INCONEL Alloy 600

Einige Legierungen bieten die perfekte Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit und sind somit ein Standardmaterial für eine Vielzahl von Anwendungen. Die INCONEL-Legierung 600 ist ein solches Wunderprodukt und eine beliebte Wahl.

Von all den verschiedenen Legierungen, die wir hier bei HTpipe führen, ist INCONEL Alloy 600 eines der am weitesten verbreiteten und vielseitigsten Produkte. Und das aus gutem Grund. Die Kombination eines hohen Nickelgehalts, Chrom und Eisen bedeutet, dass es in einer Reihe von Umgebungen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, eine gute Schlagzähigkeit aufweist und mit Standardmethoden bearbeitet und geschweißt werden kann.

Die INCONEL-Legierung 600 ist ein sehr vielseitiges Material. Seit seiner Einführung in den 1930er Jahren hat es sich als beliebte Wahl für eine Reihe von Branchen erwiesen, darunter chemische Verarbeitung, Luft- und Raumfahrt und Nuklearindustrie. Dies ist auf seine Hochtemperaturfestigkeit und Beständigkeit gegen alle Arten von korrosiven Umgebungen zurückzuführen.

Korrosionsbeständigkeit

Einer der Gründe, warum die INCONEL-Legierung 600 in einer Reihe verschiedener Branchen ein Standardmaterial ist, ist ihre überlegene Korrosionsbeständigkeit. Der Einschluss von Chrom (ungefähr 14-17%) in die Zusammensetzung der Legierung verleiht ihr eine fantastische Beständigkeit gegen Oxidationsbedingungen sowohl bei hohen Temperaturen als auch in korrosiven Lösungen. Das Chrom verleiht dem Material auch Beständigkeit gegen Schwefelverbindungen. Das Material hat einen sehr hohen Nickelgehalt, was zu seiner Beständigkeit in reduzierenden Umgebungen sowie in alkalischen Lösungen beiträgt.

Der hohe Nickelgehalt hat einen weiteren bemerkenswerten Vorteil für diese spezielle Legierung. Ein häufiges Problem bei austenitischen Chrom-Nickel-Edelstählen besteht darin, dass sie unter anderem in einer Umgebung, die Chloride enthält, aufgrund von Spannungsrisskorrosion versagen. Diese Faktoren können Stress, Wasser und gelösten Sauerstoff umfassen.

Wenn der Nickelgehalt austenitischer Legierungen erhöht wird, nimmt diese Tendenz ab. Da INCONEL Alloy 600 einen Nickelgehalt von mindestens 72% aufweist, ist es nahezu vollständig immun gegen diese Spannungsrisskorrosion durch Chloridionen. Es gibt immer noch einige Bedingungen, die zu Spannungsrisskorrosion führen können, z. B. bei Vorhandensein von hochtemperaturbeständigen Ätzalkalien mit hoher Temperatur. Eine geeignete Behandlung zum Spannungsabbau vor der Verwendung kann jedoch dazu beitragen, dies zu bekämpfen.

Spannungsrisskorrosion kann immer noch in Situationen auftreten, in denen Quecksilber bei höheren Temperaturen vorhanden ist, aber es gibt auch Lösungen für dieses Problem, die korrekte Entspannungsverfahren beinhalten. Aus diesem Grund ist es für Konstrukteure, die ein Material für ein Industrieprojekt auswählen, so wichtig zu wissen, welchen äußeren Elementen und welchen Temperaturen die Legierung ausgesetzt ist, um sicherzustellen, dass sie für die beabsichtigte Endanwendung ordnungsgemäß behandelt wird.

Mechanische Eigenschaften

Die INCONEL-Legierung 600 weist neben ihrer Korrosionsbeständigkeit und anderen chemischen Eigenschaften eine Reihe mechanischer Eigenschaften auf. Je nach Behandlung des Materials ist ein breites Spektrum an Festigkeiten, Härten und Zähigkeiten möglich.

