Из какого материала состоит Inconel 625?

Инконель 625 представляет собой никель-хром-молибденовый сплав с добавкой ниобия, и опубликованный ответ на вопрос в заголовке представляет собой предложение из бюллетеня сплава: его прочность обусловлена ​​придающим жесткость действием молибдена и ниобия на никель-хромовую матрицу, поэтому дисперсионное твердение не требуется. Это идентичность материала. Все остальное о нем, как его покупают, как его сваривают и почему его выбирают вместо сорта, который стоит рядом с ним в большинстве списков запросов, следует из этого одного предложения.

Само название требует предварительной распаковки, поскольку Inconel — это торговое наименование, а не обозначение материала. Материал: UNS N06625, W.Nr. 2.4856 и ISO NW6625, он указан в NACE MR-01-75. Заказ на поставку, оформленный только на торговое наименование, оставляет спецификацию открытой; заказ на поставку, написанный против номера UNS, этого не делает. Оба названия относятся к одному и тому же сплаву, и этот сплав доступен во всех стандартных формах проката, включая стержень, пруток, проволоку, пластину, лист, полосу, профили и трубчатые изделия.

Композиция и как ее обычно искажают

Приведенные ниже пределы спецификации являются опубликованными, а столбец справа существует потому, что три из этих цифр обычно печатаются неправильно. Сплав основан на никеле, а цифры по железу, алюминию и титану являются максимальными, а не минимальными. Читайте наоборот, там описывается другой материал.

Почему не требуется термическая обработка и что это дает

Механизм упрочнения является причиной того, что этот сплав покупают без прикрепленного к нему режима термообработки. Молибден и ниобий, растворенные в матрице, придают ей жесткость, а поскольку прочность обеспечивается элементами в растворе, а не осадком, который необходимо выращивать, цикл старения не требуется, и нет ничего, что могло бы привести к перестариванию. Сравнение, приведенное ниже, определяет большинство спецификаций, поскольку эти два класса упоминаются вместе почти в каждом запросе на высокую температуру.

Эти двое являются не столько соперниками, сколько ответами на разные вопросы, и практическая проверка заключается в том, ограничена ли конструкция прочностью или коррозией. Там, где коррозия ограничена температурой, этот сплав можно сваривать и вводить в эксплуатацию без этапа термообработки в середине производственного процесса.

Механические свойства по форме и состоянию

Приведенные ниже диапазоны являются опубликованными, и приложенное к ним опубликованное примечание стоит повторить вместе с таблицей: они представляют собой композиты для продуктов различных размеров до 4 дюймов и не подходят для целей спецификации. Заказ на поставку берет свои минимумы из стандарта, который охватывает форму.

В этом столе легко упустить две вещи. Состояние, обработанное на раствор, слабее, чем состояние отжига при комнатной температуре, и оно по-прежнему является правильным выбором для самых горячих условий эксплуатации, поскольку опубликованное руководство рекомендует состояние, обработанное на раствор, для компонентов, требующих оптимального сопротивления ползучести или разрыву, в то время как мелкозернистый отожженный материал описывается как предпочтительный до 1500 ° F с точки зрения усталостной прочности, твердости и прочности на растяжение. Таким образом, выбор между этими двумя условиями является решением по обслуживанию, а не по качеству.

Что делает длительное воздействие промежуточной температуры

Такое поведение противоречит обычному описанию сплава как структурно простого и публикуется в бюллетене с измеренными цифрами. Образцы отожженного бруска выдерживались в течение 2000 часов при трех температурах, после чего измерялись как комнатная температура, так и свойства при температуре.

Внимательно прочтите вторую строку, ведь именно она решает, изменит ли материал длительный срок службы. Две тысячи часов при температуре 649 °C повышают предел текучести при комнатной температуре с 479 МПа до 872 МПа, что представляет собой увеличение примерно на восемьдесят процентов, а удлинение снижается с 54 % до 30 %. Сплав описывается как затвердевающий при воздействии промежуточных температур, а механизм заключается в выделении фазы, богатой ниобием, которая, согласно тому же набору опубликованных данных, способна вызывать охрупчивание при температуре выше примерно 650 ° C в течение длительных периодов времени. Измерения также зафиксировали сокращение примерно на 0,048 % в образцах, подвергавшихся воздействию температуры от 1200 до 1400 °F.

