Inconel® – nickel- och krom-superlegeringar

Inconel® – nickel- och krom-superlegeringar

Egenskaper hos Inconel®-legeringar

Inconel® är en familj av höglegerade material baserade på nickel, innehållande huvudsakligen krom och – beroende på art – tillsatser järn, molybden, niob, kobolt, aluminium, titan och andra legeringselement. Dessa material utvecklades för användning under förhållanden som kräver en kombination av hög motståndskraft mot korrosion, oxidation, hög temperatur och mekaniska belastningar.
Till skillnad från klassiska rostfria stål, som huvudsakligen består av järn, består Inconel-legeringar huvudsakligen av nickel. Den höga nickelhalten säkerställer den austenitiska strukturens stabilitet över ett brett temperaturområde och hög motståndskraft mot många aggressiva kemiska miljöer.
Krom är huvudsakligen ansvarigt för bildandet av ett skyddande passivt lager och oxidationsbeständighet. I utvalda kvaliteter ökar molybden och niob avsevärt motståndskraften mot lokal korrosion och förstärker materialet, medan aluminium och titan kan delta i bildandet av förstärkningsfaser som ansvarar för hög mekanisk hållfasthet vid förhöjda temperaturer.
Inconel-familjen omfattar både huvudsakligen lösningsförstärkta legeringar som t.ex. Inconel 600, 601 och 625, såväl som utskiljningshärdande superlegeringar såsom Inconel 718 och X-750Enskilda kvaliteter kan därför skilja sig avsevärt åt i fråga om kemisk sammansättning, mekaniska egenskaper, korrosionsbeständighet och maximal appliceringstemperatur.

Varför är Inconel-legeringar resistenta mot höga temperaturer?

Det höga nickelinnehållet säkerställer den austenitiska matrisens stabilitet och gör att materialet bibehåller lämpliga egenskaper vid temperaturer långt bortom det typiska användningsområdet för vanliga rostfria stål.
Krom bildar ett skyddande kromoxidlager på materialets yta, vilket begränsar ytterligare oxidation. Vissa legeringar, särskilt de som innehåller aluminium, utvecklar också skyddande aluminiumoxidlager, vilket ytterligare kan öka materialets motståndskraft mot extremt höga temperaturer.
Det finns dock ingen enskild maximal driftstemperatur för hela Inconel-familjen. Applikationstemperaturen beror på den specifika kvaliteten, lasttypen, livslängden, gasatmosfären och den erforderliga temperaturen. krypmotstånd och korrosionsmekanism.
Ett material som motstår oxidation vid mycket höga temperaturer behöver inte nödvändigtvis behålla tillräcklig styrka vid samma temperatur för att motstå höga mekaniska belastningar. Därför måste oxidationsmotståndstemperaturen särskiljas från den tillåtna konstruktionstemperaturen.

Korrosionsbeständighet hos Inconel®-legeringar

Inconel-legeringar kännetecknas av hög motståndskraft mot många aggressiva industriella miljöer. Typen av motståndskraft beror dock starkt på den specifika legeringens sammansättning.
Nikiel ökar motståndskraften mot bland annat många reducerande miljöer och spänningskorrosionssprickbildning i specifika medier. Krom ger motståndskraft mot oxiderande miljöer, medan molybden ökar motståndskraften mot gropkorrosion i spaltkorrosion.
Ett särskilt intressant exempel är Inconel 625, där kombinationen av hög halt av nickel, krom, molybden och niob ger mycket god motståndskraft mot en mängd olika korrosiva miljöer.
Detta betyder dock inte att varje Inconel-legering är resistent mot alla syra- eller kloridmiljöer. Legering bör väljas med hänsyn till temperatur, mediekoncentration, pH, förekomst av oxidanter, klorider och andra föroreningar, flödeshastighet och spänningar som uppstår i strukturen.

Inconel 600 – en klassisk nickel-kromlegering

Inconel 600 – UNS N06600, W.nr. 2.4816 är en av de mest välkända legeringarna från Inconel-familjen. Den innehåller minst cirka 72 % nickel och cirka 14–17 % krom, och en viktig ingrediens är också järn.
Det höga nickelinnehållet ger god motståndskraft mot många reducerande miljöer och mot kloridinducerad spänningskorrosion, medan krom ger motståndskraft mot oxiderande miljöer.
Inconel 600 har också god oxidationsbeständighet vid höga temperaturer och bibehåller goda egenskaper över ett brett temperaturområde, från kryogena till högtemperaturapplikationer.
Legeringen används bland annat inom kemisk industri, värmebehandlingsutrustning, energi, ugnskomponenter, värmeväxlare och processutrustning.