Beispielsweise hat die INCONEL-Legierung 600 im geglühten Zustand eine mäßige Streckgrenze von 25 bis 50 ksi (172 bis 345 MPa) und eine Dehnung von 55 bis 35%. Die Kenntnis der genauen Ertragsspezifikation ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auswahl eines Materials für den industriellen Einsatz. Die tatsächliche Streckgrenze hängt von der Behandlung, Form und dem Zustand der Legierung ab. Diese Werte sind daher nur ein Anhaltspunkt für die typischen verfügbaren Spezifikationen. Wenn die Legierung jedoch stark kaltverformt ist, können ihre Eigenschaftswerte erheblich höher sein. Die Streckgrenze der INCONEL-Legierung 600 in Drahtform (1,6-6,4 mm Durchmesser), die einem Kaltziehen und Federtemperieren unterzogen wurde, kann eine Streckgrenze von 150-210 ksi (1035-1450 MPa) aufweisen.

Eine weitere wichtige mechanische Eigenschaft ist die Zugfestigkeit des Materials, die maximale Belastung, der ein Material beim Dehnen vor dem Brechen standhalten kann. Die nominelle Zugfestigkeit bei Raumtemperatur liegt zwischen 75 und 170 ksi (520 und 1170 MPa), dies hängt jedoch wiederum von der Form und dem Zustand des verwendeten Materials ab. Unter den gleichen kaltverformten Bedingungen und in Drahtform wie oben erwähnt kann die Zugfestigkeit 1170-1520 MPa (170-220 ksi) erreichen. Für die höchstmöglichen Festigkeitswerte ist eine Kaltumformung erforderlich. Dies wird normalerweise auch mit einer Wärmebehandlung kombiniert - auf die wir weiter unten näher eingehen.

Während die INCONEL-Legierung 600 für ihre Hochtemperaturanwendungen und Endanwendungen bekannt ist, ist es wichtig, auch die Auswirkungen kälterer Bedingungen zu kennen. Beispielsweise zeigen die Zugeigenschaften von kaltgezogenen Stäben bei kryogenen Temperaturen eine Verringerung um 20%. Nicht alle mechanischen Eigenschaften werden jedoch von kälteren Umgebungen beeinflusst. Die INCONEL-Legierung 600 hat eine gute Schlagfestigkeit bei Raumtemperatur, behält jedoch praktisch die gesamte Festigkeit auch bei niedrigeren Temperaturen bei. In Tests gibt es keinen hart-spröden Übergang mit sinkender Temperatur.

Die Dauerfestigkeit ist eine weitere wichtige mechanische Eigenschaft, die berücksichtigt werden muss. Dies ist die maximale Belastung, der ein Material bei wiederholter Belastung standhalten kann. Fortgeschrittene Tests zeigen, welche Variablen den größten Einfluss auf die Dauerfestigkeit der INCONEL-Legierung 600 haben. Unterschiedliche Kohlenstoffgehaltswerte und unterschiedliche Mengen an Heiß- / Kaltumformung haben beispielsweise keinen offensichtlichen Einfluss auf das zyklische Dehnungsverhalten. Die Korngröße und die mechanischen Eigenschaften wirken sich auf die Ermüdungsfestigkeit des rotierenden Hochgeschwindigkeitsbalkens aus, haben jedoch nur geringen Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit bei niedrigen Zyklen.

Angesichts der kritischen Hochtemperaturfunktionen, für die die INCONEL-Legierung 600 verwendet wird, ist ihr Kriechwert ein weiterer mechanischer Schlüsselfaktor. Kriechen ist die langsame und allmähliche Verformung eines Objekts im Laufe der Zeit. Gründliche mechanische Tests zeigen, dass das Material nach langer Einwirkung hoher Temperaturen nicht spröde wird. Dies trägt zur Eignung für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen und Anwendungen bei.

