Inconel® – суперлегури на никел и хром

Inconel® – суперлегури на никел и хром

Карактеристики на легурите Inconel®

Инконел® е семејство на високолегирани материјали базирани на никел, кој содржи првенствено хром и – во зависност од видот – адитиви желаза, молибден, ниобиум, кобалт, алуминиум, титаниум и други легирачки елементи. Овие материјали се развиени за употреба во услови што бараат комбинација од висока отпорност на корозија, оксидација, висока температура и механички стрес.
За разлика од класичните не'рѓосувачки челици, кои првенствено се составени од железо, легурите Инконел првенствено се составени од никел. Високата содржина на никел обезбедува стабилност на аустенитната структура во широк температурен опсег и висока отпорност на многу агресивни хемиски средини.
Хромот е првенствено одговорен за формирање на заштитен пасивен слој и отпорност на оксидација. Во одредени сорти, молибденот и ниобиумот значително ја зголемуваат отпорноста на локализирана корозија и го зајакнуваат материјалот, додека алуминиумот и титаниумот можат да учествуваат во формирањето на фази на зајакнување одговорни за висока механичка цврстина на покачени температури.
Семејството Инконел вклучува главно легури зајакнати со раствор, како што се Инконел 600, 601 и 625, како и суперлегури за стврднување со таложење како што се Инконел 718 и X-750Затоа, поединечните класи може значително да се разликуваат во хемискиот состав, механичките својства, отпорноста на корозија и максималната температура на примена.

Зошто легурите на Инконел се отпорни на високи температури?

Високата содржина на никел ја обезбедува стабилноста на аустенитната матрица и му овозможува на материјалот да одржува соодветни својства на температури далеку над типичниот опсег на употреба на стандардни не'рѓосувачки челици.
Хромот формира заштитен слој од хром оксид на површината на материјалот, што ја ограничува понатамошната оксидација. Некои легури, особено оние што содржат алуминиум, исто така развиваат заштитни слоеви од алуминиум оксид, што може дополнително да ја зголеми отпорноста на материјалот на екстремно високи температури.
Сепак, не постои единствена максимална работна температура за целото семејство Inconel. Температурата на примена зависи од специфичниот степен, видот на оптоварување, работниот век, атмосферата на гас и потребната температура. отпорност на лазење и механизмот на корозија.
Материјал кој е отпорен на оксидација на многу високи температури не мора нужно да задржи доволна цврстина на истата температура за да издржи високи механички оптоварувања. Затоа, температурата на отпорност на оксидација мора да се разликува од дозволената проектна температура.

Отпорност на корозија на легури Inconel®

Инконел легурите се карактеризираат со висока отпорност на многу агресивни индустриски средини. Сепак, видот на отпорност во голема мера зависи од составот на специфичната легура.
Никел ја зголемува отпорноста, меѓу другото, на многу редуцирачки средини и пукање од корозија на стрес во специфични медиуми. Хромот обезбедува отпорност на оксидирачки средини, додека молибденот ја зголемува отпорноста на јамчеста корозија i корозија на пукнатини.
Особено интересен пример е Инконел 625, во кој комбинацијата од висока содржина на никел, хром, молибден и ниобиум обезбедува многу добра отпорност на широк спектар на корозивни средини.
Сепак, ова не значи дека секој Инконел е отпорен на секоја кисела или хлоридна средина. Изборот на легура треба да ја земе предвид температурата, концентрацијата на медиумот, pH вредноста, присуството на оксиданти, хлориди и други загадувачи, брзината на проток и напрегањата што се јавуваат во структурата.

Инконел 600 – класична легура на никел-хром

Инконел 600 – UNS N06600, W.бр. 2.4816 е една од најпознатите легури од семејството Инконел. Содржи минимум околу 72% никел и околу 14–17% хром, а важна состојка е исто така железо.
Високата содржина на никел обезбедува добра отпорност на многу редуцирачки средини и на пукање од корозија предизвикана од хлорид, додека хромот обезбедува отпорност на оксидирачки средини.
Inconel 600, исто така, има добра отпорност на оксидација на висока температура и одржува добри својства во широк температурен опсег, од криогени до апликации на висока температура.
Легурата се користи, меѓу другото, во хемиската индустрија, опремата за термичка обработка, енергијата, компонентите за печки, разменувачите на топлина и процесната опрема.