Inconel 601 – hög oxidationsbeständighet

Inconel 601 – UNS N06601, W.nr. 2.4851 är en nickel-krom-järnlegering som innehåller ett tillsats av aluminium.
Aluminium har en betydande inverkan på legeringens beteende vid höga temperaturer. Kombinerat med dess höga kromhalt skapar det ett slitstarkt skyddande lager, vilket ger Inconel 601 exceptionell oxidationsbeständighet.
Legeringen kännetecknas också av god motståndskraft mot karburering och bibehåller lämpliga egenskaper under långvarig termisk exponering.
Inconel 601 används bland annat i:

  • industriella ugnar,
  • element i värmebehandlingsutrustning,
  • strålningsrör,
  • termoelementmantlar,
  • brännarelement,
  • petrokemiska anläggningar,
  • element i avgassystem och högtemperaturanordningar.

Inconel 625 – hög korrosionsbeständighet och hållbarhet

Inconel 625 – UNS N06625, W.nr. 2.4856 är en av de viktigaste nickellegeringarna som används inom kemi-, marin-, offshore-, energi- och flygindustrin.
Legeringen innehåller cirka 20–23 % krom och cirka 8–10 % molybden, och niob är också ett viktigt tillskott tillsammans med tantal.
förbindelse molybden i niob orsakar stark förstärkning av legeringsmatrisen utan behov av klassisk utskiljningshärdning för att erhålla grundläggande höga mekaniska egenskaper. Molybden ökar också motståndskraften mot gropkorrosion i slits.
Inconel 625 kännetecknas av hög resistens mot många aggressiva kemiska miljöer, havsvatten, lokal korrosion oraz spänningskorrosionssprickbildning under många driftsförhållanden.
Mycket bra motståndskraft mot havsvatten Denna legering används ofta inom offshoreindustrin, undervattensinstallationer, olje- och gasutvinningssystem, värmeväxlare, rörledningar och marinutrustningskomponenter.

Inconel 718 – en höghållfast nickel-superlegering

Inconel 718 – UNS N07718, W.nr. 2.4668 är en av de viktigaste nickel-superlegeringarna som används inom flyg-, energi- och rymdindustrin.
Till skillnad från Inconel 600 eller 625 är legering 718 utskiljningshärdande legeringNiob, aluminium och titan är viktiga här.
Den viktigaste förstärkningsfasen av Inconel 718 är γ″ – Ni3Nb, medan det ytterligare bidraget till förstärkningen görs av fasen γ′ – Ni3(Al,Ti)Detta är en betydande skillnad från många andra nickel-superlegeringar, där den dominerande utskiljningshärdningsmekanismen är γ′-fasen.
Tack vare detta uppnår Inconel 718 en mycket hög sträckgränsi, draghållfasthet och hög krypmotstånd i trötthet.
En av de största fördelarna med legering 718 är dess relativt goda svetsbarhet för att vara en höghållfast, utskiljningshärdande superlegering. Den långsammare utskiljningskinetiken i härdningsfasen minskar känsligheten för vissa sprickbildningsmekanismer under svetsning.

Inconel 718-applikationer

Inconel 718 används i komponenter som måste motstå mycket höga mekaniska belastningar vid förhöjda temperaturer.
Typiska tillämpningar inkluderar:

  • gasturbinskivor och ringar,
  • flygmotorkompressorkomponenter,
  • axlar och roterande element,
  • raketmotorkomponenter,
  • komponenter i industriella gasturbiner,
  • höghållfasta fästelement,
  • delar av olje- och gasutrustning,
  • installationselement som kräver en kombination av hög hållfasthet och korrosionsbeständighet.

Inconel 718 är särskilt värdefullt för att bibehålla sina höga mekaniska egenskaper upp till temperaturer på cirka 650–700 °C . Den exakta tillåtna temperaturen beror dock på driftstid, spänningsnivå och konstruktionskrav.