Для покупателя последствия специфичны. Компонент, который в течение многих лет работает при температуре выше 650 °C, в конце этого периода будет изготовлен из материала, отличного от того, который был установлен: более прочный, менее пластичный и немного меньшего размера. Именно по этой причине сплав обладает малоцикловой усталостью. Он производится с содержанием углерода, кремния и азота, контролируемыми до низкого уровня, и является маркой, используемой для сильфонов и аналогичных компонентов, подвергающихся циклической нагрузке. Там, где длительный срок службы при высоких температурах и циклические нагрузки сочетаются, стандартное качество не является правильной покупкой, а контролируемое качество.

Физические константы и пределы обслуживания

Термическая обработка и изготовление окон

Термические процедуры существуют для смягчения и облегчения, а не для укрепления, и у каждой есть свое окно.

Стандарты по форме

Какой стандарт применяется, зависит от формы продукта, и три спецификации ASTM, охватывающие общие формы, имеют один состав, но не один набор механических требований. Для пластин, листов и полос это ASTM B443 с ASME SB443, наряду с SAE/AMS 5599 и 5869, ISO 6208, BS 3072NA21, DIN 17750 и EN 10095. Для прутка и стержня это ASTM B446 с ASME SB446, наряду с SAE/AMS 5666, ISO 9723, BS. 3076NA21, DIN 17752, EN 10095 и код ASME 1935.

Трубчатые формы раскалываются дальше, чем плоские изделия. Бесшовные трубы и трубки соответствуют требованиям ASTM B444 и B829 для общих требований, а также их эквивалентам ASME, а также SAE/AMS 5581, ISO 6207 и BS 3074NA21. Сварные трубы соответствуют стандарту ASTM B704 с B751 для общих требований, а сварные трубы — ASTM B705 с B775. Поковочная заготовка соответствует ASTM B564 с ASME SB564, ISO 9725, DIN 17754 и коду ASME 1935, проволока соответствует SAE/AMS 5837 с ISO 9724 и DIN 17753, а фитинги соответствуют ASTM B366 с ASME SB366. ISO 4955A и DIN 17744 охватывают химический состав всех видов продукции.

Суть списка в том, что приказ, написанный против одного из этих номеров, не является взаимозаменяемым с приказом, написанным против другого, потому что механические требования и допустимые отклонения между ними различаются, хотя состав и не различается. В заказе на поставку, в котором указаны сплав и форма, но не стандарт, оставлены открытыми применимые минимумы.

Вопросы, которые задают покупатели

Что такое Инконель 625?

Никель-хром-молибденовый сплав с добавкой ниобия, UNS N06625 и W.Nr. 2.4856, в котором прочность обеспечивается за счет молибдена и ниобия, находящихся в твердом растворе в никель-хромовой матрице. Поскольку прочность обеспечивается элементами в растворе, а не осадком, обработка дисперсионным твердением не требуется, и сплав поставляется в отожженном или обработанном на раствор состоянии без необходимости дальнейшей термической обработки.

Нужна ли Inconel 625 термическая обработка?

Не для силы. Опубликованные окна включают отжиг при температуре от 925 до 1040 °C со скоростью охлаждения, описанной как некритическая, отжиг в растворе при температуре от 1090 до 1200 °C и снятие напряжений при температуре от 590 до 760 °C или до 870 °C для полного снятия напряжения. Состояние, обработанное раствором, рекомендуется там, где требуется оптимальное сопротивление ползучести или разрыву, а мелкозернистый отожженный материал предпочтителен при температуре до 1500 ° F для усталостной прочности и свойств растяжения. Выбор – это сервисное решение, и ни один из этих методов лечения не является циклом старения.

Чем он отличается от Инконель 718?