Инконел 601 – висока отпорност на оксидација

Инконел 601 – UNS N06601, W.бр. 2.4851 е легура на никел-хром-железо што содржи додаток на алуминиум.
Алуминиумот има значително влијание врз однесувањето на легурата на високи температури. Во комбинација со неговата висока содржина на хром, тој создава издржлив заштитен слој, давајќи му на Inconel 601 исклучителна отпорност на оксидација.
Легурата се карактеризира и со добра отпорност на карбуризација и задржува соодветни својства за време на долготрајна термичка изложеност.
Инконел 601 се користи, меѓу другото, во:

  • индустриски печки,
  • елементи на опрема за термичка обработка,
  • зрачни цевки,
  • обвивки за термопарови,
  • елементи на горилникот,
  • петрохемиски инсталации,
  • елементи на издувни системи и уреди со висока температура.

Инконел 625 – висока отпорност на корозија и издржливост

Инконел 625 – UNS N06625, W.бр. 2.4856 е една од најважните легури на никел што се користи во хемиската, поморската, офшор, енергетската и авијациската индустрија.
Легурата содржи околу 20-23% хром и околу 8-10% молибден, а ниобиумот е исто така важен додаток заедно со танталот.
поврзување молибден i ниобиум предизвикува силно зајакнување на матрицата на легурата без потреба од класично стврднување со таложење за да се добијат основни високи механички својства. Молибденот, исто така, ја зголемува отпорноста на јамчеста корозија i процеп.
Inconel 625 се карактеризира со висока отпорност на многу агресивни хемиски средини, морска вода, локална корозија oraz пукање од корозија на стрес во многу услови на работа.
Многу добро отпорност на морска вода ја прави легурата широко користена во офшор индустријата, подморските инсталации, системите за екстракција на нафта и гас, разменувачите на топлина, цевководи и компоненти за морска опрема.

Инконел 718 – високоцврста суперлегура на никел

Инконел 718 – UNS N07718, W.бр. 2.4668 е една од најважните никелски суперлегури што се користат во авијациската, енергетската и вселенската индустрија.
За разлика од Inconel 600 или 625, легура 718 е легура за стврднување со врнежиНиобиумот, алуминиумот и титаниумот се клучни овде.
Најважната фаза на зајакнување на Inconel 718 е γ″ – Ни3Nb, додека дополнителниот придонес кон зајакнувањето го дава фазата γ′ – Ни3(Ал,Ти)Ова е значајна разлика од многу други никелови суперлегури, кај кои доминантен механизам на стврднување со таложење е γ′ фазата.
Благодарение на ова, Inconel 718 постигнува многу високи резултати граница на истегнувањеi, цврстина на истегнување и високо отпорност на лазење i промена.
Една од главните предности на легурата 718 е нејзината релативно добра заварливост за суперлегура со висока цврстина, стврднувачка со таложење. Побавната кинетика на таложење во фазата на зајакнување ја намалува подложноста на одредени механизми на пукање за време на заварувањето.

Апликации за Inconel 718

Inconel 718 се користи во компоненти кои мора да издржат многу високи механички оптоварувања на покачени температури.
Типични апликации вклучуваат:

  • дискови и прстени на гасна турбина,
  • компоненти на компресорот за авионски мотор,
  • вратила и ротирачки елементи,
  • компоненти на ракетен мотор,
  • компоненти на индустриски гасни турбини,
  • сврзувачки елементи со висока цврстина,
  • делови од опрема за нафта и гас,
  • елементи за инсталација кои бараат комбинација од висока цврстина и отпорност на корозија.

Inconel 718 е особено ценет за одржување на неговите високи механички својства до температури од околу 650–700°C . Сепак, точната дозволена температура зависи од времето на работа, нивото на напрегање и барањата за дизајн.

Inconel X-750 – легура за стврднување со врнежи

Inconel X-750 – UNS N07750, W.Nr. 2.4669 е никел-хром суперлегура стврдната со таложење преку додавање на алуминиум, титаниум и ниобиум.
Легурата се карактеризира со висока отпорност на корозија и оксидација и добри механички својства на покачени температури.
Во зависност од употребената термичка обработка, може да се постигнат различни комбинации на цврстина, отпорност на ползење и својства на замор.
Inconel X-750 се користи, меѓу другото, за:

  • пружини со висока температура,
  • сврзувачки елементи,
  • делови за гасна турбина,
  • компоненти на авионски мотор,
  • компоненти на енергетски уреди,
  • елементи што работат под високи температури и механички оптоварувања.

