-564 | Odkuwki i półwyroby kute ze stopów niklu, przeznaczone do dalszej obróbki mechanicznej. |
| DIN 17750 / 17752 / 17753 / 17754 | Historyczne normy DIN dotyczące odpowiednio materiałów płaskich, prętów, drutów i odkuwek; ich status wymaga sprawdzenia. |
| EN 10095 | Wyroby płaskie i długie z żaroodpornych stali oraz stopów niklu; stan i wymagania należy odnieść do odpowiednich postanowień. |
| ISO 6207 / ISO 6208 | Normy ISO dotyczące odpowiednio rur oraz wyrobów płaskich ze stopów niklu. |
| ISO 9723 / 9724 / 9725 | Normy ISO dla prętów, drutów oraz odkuwek ze stopów niklu, stosowane zależnie od zamawianej postaci. |
| AMS 5715 / AMS 5870 | Specyfikacje wykorzystywane w przemyśle lotniczym; należy sprawdzić, czy obejmują zamówiony wyrób i jego stan. |
| Jak interpretować tabelę: Norma wyrobowa określa postać materiału i wymagania odbiorcze. Sam symbol UNS N06601 identyfikuje stop, natomiast nie zastępuje określenia normy, stanu obróbki i wymagań kontroli jakości. | |
Wymagane aktualne wydanie normy należy potwierdzić przy zamówieniu. Oznaczenia historyczne DIN nie zawsze odpowiadają obecnie obowiązującym dokumentom. Nie należy traktować samych numerów ASTM jako nazw zamienników gatunku.
Alloy 601 – nazwy handlowe, zamienniki i oznaczenia międzynarodowe
| Potwierdzone oznaczenia Alloy 601 | |
| Nazwa, symbol lub numer materiału | Znaczenie oznaczenia i jego pochodzenie |
| Alloy 601 / Inconel® 601 | Nazwa stopu i chroniona marka Inconel® 601 stosowana przez Special Metals; nie jest osobną normą wyrobu. |
| UNS N06601 | Jednolity numer materiałowy UNS, stanowiący podstawowe oznaczenie chemicznej klasy stopu. |
| 2.4851 / NiCr23Fe | Europejski numer materiałowy 2.4851 i nazwa skrócona NiCr23Fe. |
| NiCr23Fe15Al | Oznaczenie składowe spotykane w systemie ISO; wskazuje nikiel, chrom, żelazo i aluminium. |
| NW6601 | Oznaczenie stopu w numeracji ISO; stanowi identyfikator, a nie certyfikat właściwości wyrobu. |
| NA49 | Historyczne brytyjskie oznaczenie gatunkowe BS NA49. |
| NCF601 | Japońskie oznaczenie stopu klasy N06601 występujące w dokumentacji JIS. |
| NC23FeA | Historyczne francuskie oznaczenie stopu klasy Alloy 601. |
| VDM® Alloy 601 / Nicrofer® 6023 H | Nazwa handlowa VDM Metals oraz wcześniejsze oznaczenie Nicrofer® 6023 H. |
| GL5 | Oznaczenie handlowe spotykane w katalogach producenta Valbruna. |
| Jak interpretować tabelę: Nazwy handlowe, systemy krajowe i numery materiałowe odnoszą się do klasy Alloy 601, ale przy dostawie trzeba zweryfikować konkretną specyfikację, tolerancje składu oraz stan wyrobu. | |
W starszych katalogach można spotkać także nazwy EMVAC 601, VAT 601, NY 601, Nicrimphy 601, Coralloy 601 oraz NRX 601. Nie należy jednak traktować każdej z nich jako automatycznie zweryfikowanej nazwy handlowej identycznej specyfikacji. Przy doborze zamiennika ważniejszy od nazwy jest potwierdzony skład UNS N06601, stan dostawy, wymagania normy i świadectwo kontroli.