Inconel X-750 – utskiljningshärdande legering

Inconel X-750 – UNS N07750, W.Nr. 2.4669 är en nickel-krom-superlegering som härdas genom utskiljning genom tillsats av aluminium, titan och niob.
Legeringen kännetecknas av hög motståndskraft mot korrosion och oxidation och goda mekaniska egenskaper vid förhöjda temperaturer.
Beroende på vilken värmebehandling som används kan olika kombinationer av hållfasthet, krypmotstånd och utmattningsegenskaper uppnås.
Inconel X-750 används bland annat för:

  • högtemperaturfjädrar,
  • fästelement,
  • delar till gasturbiner,
  • flygmotorkomponenter,
  • komponenter i energienheter,
  • element som arbetar under höga temperaturer och mekaniska belastningar.

Inconel 690 – en legering för starkt oxiderande miljöer

Inconel 690 – UNS N06690, W.nr. 2.4642 är en nickel-kromlegering med en mycket hög kromhalt på cirka 27–31 %.
Den höga kromhalten ger mycket god motståndskraft mot oxiderande miljöer och vissa aggressiva kemiska medier.
Legeringen har fått särskild betydelse inom kärnkraftsindustrin. Inconel 690 används bland annat i ånggeneratorrör och andra komponenter i reaktorvattenkretsar, där hög motståndskraft mot spänningskorrosion och långsiktig materialstabilitet krävs.

Inconel 617 – en legering för mycket höga temperaturer

Inconel 617 – UNS N06617, W.Nr. 2.4663 är en nickel-krom-kobolt-molybdenlegering med tillsats av aluminium, främst avsedd för högtemperaturapplikationer.
Det höga innehållet av krom och aluminium ger mycket god oxidationsbeständighet, medan kobolt och molybden bidrar till att bibehålla hög hållfasthet vid förhöjda temperaturer.
Legeringen kännetecknas av hög kryphållfasthet och behåller sina egenskaper under långvarig drift vid temperaturer där många vanliga nickellegeringar förlorar en betydande del av sin hållfasthet.
Inconel 617 används i förbränningskammare, gasturbiner, värmeväxlare, petrokemisk utrustning och andra högtemperaturinstallationer.

Inconel 686 – en legering med mycket hög korrosionsbeständighet

Inconel 686 – UNS N06686, W.nr. 2.4606 är ett höglegerat nickel-krom-molybden-volframmaterial avsett för användning i extremt aggressiva kemiska miljöer.
Det höga innehållet av molybden och volfram ger mycket hög motståndskraft mot lokal korrosion och reducerande miljöer, medan krom är ansvarigt för motståndskraften i oxiderande miljöer.
Legeringen används i kemisk utrustning, miljöskyddsanläggningar, avsvavlingsanordningar för rökgaser och andra installationer där vanliga rostfria stål och nickellegeringar med lägre legering inte ger den erforderliga hållbarheten.

Inconel 725 – en höghållfast, korrosionsbeständig legering

Inconel 725 – UNS N07725 är en nickel-krom-molybden-niob-legering utvecklad baserat på en kemi som liknar legering 625, men som möjliggör betydligt högre mekaniska egenskaper genom utskiljningshärdning.
Den kombinerar hög korrosionsbeständighet med hög sträckgräns och hållbarhet. Den är särskilt viktig inom olje- och gasindustrin, där den används i komponenter som arbetar under höga belastningar i aggressiva driftsmiljöer.

Förstärkning av Inconel®-legeringar

Inconel-legeringar kan delas in i flera grupper med avseende på mekanismen genom vilken mekaniska egenskaper erhålls.
Lösningsförstärkta legeringar, såsom 600, 601 och 625, får mycket av sin styrka från element som är lösta i matrisen. När det gäller legering 625 spelar molybden och niob en särskilt viktig roll.
Utfällningshärdande legeringar, såsom 718, X-750 och 725, använder kontrollerad fasseparation under värmebehandling. Detta möjliggör mycket hög hållfasthet utan behov av omfattande kallbearbetning.
Förstärkningsmekanismen har en direkt inverkan på svetsbarhet, värmebehandlingsbarhet, driftstemperatur och legeringens långsiktiga beteende.