Инконел 690 – легура за високо оксидирачки средини

Инконел 690 – UNS N06690, W.бр. 2.4642 е легура на никел-хром со многу висока содржина на хром од приближно 27–31%.
Високата содржина на хром обезбедува многу добра отпорност на оксидирачки средини и одредени агресивни хемиски медиуми.
Легурата доби особено значење во индустријата за нуклеарна енергија. Инконел 690 се користи, меѓу другото, во цевки за генератори на пареа и други компоненти на водните кола на реакторот, каде што е потребна висока отпорност на пукање од корозија предизвикана од стрес и долгорочна стабилност на материјалот.

Инконел 617 – легура за многу високи температури

Инконел 617 – UNS N06617, W.Nr. 2.4663 е легура од никел-хром-кобалт-молибден со додавање на алуминиум, наменет првенствено за апликации на високи температури.
Високата содржина на хром и алуминиум обезбедува многу добра отпорност на оксидација, додека кобалтот и молибденот придонесуваат за одржување на висока цврстина на покачени температури.
Легурата се карактеризира со висока отпорност на ползење и ги задржува своите својства за време на долготрајна работа на температури на кои многу стандардни легури на никел губат значителен дел од својата цврстина.
Inconel 617 се користи во комори за согорување, гасни турбини, разменувачи на топлина, петрохемиска опрема и други инсталации со висока температура.

Инконел 686 – легура со многу висока отпорност на корозија

Инконел 686 – UNS N06686, W.бр. 2.4606 е високо легиран никел-хром-молибден-волфрам материјал дизајниран за употреба во екстремно агресивни хемиски средини.
Високата содржина на молибден и волфрам обезбедува многу висока отпорност на локална корозија и редуцирачки средини, додека хромот е одговорен за отпорност во оксидирачки средини.
Легурата се користи во хемиска опрема, инсталации за заштита на животната средина, уреди за десулфуризација на димни гасови и други инсталации каде што стандардните не'рѓосувачки челици и материјалите од пониска легура на никел не ја обезбедуваат потребната издржливост.

Инконел 725 – легура со висока цврстина, отпорна на корозија

Инконел 725 – УНС N07725 е легура од никел-хром-молибден-ниобиум развиена врз основа на хемија слична на легурата 625, но овозможувајќи значително повисоки механички својства да се добијат преку стврднување со таложење.
Комбинира висока отпорност на корозија со висока цврстина на истегнување и издржливост. Особено е важен во нафтената и гасната индустрија, каде што се користи во компоненти што работат под големи оптоварувања во агресивни работни средини.

Зајакнување на легури Inconel®

Инконел легурите можат да се поделат во неколку групи во однос на механизмот со кој се добиваат механичките својства.
Легури зајакнати со раствор, како што се 600, 601 и 625, голем дел од својата јачина ја добиваат од елементи растворени во матрицата. Во случајот со легурата 625, молибденот и ниобиумот играат особено важна улога.
Легури за стврднување со врнежи, како што се 718, X-750 и 725, користат контролирано фазно раздвојување за време на термичката обработка. Ова овозможува многу висока цврстина без потреба од обемна ладна обработка.
Механизмот за зајакнување има директно влијание врз заварливоста, термичката обработка, работната температура и долгорочните перформанси на легурата.

Стрење и отпорност на високи температури

Во многу примени на Inconel суперлегури, отпорноста на одржливо оптоварување на висока температура е поважна од цврстината мерена на собна температура.
Под влијание на температурата и постојаниот стрес, може да се појави бавна трајна деформација на материјалот, позната како лазиОвој феномен е клучен кај гасните турбини, индустриските печки, разменувачите на топлина и петрохемиската опрема, меѓу другото.
Соодветниот избор на хемиски состав, структура и термичка обработка им овозможува на некои легури на Inconel да одржуваат висока отпорност на ползење илјадници часови работа.
Сепак, не треба да се специфицира еден опсег на работна температура за целото семејство Inconel. Inconel 625, 718, 601 и 617 се оптимизирани за различни услови и може да покажат сосема различни оперативни ограничувања.

Заварување на легури Inconel®

Многу легури на Инконел се карактеризираат со добра заварливост, но технологијата што се користи за производство на спојот мора да биде избрана за специфичната класа.
Легурите зајакнати со раствор, како што се 600 и 625, генерално се полесни за заварување од суперлегурите со висока цврстина што се стврднуваат со таложење.
Инконел 625 често се користи и како материјал за заварување и за површинско обложување на компоненти направени од други легури. Ова овозможува создавање на висококорозивен слој без потреба од изработка на целата компонента од скапа легура на никел.
За легури што се стврднуваат со таложење, мора да се следи ефектот од термичкиот циклус на заварување врз микроструктурата на материјалот и својствата на зоната погодена од топлина. Во зависност од класата и потребните својства, може да биде потребна соодветна термичка обработка пред или по заварувањето.

