Inconel 600 vs. Incoloy 800: Valg af nikkellegering til varmebehandlingsovnskomponenter

Hvad er Inconel 600 og Incoloy 800, og hvordan adskiller deres sammensætninger sig?

Inconel 600 er en nikkel-chrom-jernlegering bygget på en nikkel-rig base (minimum 72 %), mens Incoloy 800 grundlæggende er en jern-baseret legering med kun 30-35 % nikkel - et bevidst designvalg, der historisk set satte den modsatte ende af alle to designs. pris-i forhold til-højt-temperaturspektrum.

Kilde: Special Metals Corporation tekniske bulletiner SMC-027 (INCONEL legering 600) og SMC-046 (INCOLOY legering 800).

Incoloy 800 blev introduceret i 1950'erne specifikt for at opfylde behovet for en varme- og korrosionsbestandig-legering med et relativt lavt nikkelindhold, da nikkel på det tidspunkt blev betegnet som et strategisk metal. Dette er ikke tilfældig historie - det er designlogikken, der stadig adskiller de to legeringer i dag. Inconel 600's høje nikkelindhold giver den fremragende modstandsdygtighed over for reducerende forhold og immuniserer den praktisk talt mod klorid-ionspænding-korrosionsrevner; Incoloy 800's aluminium og titanium tilsætninger (til stede i 600 kun i spormængder, hvis overhovedet) danner forstærkende bundfald, der delvist kompenserer for dets lavere nikkelindhold ved forhøjet temperatur.

Hvilken legering har den højeste maksimale driftstemperatur for ovnkomponenter?

Inconel 600 har en højere overskriftsservice-temperaturloft - kontinuerlig brug til 2.000 grader F (1.093 grader ) - mens standard Incoloy 800 generelt bruges på grund af dets styrkeegenskaber op til omkring 1.500 grader F (816 grader); for ovndrift over dette punkt lukker Incoloys egne høje-temperaturvarianter, 800H og 800HT, meget af hullet.

Special Metals beskriver Inconel 600's alsidighed som at spænde over "temperaturer fra kryogen til over 2.000 grader F (1.095 grader)" og angiver direkte, at legeringens styrke og oxidationsmodstand ved høje temperaturer gør den anvendelig til retorter, mufler, rulleherder og andre ovnkomponenter. I modsætning hertil oplyser Special Metals, at Incoloy 800 "anvendes for dets styrkeegenskaber ved driftstemperaturer op til omkring 1.500 grader F (816 grader )", og at "til applikationer, der kræver høj krybe- eller brudstyrke, anvendes INCOLOY-legeringer 800H eller 800HT" i stedet.

Både 800H og 800H T har et kontrolleret kulstofområde (henholdsvis 0,05-0,10 % og 0,06-0,10 %) og en grovere minimumskornstørrelse (ASTM 5 eller grovere), specielt udviklet til at hæve krybe- og spændingsbrudstyrken ud over det, der rækker den praktiske temperatur på 8,0 800-familien langt forbi basislegeringens 1.500 grader F designpunkt.

Hvilken legering modstår bedre karburering i ovnatmosfærer?

Inconel 600 absorberer målbart mindre kulstof end Incoloy 800HT under identiske karbureringsforhold: Special Metals' egen 100-timers gas--forkulningstest i en hydrogen/2% methan-atmosfære viser, at Inconel 600 vinder 2,66-12,30 mg/cm2, sammenlignet med 1,58 mg/cm2, inkl. 800HT - cirka halvdelen af vægtforøgelsen ved begge testede temperaturer.

Kilde: Special Metals Corporation, gasforkulningstest (100 timer) i hydrogen/2 % methan atmosfære (1.700 grader F testatmosfære indeholdt også 5 % argon), INCONEL legering 600 teknisk bulletin SMC-027.

Denne side-ved-test er et af de få steder, hvor en ovn-komponentspecifikation kan se Inconel 600 og Incoloy 800HT målt mod den samme opkulningseksponering i et enkelt kontrolleret eksperiment. Karburering betyder enormt meget i denne applikation, fordi kulbrinte-holdende ovnatmosfære (endoterm gas, krakket ammoniak og lignende opkulningsmiljøer, der bruges i tilfælde af-hærdning og gasopkulning) driver kulstof ind i overfladen af ​​ovnarmaturer, og danner interne karbider, der forkorter metallets levetid. Lavere kulstofoptagelse udmønter sig direkte i længere levetid for kurve, bakker og armaturer, der cykler gentagne gange gennem karburerende atmosfærer.

Hvilken legering modstår bedre cyklisk oxidation og belægningsspallation?