Industrielle Anwendungen

Angesichts der Vielseitigkeit dieser Legierung bietet sich die INCONEL-Legierung 600 für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen an, insbesondere für Anwendungen, bei denen die Temperaturen erheblich erhöht sind. Dies umfasst beispielsweise die Bereiche Ofen und Wärmebehandlung für Retorten, Kästen, Schalldämpfer, Drahtgurte und Rollenherde. Die Legierung funktioniert in diesen Situationen dank ihrer oben erwähnten Oxidationsbeständigkeit und der in der Ofenatmosphäre vorhandenen Elemente gut.

Die Legierung wird üblicherweise in Nitrierbehältern verwendet. Das Nitrieren ist eine oberflächenhärtende Wärmebehandlung von Stahl, bei der Stickstoff auf der Oberfläche des Metalls gelöst wird, ohne dass Verformungen auftreten. Es wird seit dem frühen 20. Jahrhundert verwendet, als der Metallurge Adolph Machlet 1906 das Verfahren zufällig entdeckte. Die INCONEL-Legierung 600 ist als Teil des Rückhaltesystems nützlich, da sie bei hohen Temperaturen stickstoffbeständig ist.

Eine weitere Branche, in der Integrität und Leistung von größter Bedeutung sind, ist das Kerngeschäft, in dem die verwendeten Materialien extremen Bedingungen ausgesetzt sind, die Hitze, ätzende Chemikalien und hohen Druck beinhalten. Diese technisch fortschrittliche Legierung ist zu einem Standardbaustoff geworden, insbesondere in den Wassersystemen von Reaktoren. Dies ist auf seine Korrosionsbeständigkeit durch hochreines Wasser und keine Anzeichen von Chloridionen-Spannungsrisskorrosion im Gebrauch zurückzuführen. Wenn die INCONEL-Legierung 600 für den Einsatz im Nuklearbereich hergestellt wird, muss sie nach unglaublich hohen Spezifikationen hergestellt werden und erhält die eigene Bezeichnung INCONEL-Legierung 600T.

Es wird auch in der chemischen Industrie gut verwendet, zum Beispiel für Blasentürme, Verdampferrohre, Heizungen, Rohrböden, Standbilder, Kathodenstrahlröhrenspinnen und mehr. Aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit eignet es sich zum Abblättern von Schalen zur Herstellung von Natriumsulfid sowie für Geräte zum Umgang mit Abietinsäure bei der Herstellung von Papierzellstoff.

Schließlich kann es in der Elektronikindustrie für Komponenten wie Kathodenstrahlröhrenspinnen, Thyratrongitter, Röhrenstützelemente und Federn eingesetzt werden.

Wärmebehandlung der Legierung

Die INCONEL-Legierung 600 kann sowohl durch Warm- als auch durch Kaltumformung hergestellt werden. Während Kaltumformung das Material härtet und verstärkt, können durch Kombination von Kaltumformung mit Warmumformung verschiedene mechanische Eigenschaften erzielt werden.

Die Art der Wärmebehandlung hängt davon ab, welches Endergebnis benötigt wird. Beispielsweise ergibt eine Glühbehandlung von etwa 1010 ° C für 15 Minuten ein weiches Material mit einer feinkörnigen Struktur, was häufig bevorzugt wird, da es eine bessere Korrosionsbeständigkeit und eine höhere Zug-, Ermüdungs- und Schlagfestigkeit ergibt. Für eine maximale Kriech- und Bruchfestigkeit wird es jedoch am besten ein bis zwei Stunden lang bei 1090 ° C bis 1150 ° C behandelt, wodurch die Carbide aufgelöst werden und eine erhöhte Korngröße erhalten wird.

Dies ist nur ein weiterer Beweis für die Vielseitigkeit dieser Legierung und zeigt, dass sie durch fachmännische Verarbeitung an die Anforderungen eines so breiten Spektrums industrieller Anwendungen angepasst werden kann.