Машинска обработка

Инконел легурите се тешки за обработка поради нивната висока цврстина, ниска топлинска спроводливост и силна тенденција за стврднување при напрегање.
За време на машинската обработка, значителен дел од топлината се концентрира во зоната на сечење, зголемувајќи го термичкото оптоварување на алатот. Во исто време, материјалот веднаш пред сечилото може да се стврдне, што ги отежнува последователните поминувања низ алатот.
Затоа, обработката на Inconel бара правилно избрани алатки, стабилни параметри на сечење, цврсто стегање и ефикасно ладење.

Типични примени на Inconel® легури

Авијациска и вселенска индустрија – турбини, дискови, прстени, вратила, компоненти на компресор, комори за согорување, компоненти на ракетни мотори и сврзувачки елементи со висока цврстина.
енергетиката – гасни турбини, генератори на пареа, разменувачи на топлина, компоненти на котли и инсталации за висока температура.
Нуклеарна енергија – цевки за генератори на пареа, компоненти на реакторската централа и компоненти што бараат висока отпорност на пукање од корозија предизвикана од стрес.
Хемиска индустрија – реактори, разменувачи, резервоари, цевководи, фитинзи и апарати што работат во агресивни хемиски средини.
Петрохемиска индустрија – високотемпературни инсталации, реактори, цевководи, печки и елементи на рафинериски инсталации.
Нафта и гас – компоненти за дупчење, подводни инсталации, вентили, сврзувачки елементи и компоненти што работат во агресивни средини.
Поморска и офшор индустрија – компоненти изложени на морска вода, подводни инсталации, разменувачи на топлина и рударски системи.
Печкарската индустрија – компоненти на печки, капаци, цевки, рачки и делови од уреди што работат во атмосфери со висока температура.

Избор на вистинската Inconel® класа

Поединечните класи на Inconel може значително да се разликуваат во нивните својства и не треба да се сметаат за директни замени.
Инконел 600 е класична легура на никел-хром со добра отпорност на корозија и високи температури.
Инконел 601 треба да се земе предвид првенствено кога отпорноста на оксидација на високи температури е особено важна.
Инконел 617 Дизајниран е за тешки апликации со високи температури кои исто така бараат добра отпорност на ползење.
Инконел 625 е една од најразновидните легури во апликации што бараат висока отпорност на корозија, особено во хемиската, морската и офшор индустријата.
Инконел 686 Дизајниран е за екстремно агресивни хемиски средини и обезбедува многу висока отпорност на локална корозија.
Инконел 690 Се одликува со многу висока содржина на хром и е широко користен, меѓу другото, во нуклеарната енергија.
Инконел 718 е една од најважните високојакосни суперлегури на никел и е широко користена во авијацијата, енергетиката и вселенската технологија.
Inconel X-750 Се користи првенствено таму каде што е потребна висока механичка цврстина, отпорност на опуштање и стабилност на покачени температури.
Инконел 725 комбинира отпорност на корозија типична за легурите Ni-Cr-Mo со многу високи механички својства добиени со стврднување со таложење.

Методи на испорака за легури Inconel®

Во зависност од класата и стандардот на производство, легурите Inconel се достапни како:

Достапноста на специфична форма, големина, услови за испорака и стандард за производство зависи од видот и техничките барања на нарачката.