Kryphållfasthet och hög temperaturhållfasthet

I många tillämpningar av Inconel-superlegeringar är motståndskraft mot ihållande högtemperaturbelastning viktigare än hållfasthet mätt vid rumstemperatur.
Under påverkan av temperatur och konstant spänning kan en långsam permanent deformation av materialet uppstå, kallad krypaDetta fenomen är avgörande i gasturbiner, industriugnar, värmeväxlare och petrokemisk utrustning, bland annat.
Lämpligt val av kemisk sammansättning, struktur och värmebehandling gör att vissa Inconel-legeringar kan bibehålla hög krypmotståndskraft i tusentals driftstimmar.
Emellertid bör inte ett enda driftstemperaturområde specificeras för hela Inconel-familjen. Inconel 625, 718, 601 och 617 är optimerade för olika förhållanden och kan uppvisa helt olika driftsbegränsningar.

Svetsning av Inconel®-legeringar

Många Inconel-legeringar kännetecknas av god svetsbarhet, men tekniken som används för att tillverka fogen måste väljas för den specifika kvaliteten.
Lösningshärdade legeringar som 600 och 625 är generellt enklare att svetsa än höghållfasta utskiljningshärdande superlegeringar.
Inconel 625 används också ofta som svetsmaterial och för ytbehandling av komponenter tillverkade av andra legeringar. Detta möjliggör skapandet av en mycket korrosionsbeständig beläggning utan att hela komponenten behöver tillverkas av en dyr nickellegering.
För utskiljningshärdande legeringar måste effekten av svetsningscykeln på materialets mikrostruktur och egenskaper hos den värmepåverkade zonen övervakas. Beroende på sort och de erforderliga egenskaperna kan lämplig värmebehandling före eller efter svetsning vara nödvändig.

Maskinbearbetning

Inconel-legeringar är svåra att bearbeta på grund av deras höga hållfasthet, låga värmeledningsförmåga och starka tendens till deformationshärdning.
Under bearbetningen koncentreras en betydande del av värmen i skärzonen, vilket ökar den termiska belastningen på verktyget. Samtidigt kan materialet omedelbart framför skäreggen hårdna, vilket försvårar efterföljande verktygsövergångar.
Därför kräver bearbetning av Inconel korrekt valda verktyg, stabila skärparametrar, styv fastspänning och effektiv kylning.

Typiska tillämpningar av Inconel®-legeringar

Flyg- och rymdindustrin – turbiner, skivor, ringar, axlar, kompressorkomponenter, förbränningskammare, raketmotorkomponenter och höghållfasta fästelement.
energetik – gasturbiner, ånggeneratorer, värmeväxlare, pannkomponenter och högtemperaturinstallationer.
Kärnenergi – ånggeneratorrör, reaktorkomponenter och komponenter som kräver hög motståndskraft mot spänningskorrosion.
Przemysł chemiczny – reaktorer, värmeväxlare, tankar, rörledningar, rördelar och apparater som arbetar i aggressiva kemiska miljöer.
Petrokemisk industri – högtemperaturanläggningar, reaktorer, rörledningar, ugnar och delar av raffinaderianläggningar.
Olja gas – borrkomponenter, undervattensinstallationer, ventiler, fästelement och komponenter som arbetar i aggressiva miljöer.
Maritim och offshoreindustri – komponenter som exponeras för havsvatten, undervattensinstallationer, värmeväxlare och gruvsystem.
Ugnsindustrin – ugnskomponenter, lock, rör, handtag och delar av apparater som arbetar i högtemperaturmiljöer.

Att välja rätt Inconel®-kvalitet

Enskilda Inconel-kvaliteter kan skilja sig avsevärt i sina egenskaper och bör inte betraktas som direkta ersättningar.
Inconel 600 är en klassisk nickel-kromlegering med god korrosions- och högtemperaturbeständighet.
Inconel 601 bör främst beaktas där motståndskraft mot högtemperaturoxidation är särskilt viktig.
Inconel 617 Den är konstruerad för krävande högtemperaturapplikationer som också kräver god krypmotståndskraft.
Inconel 625 är en av de mest mångsidiga legeringarna i tillämpningar som kräver hög korrosionsbeständighet, särskilt inom kemi-, marin- och offshoreindustrin.
Inconel 686 Den är konstruerad för extremt aggressiva kemiska miljöer och ger mycket hög motståndskraft mot lokal korrosion.
Inconel 690 Den utmärker sig genom en mycket hög kromhalt och används flitigt bland annat inom kärnenergi.
Inconel 718 är en av de viktigaste höghållfasta nickel-superlegeringarna och används ofta inom flyg, energi och rymdteknik.
Inconel X-750 Den används främst där hög mekanisk hållfasthet, motståndskraft mot relaxation och stabilitet vid förhöjda temperaturer krävs.
Inconel 725 kombinerar den korrosionsbeständighet som är typisk för Ni-Cr-Mo-legeringar med mycket höga mekaniska egenskaper som erhålls genom utskiljningshärdning.