В том, как достигается прочность, и эта разница проходит через всю спецификацию. Этот сплав упрочнен твердым раствором и не требует старения; 718 упрочняется реакцией осаждения, и его необходимо состарить, чтобы достичь полезной прочности, что включает в себя определенный термический процесс в последовательности изготовления. В опубликованных руководствах по этому сплаву указано, что предварительный нагрев, последующий нагрев и термообработка после сварки не требуются. Там, где конструкция ограничена по прочности, 718 будет прочнее. Там, где коррозия ограничена температурой и деталь необходимо изготовить и сварить, этот сплав является более простым способом.

Какова максимальная рабочая температура?

Опубликованный рабочий диапазон составляет криогенную температуру до 1800 °F, что составляет 982 °C. Существует также отдельная квалификация сосуда под давлением при температуре 815 °C, которая ниже, поскольку это квалификация конструкции, а не характеристик материала. Существуют опубликованные страницы, на которых указана 1093 °C как возможность работы при высоких температурах, что превышает опубликованный рабочий диапазон. Любое утверждение о стойкости при температуре выше диапазона плавления от 1290 до 1350 °C описывает жидкость, а не сплав.

Изменится ли сплав, если он будет нагреваться в течение длительного времени?

Да, и опубликованные измерения дают количественную оценку. Отожженный стержень, выдержанный в течение 2000 часов при температуре 649 °C, вернулся с пределом текучести при комнатной температуре 872 МПа против 479 МПа до выдержки, при этом удлинение снизилось с 54 % до 30 %, а образцы сжались примерно на 0,048 %. Затвердевание объясняется выделением фазы, богатой ниобием, и в опубликованных данных отмечается, что эта фаза может вызвать охрупчивание при температуре выше 650 ° C в течение длительного периода времени. Таким образом, длительный срок службы при высоких температурах меняет материал, и там, где с ним происходит циклическая нагрузка, необходимо указать качество малоцикловой усталости с контролируемым углеродом, кремнием и азотом.

Почему в сильфонах упоминается контроль содержания кремния и азота?

Потому что качество сплава, обеспечивающего малоцикловую усталость, достигается с использованием углерода, кремния и азота, удерживаемых на низком уровне, и это качество соответствует качеству сильфонов и аналогичных компонентов, подвергающихся циклическим нагрузкам. Опубликованные пределы состава для стандартной марки не изменились: максимум углерода 0,10 и максимум кремния 0,50, поэтому более строгий контроль усталостного качества осуществляется в спецификации покупки, а не в другой таблице сплавов. Если деталь циклически подвергается температурной нагрузке, стандартное качество и контролируемое качество не являются взаимозаменяемыми.

Краткое содержание

Inconel 625 представляет собой сплав никеля, хрома и молибдена на твердом растворе с ниобием, UNS N06625 и W.Nr. 2.4856, прочность которого достигается за счет молибдена и ниобия, придающих жесткость матрице, поэтому обработка дисперсионным твердением не требуется, и ничто не может быть подвергнуто старению. Он поставляется отожженным или обработанным на твердый раствор, сваривается без предварительного нагрева и послесварочной термообработки и используется при температуре от криогенной температуры до 982 °C, с отдельной аттестацией сосуда под давлением при температуре 815 °C. В его состав входит никель минимум 58,0 %, хром от 20,0 до 23,0 %, молибден от 8,0 до 10,0 %, ниобий плюс тантал от 3,15 до 4,15 %, а также железо, алюминий и титан — максимум, а не минимум. Длительная эксплуатация при температуре выше 650 °C меняет ситуацию: прочность повышается, а пластичность падает из-за выделения фазы, богатой ниобием, поэтому для сильфонов и деталей с циклической нагрузкой существует качество малоцикловой усталости с контролируемым углеродом, кремнием и азотом.

Сплав поставляется из Чанчжоу, провинции Цзянсу в виде прутков, прутков, проволоки, пластин, листов, полос, фасонных изделий, поковок и трубчатых изделий в отожженном и обработанном растворе состоянии, в соответствии со стандартом, охватывающим каждую форму, с завода, имеющего сертификат ISO 9001 и проверенного SGS. Отправьте форму, состояние, рабочую температуру и циклический режим работы, а спецификация вытекает из этих четырех ответов.