Степени на легури на Инконел®

  • Инконел 600 / Легура 600 – UNS бр. 06600, W.бр. 2.4816 – класична легура Ni-Cr-Fe со висока отпорност на корозија и добра отпорност на оксидација.
  • Инконел C-276 / Легура C-276 – UNS N10276, W.Nr. 2.4819 – легура Ni-Mo-Cr-W со исклучителна отпорност на вдлабнатини, пукнатини и корозија од стрес
  • Инконел 601 / Легура 601 – UNS бр. 06601, W.бр. 2.4851 – Легура од Ni-Cr-Fe-Al со многу висока отпорност на оксидација и примена на високи температури.
  • Инконел 617 / Легура 617 – UNS бр. 06617, W.бр. 2.4663 – Легура од Ni-Cr-Co-Mo дизајнирана да работи на многу високи температури и под долготрајни оптоварувања.
  • Инконел 625 / Легура 625 – UNS бр. 06625, W.бр. 2.4856 – Легура Ni-Cr-Mo-Nb со многу висока отпорност на корозија, широко користена во хемиската, поморската и офшор индустријата.
  • Инконел 686 / Легура 686 – UNS N06686, W.Nr. 2.4606 – материјал од високолегиран Ni-Cr-Mo-W наменет за особено агресивни хемиски средини.
  • Инконел 690 / Легура 690 – UNS N06690, W.Nr. 2.4642 – легура со висока содржина на хром и никел со многу добра отпорност на оксидирачки средини, која се користи, меѓу другото, во нуклеарната енергија.
  • Инконел 718 / Легура 718 – UNS бр. 07718, W.бр. 2.4668 – високојакосна суперлегура на никел, стврдната со врнежи, широко користена во авијацијата и гасните турбини.
  • Инконел 725 / Легура 725 – UNS N07725 – легура од Ni-Cr-Mo-Nb што се стврднува со таложење и комбинира висока цврстина со отпорност на корозија.
  • Инконел X-750 / Легура X-750 – UNS N07750, W.Nr. 2.4669 – суперлегура од Ni-Cr што се стврднува со врнежи и се користи за пружини, компоненти на турбини и компоненти отпорни на високи температури.
  • Инконел XH / Легура X – UNS N06002, W. Nr. 2.4665– легура на никел со добра отпорност на оксидација и цврстина, компоненти на гасни турбини и индустриски печки.
  • Инконел C22 / Легура C-22 – UNS бр. 06022, W.бр. 2.4602 – легура од никел-хром-молибден-волфрам со исклучителна отпорност на вдлабнатини, пукнатини и корозија предизвикана од стрес.

Поделба на легури на никел

Никелските легури можат да се поделат на неколку главни семејства, кои се разликуваат по хемиски состав, својства и типични примени. Подолу се наведени најважните групи, заедно со примери на сорти достапни од Alfa-Tech:

Никел легури

Inconel® – суперлегури на никел и хром

Легури со многу висока отпорност на оксидација и ползење на високи температури. Се користат во енергетската, авијациската и хемиската индустрија.
Видови: Инконел 600, Инконел 601, Инконел 625, Инконел 686, Инконел 718, Инконел X-750, Инконел ХХ.

Incoloy® – легури на никел, железо и хром

Тие комбинираат отпорност на корозија со добра структурна стабилност. Тие се особено ценети во хемиската и петрохемиската индустрија.
Видови: Инколој 800 H/HT, Инколај 825, Инколај 925, Инколај ДС, Инколај 330, Инколај А-286.

Nimonic® – високотемпературни суперлегури

Материјалите зајакнати со врнежи што се користат во авијацијата и гасните турбини се карактеризираат со висока отпорност на ползење и термички замор.
Видови: Нимоник 75, Нимоник 80A, Нимоник 90, Нимоник 263, Нимоник 901.

Udimet® / Waspaloy® – суперлегури за екстремни оптоварувања

Се користи во авионски мотори и енергетската индустрија, каде што е потребна најголема отпорност на ползење и термички замор.
Видови: Удимет 188, Удимет Л-605, Васпалој.

Monel® и чист никел – отпорност на хемикалии и морски површини

Монелот (легури на никел-бакар) и чистиот никел се материјали отпорни на морска вода, киселини и алкалии. Тие често се користат во поморската, хемиската и специјализираната индустрија за опрема.
Видови: Монел 400, Монел К-500, Никел 200, Никел 201.

Специјални легури – Invar®, Kovar®, Permalloy

Материјали со уникатни физички својства - низок коефициент на термичка експанзија, димензионална стабилност или контролирана магнетна пропустливост. Се користат во електрониката, оптиката и прецизните инструменти.
Видови: Инвар 36, Ковар, Пермалој, Ниломаг 77.

Hastelloy® / Haynes® – легури отпорни на корозија и високи температури

Легури со висока отпорност на агресивни хемиски средини, оксидација и ползење. Се користат во хемиската, енергетската и авијациската индустрија.
Оценки: Хастелој Б-2, Б-3, Ц-276, Ц-22, Ц-4, Ц-2000, Г-30, Г-35, Х, Н; Хејнс 214, 230, 242, 282, ХР-160.

Inconel®, Incoloy®, Nimonic®, Monel® и Udimet® се регистрирани трговски марки на Special Metals Corporation. Waspaloy® е трговска марка на ATI Allvac / Precision Castparts, Hastelloy® е трговска марка на Haynes International, Invar® и Kovar® се во сопственост на Imphy / ArcelorMittal.