Special Metals' egen cykliske oxidationstest ved 1.800 grader F (980 grader ) - ved brug af gentagne 15- minutters opvarmning og 5- minutters afkølingscyklusser i luft over 1.000 timer - sammenligner direkte Inconel 600 med Type 9 i rustfrit stål, 304 rustfrit stål og Inc. 800HT, og demonstrerer, at nikkel-chrom-jern sammensætningen af Inconel 600 bevarer sin beskyttende oxidskala langt bedre end de to rustfri stål under gentagne termiske cyklusser.

Cyklisk, snarere end stabil-tilstand, oxidationsmodstand er den mere realistiske test for ovnarmaturer, som varmes op og afkøles med hver produktionsbatch i stedet for at sidde ved en enkelt iblødsætningstemperatur på ubestemt tid. Gentagne termiske cyklusser får den beskyttende chrom-oxidskala på enhver legering til at revne og spalte fra det underliggende metals termiske ekspansion og sammentrækning; den legering, der bedst modstår denne spallation, bevarer sit beskyttende lag og derfor sin korrosionsbestandighed over flere varme-afkølingscyklusser.

Special Metals' inkludering af Incoloy 800HT direkte i denne samme sammenligning - i stedet for at teste den separat - understreger, at begge nikkel-legeringer blev udviklet med denne nøjagtige ovn-cyklusfejltilstand i tankerne, selvom testen viser den højeste-nikkelretentionslegering af den stærkeste 0-gruppe (60)

Hvilken legering giver bedre nitreringsmodstand?

Inconel 600 er eksplicit positioneret af sin egen producent som standardmateriale til nitrering af beholdere på grund af dets modstandsdygtighed over for nitrogenabsorption ved høj temperatur, en specifik, navngivet applikation, der ikke forekommer i Incoloy 800s egen tekniske litteratur.

Special Metals siger klart og tydeligt, at Inconel 600 "er standardmaterialet til nitrering af beholdere på grund af dets modstandsdygtighed over for nitrogen ved høje temperaturer." Nitreringsovne bruger ammoniak-dissociationsatmosfære (omtrent 25 % nitrogen, 75 % brint) til at diffundere nitrogen ind i ståldeles overflader, og ethvert ovnarmatur, der udsættes for denne atmosfære, risikerer i sig selv at optage nitrogen og blive skørt. Da Incoloy 800's egen publicerede litteratur ikke fremsætter en tilsvarende nitrerings-påstand, bør inventar og beholdere til nitreringsovne specifikt være standard til Inconel 600, medmindre feltdata understøtter et alternativ.

Hvordan er de to legeringer sammenlignet med hensyn til krybning og stress-Rupturstyrke?

Inconel 600's offentliggjorte brud-styrkedata strækker sig rent til 2.000 grader F (1.093 grader ), mens Special Metals er eksplicit, at standard Incoloy 800 "normalt ikke bruges til applikationer, der kræver optimale krybe-brudegenskaber" - den rolle 80Holoy og HT tilhører Incoloy, 0chemist. og grovere kornstørrelser blev udviklet specifikt til at øge{11}}langvarig høj-temperaturstyrke.

Kilde: Special Metals Corporation brud-egenskabstabel (opløsning-behandlet ved 2.050 grader F/1.121 grader, luft-kølet), INCONEL legering 600 teknisk bulletin SMC-027.

For ovnarmaturer under vedvarende belastning ved høj temperatur - muffelstøtter, rulle-herdruller eller strålende-rørophæng - krybe- er brudstyrke, ikke trækstyrke, normalt den styrende designegenskab. Standard Incoloy 800 understøtter kun designspændinger til ca. 1.500 grader F under ASME-kedel- og trykbeholderkoden, mens Incoloy 800H og 800HT's kontrollerede 0,05-0,10 % (eller 0,06-0,10 %) kulstofindhold{24}TM og AS{24}er{24}CO{24} kornstørrelse blev specifikt godkendt af ASME Code Committee for højere designspændinger ved 1.100-1.500 grader F (593-816 grader) og derover, efter analyse af 87 varme og 1.052 datapunkter af Metals Property Council. Hvor vedvarende høj temperatur bærende service er prioriteret, er sammenligning af Inconel 600 med 800H eller 800HT specifikt - ikke base Incoloy 800 - den teknisk korrekte sammenligning.

Hvordan er de to legeringer sammenlignet med hensyn til kloridspænding-korrosionsrevnemodstand?