Ссылки

1. Технический бюллетень по специальным металлам для сплава INCONEL 625, UNS N06625 и W.Nr. 2,4856. Источник утверждения, что прочность сплава обусловлена придающим жесткость действием молибдена и ниобия на его никель-хромовую матрицу, поэтому дисперсионно-твердеющая обработка не требуется, диапазон рабочих температур от криогенных до 1800 °F и 982 °C, пределы состава указаны в таблице 1, физические константы и термические свойства в таблицах 2, 3 и 4, номинальные механические свойства при комнатной температуре по форме и состоянию в таблице 5 с примечанием, что диапазоны являются композитами и не подходят для целей спецификации, а также рекомендации по состоянию, обработанному раствором, для оптимального сопротивления ползучести и разрыву с примечанием о мелкозернистом отожженном материале до 1500 °F.
2. Тот же бюллетень, таблица 6 и примечание о стабильности размеров. Источник влияния 2000-часовой выдержки при 1200, 1400 и 1600 °F на комнатную температуру и свойства при температуре, усадка около 0,048 %, зарегистрированная для образцов, выдерживаемых при температуре от 1200 до 1400 °F, а также утверждение о том, что в сплаве происходит некоторое упрочнение при воздействии промежуточных температур.
3. Тот же бюллетень, раздел технические характеристики. Источник обозначения UNS N06625, W.Nr. 2.4856 и ISO NW6625, включение в NACE MR-01-75, заявление о том, что сплав доступен во всех стандартных формах проката, а также стандарты, перечисленные для каждой формы продукта, включая эквиваленты ASTM и ASME, а также обозначения ISO, DIN, BS, EN, SAE и AMS.
4. Тот же бюллетень, разделы сварки и термообработки. Источник заявления о том, что предварительный нагрев, последующий нагрев и термообработка после сварки не требуются, используемые процессы и требования к аргоновой защите, примечание о том, что область вокруг сварного шва должна быть чистой, чтобы предотвратить загрязнение сварочной ванны, а также сварочные материалы, перечисленные для нормальной эксплуатации, более высокой прочности и лучшей коррозионной стойкости.
5. Опубликованные данные о сплаве и его качестве при малоцикловой усталости, распространяемые воспроизводителями данных производителя. Источник для отжига при температуре от 925 до 1040 °C, скорость охлаждения не является критической, отжиг в растворе при температуре от 1090 до 1200 °C, диапазон снятия напряжений от 590 до 760 °C или до 870 °C для полного снятия напряжения, предварительная квалификация для использования в сосудах под давлением до 815 °C, описание качества малоцикловой усталости как особого качества для использования в сильфоны с низким содержанием углерода, кремния и азота, а физические значения указаны в метрических единицах, включая плотность 8440 кг/м³, диапазон плавления, удельное сопротивление 1,29 микроом-метра, удельную теплоемкость 410 Дж/кг·°C, средний коэффициент расширения 12,8 и теплопроводность 9,8 Вт/м·°C при 20°C.
6. Опубликованные технические данные сплава, распространенные поставщиками материалов. Источник утверждения о том, что осаждение фазы, богатой ниобием, при температуре выше 650 °C в течение длительного периода эксплуатации может вызвать охрупчивание, а также рекомендации оценить качество малоцикловой усталости или дисперсионно-твердеющую марку там, где требуется длительная эксплуатация при повышенных температурах.
7. Имеются записи о поставках сплава DLX с покрытием Inconel 625 в виде стержней, прутков, проволоки, пластин, листов, полос, фасонных изделий, поковок и трубной продукции. Источник поставляемых форм и условий.

Каждое приведенное выше значение представляет собой опубликованное значение для сплава и указанного состояния, а диапазоны композитов в таблице механических свойств не подходят для целей спецификации. Свойства зависят от формы, состояния и размера сечения вместе, а поведение детали при длительной эксплуатации зависит также от температуры и времени. Приемка поставленной партии зависит от сертификата заводских испытаний, выданного на соответствие стандарту, указанному в заказе, а конструкция для работы при повышенных температурах должна проверяться по действующей редакции применимых норм, а не по бюллетеню.