Leveransmetoder för Inconel®-legeringar

Beroende på kvalitet och tillverkningsstandard finns Inconel-legeringar tillgängliga som:

Tillgängligheten av en specifik form, storlek, leveransvillkor och tillverkningsstandard beror på art och tekniska krav för beställningen.

Inconel-legeringskvaliteter®

Uppdelning av nickellegeringar

Nickellegeringar kan delas in i flera huvudfamiljer, som skiljer sig åt i kemisk sammansättning, egenskaper och typiska tillämpningar. Nedan följer de viktigaste grupperna, tillsammans med exempel på kvaliteter som finns tillgängliga från Alfa-Tech:

Nickellegeringar

Inconel® – nickel- och krom-superlegeringar

Legeringar med mycket hög motståndskraft mot oxidation och krypning vid höga temperaturer. Används inom energi-, flyg- och kemisk industri.
Art: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 625, Inconel 686, Inconel 718, Inconel X-750, Inconel HX.

Incoloy® – nickel-, järn- och kromlegeringar

De kombinerar korrosionsbeständighet med god strukturell stabilitet. De är särskilt värdefulla inom kemisk och petrokemisk industri.
Art: Incoloy 800 H/HT, Incoloy 825, Incoloy 925, Incoloy DS, Incoloy 330, Incoloy A-286.

Nimonic® – högtemperatur superlegeringar

Nederbördsförstärkta material som används i flyg- och gasturbiner kännetecknas av hög motståndskraft mot krypning och termisk utmattning.
Typer: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 263, Nimonic 901.

Udimet® / Waspaloy® – superlegeringar för extrema belastningar

Används i flygmotorer och energiindustrin, där högsta möjliga motståndskraft mot krypning och termisk utmattning krävs.
Art: Udimet 188, Udimet L-605, Waspaloy.

Monel® och ren nickel – kemisk och marin resistens

Monel (nickel-kopparlegeringar) och ren nickel är material som är resistenta mot havsvatten, syror och alkalier. De används ofta inom marin-, kemisk och specialiserad utrustningsindustri.
Arter: Monel 400, Monel K-500, Nickel 200, Nickel 201.

Speciallegeringar – Invar®, Kovar®, Permalloy

Material med unika fysikaliska egenskaper – låg värmeutvidgningskoefficient, dimensionsstabilitet eller kontrollerad magnetisk permeabilitet. Används inom elektronik, optik och precisionsinstrument.
Arter: Invar 36, Kovar, Permalloy, Nilomag 77.

Hastelloy® / Haynes® – korrosions- och högtemperaturbeständiga legeringar

Legeringar med hög resistens mot aggressiva kemiska miljöer, oxidation och krypning. Används inom kemi-, energi- och flygindustrin.
Kvaliteter: Hastelloy B-2, B-3, C-276, C-22, C-4, C-2000, G-30, G-35, X, N; Haynes 214, 230, 242, 282, HR-160.

Inconel®, Incoloy®, Nimonic®, Monel® och Udimet® är registrerade varumärken som tillhör Special Metals Corporation. Waspaloy® är ett varumärke som tillhör ATI Allvac / Precision Castparts, Hastelloy® är ett varumärke som tillhör Haynes International, Invar® och Kovar® ägs av Imphy / ArcelorMittal.

Cookie-inställningar

Kära kunder, Alfa-Techs webbplats använder cookies för att säkerställa att den fungerar korrekt. Du kan ange villkoren för lagring eller åtkomst genom att klicka på Inställningar . Vi rekommenderar att du läser vår integritetspolicy.