Porównanie Alloy 601 z Alloy 600, Alloy 617 i Alloy 625
| Wstępny dobór stopów niklu – istotne różnice | ||
| Gatunek i oznaczenie materiałowe | Najważniejsze pierwiastki i różnice składu | Podstawowe zastosowanie lub przewaga techniczna |
| Alloy 600 / 2.4816 | Ni–Cr–Fe; Cr ok. 14–17% | Stosowany w wybranych środowiskach chemicznych i w podwyższonej temperaturze; nie jest odpowiednikiem 601 w każdym piecu. |
| Alloy 601 / 2.4851 | Ni–Cr–Fe–Al; Cr 21–25%, Al 1,0–1,7% | Wysoka odporność na utlenianie i cykliczne zmiany temperatury, szczególnie ważna przy wyposażeniu pieców przemysłowych. |
| Alloy 617 / 2.4663 | Ni–Cr–Co–Mo–Al | Przeznaczany do pracy pod obciążeniem w wysokiej temperaturze, gdy istotne są wytrzymałość i trwałość na pełzanie. |
| Alloy 625 / 2.4856 | Ni–Cr–Mo–Nb | Wysoka odporność na liczne agresywne środowiska chemiczne, szczególnie na korozję lokalną w obecności chlorków. |
| Jak interpretować tabelę: Wstępne porównanie nie przesądza o zamienności stopów. Odporność na utlenianie, odporność na korozję wodną i wytrzymałość na pełzanie to różne kryteria projektowe. | ||
Takie porównanie służy do wstępnego wyboru materiału. W rzeczywistym projekcie należy uwzględnić temperaturę, czas, naprężenia, atmosferę i dostępność wymaganej postaci produktu.
Najczęściej zadawane pytania – Alloy 601 / Inconel 601
Czy Alloy 601 i Inconel 601 to ten sam materiał?
Tak. Alloy 601 oznacza stop klasy UNS N06601 / 2.4851, natomiast Inconel® 601 jest nazwą handlową firmy Special Metals. Przy zakupie należy jednak zawsze sprawdzić stan i normę wyrobu.
Czy Alloy 601 jest stalą nierdzewną?
Nie. Jest stopem na osnowie niklu, a nie żelaza, mimo że zawiera istotny udział żelaza i wykazuje dobrą odporność na korozję.
Do jakiej temperatury można stosować Alloy 601?
W odpowiednich atmosferach utleniających materiał wykazuje dużą odporność na utlenianie aż do około 1200°C. Dopuszczalna temperatura obciążonego elementu zależy jednak od naprężeń, czasu pracy i warunków środowiskowych.
Czy Alloy 601 zawiera aluminium?
Tak. Zwykle zawiera 1,0–1,7% Al. Dodatek ten zwiększa trwałość ochronnej warstwy tlenkowej i poprawia zachowanie w wysokiej temperaturze.
Jaka jest gęstość Alloy 601?
Według Special Metals około 8,11 g/cm³. VDM Metals dla swojej odmiany podaje około 8,05 g/cm³. Wartość do dokładnych obliczeń masy należy przyjąć z danych producenta konkretnego materiału.
Jaka jest twardość Alloy 601?
W stanie wyżarzonym dla wielu wyrobów typowe wartości wynoszą około 60–95 HRB, natomiast w niektórych specyfikacjach EN maksymalna twardość określana jest jako 220 HB. Twardość zależy od stanu i formy wyrobu.
Czy Alloy 601 można spawać?
Tak. Stop jest dobrze spawalny. Stosuje się między innymi drut ERNiCrFe-11 lub ERNiCr-3, lecz wybór spoiwa zależy od temperatury pracy i składu środowiska.
Czy Alloy 601 można hartować i odpuszczać?
Nie w sposób charakterystyczny dla stali ulepszanych cieplnie. Stosuje się wyżarzanie, przesycanie i obróbkę plastyczną na zimno. Nie jest to typowy stop utwardzany wydzieleniowo.
Czym różni się Alloy 601 od Alloy 600?
Alloy 601 zawiera więcej chromu i kontrolowany dodatek aluminium, dlatego zwykle lepiej sprawdza się w zastosowaniach wymagających odporności na wysokotemperaturowe utlenianie oraz na cykle cieplne.
Czym różni się Alloy 601 od Alloy 625?
Alloy 601 jest często wybierany do pracy w utleniających atmosferach pieców. Alloy 625 dzięki zawartości molibdenu i niobu zapewnia wyższą odporność na wiele środowisk korozyjnych, szczególnie sprzyjających korozji lokalnej.
Czy Alloy 601 nadaje się na elementy pieców do nawęglania?
Tak, należy do materiałów stosowanych na kosze i osprzęt pieców pracujących w atmosferach nawęglających. O trwałości decydują stężenia gazów, temperatura, liczba cykli i obciążenie mechaniczne.
Alloy 601 / Inconel 601 / 2.4851 – zapytanie ofertowe Alfa-Tech
Potrzebujesz Alloy 601 w formie pręta, płaskownika, odkuwki, rury lub blachy?
Podaj wymiar, ilość, oczekiwaną normę, stan dostawy i warunki zastosowania. Alfa-Tech pomoże zweryfikować właściwy materiał oraz możliwość jego dostarczenia. Dostępność i terminy realizacji są potwierdzane indywidualnie.