Inconel 600's minimum 72 % nikkelindhold gør det praktisk talt immunt over for chlorid-ionspænding-korrosionsrevner, mens Incoloy 800's lavere 30-35 % nikkelindhold kan tillade revnedannelse under svære laboratorieforhold - selvom Incoloy 800's modstandsdygtighed allerede er så høj, at dens modstandsdygtighed stadig er så høj, at dens resistens er almindeligt forekommende. nøjagtig fejltilstand.

Dette har betydning for ovnudstyr, der ser intermitterende eksponering for kloridkontamination - slukningsrester, marine eller industrielle atmosfærer eller rengøringskemikalier - ud over høj-temperaturservice. Den generelle metallurgiske regel, bekræftet i Special Metals egen litteratur, er, at tendensen hos austenitiske legeringer til at revne i chloridopløsninger aftager, når nikkelindholdet stiger. Inconel 600, med 72 % minimum nikkel, sidder i den ene ende af det spektrum; Incoloy 800, med omtrent halvdelen af ​​nikkelindholdet, sidder længere fremme, men dens modstand overstiger stadig væsentligt den for standard 300-seriens austenitiske rustfri stålarmaturer, som den normalt erstatter.

Er begge legeringer tilbøjelige til at blive sensibiliseret under termisk cykling i ovnen?

Ja - begge legeringer deler den samme grundlæggende sårbarhed: chromcarbider udfældes ved korngrænser i nogenlunde det samme 1.000-1.400 grader F (540-760 grader) område for både Inconel 600 og Incoloy 800, og ovne udsættes for gentagne gange på samme varmearmatur, der udsættes for den samme risiko. uanset hvilken legering der vælges.

Special Metals' tekniske litteratur for begge legeringer beskriver i det væsentlige den samme mekanisme: titaniumnitrider og -carbider (eller, i 600'ernes tilfælde, cyanonitrider) dannes uafhængigt af varmebehandling, mens kromcarbider udfælder specifikt mellem 1.000 grader F og 1.800 grader F (540-900 grader) for 0,080 grader. 1.000-2.000 grader F (540-1.095 grader) for Incoloy 800, med det mest aggressive sensibiliseringsbånd for begge legeringer, der sidder ved 1.000-1.400 grader F (540-760 grader).

Special Metals udgiver endda tids-temperatur-sensibiliseringsdiagrammer for Incoloy 800 baseret på Huey-testen (kogende 65 % salpetersyre) specifikt for at kvantificere denne risiko. I praksis beskrives sensibilisering af Special Metals som "ikke et problem i de fleste applikationer med høje-temperaturer" for nogen af ​​legeringerne -. Det betyder primært, om armaturet senere vil blive syltet eller udsat for et aggressivt vandigt miljø, mens det stadig er i den sensibiliserede tilstand, hvilket er usædvanligt for armaturer, der forbliver i ovndrift.

Hvordan sammenligner legeringerne sig i omkostnings- og materialevalgsstrategi?

Incoloy 800 eksisterer specifikt, fordi Inconel 600's høje nikkelindhold gjorde det dyrt, og i 1950'erne var strategisk begrænsede - Incoloy 800's jern-baserede kemi en bevidst ingeniørmæssig afvejning-for at levere tilstrækkeligt varme- og fraktionsbestandighed mellem nikkel- og korrosionsbestandigheden til stadighed. disse to legeringsfamilier i dag.

Dette er ikke en markedsføringsfortælling; det er legeringens dokumenterede oprindelse. Special Metals' egen historie af legeringen siger, at Incoloy 800 "blev introduceret på markedet i 1950'erne for at opfylde behovet for en varme- og korrosionsbestandig-legering med et relativt lavt nikkelindhold, da nikkel på det tidspunkt blev betegnet som et "strategisk" metal."

For ovnudstyr, hvor de største, tungeste armaturer (rulle-herdvalser, store muffer, strålerørbundter) dominerer materialeomkostningerne, specificerer Incoloy 800 eller 800H/800HT hvor som helst dets lavere service-temperaturloft og noget lavere krybestyrke, hvilket betyder, at en total omkostningsstyrke kan reduceres sammenlignet med en total omkostningsbrud. alt-Inconel-600-design, mens der reserveres 600 specifikt til den højeste-temperatur, de fleste karburerende eller nitreringseksponerede komponenter i den samme ovn.

Hvordan sammenligner legeringerne sig i fremstilling og svejsning til fremstilling af ovnarmaturer?

Begge legeringer er let varme- og kold-formede, deler en næsten identisk arbejds-hærdningshastighed og kan begge svejses med INCONEL Filler Metal 82 - en virkelig bekvem overlapning for butikker, der fremstiller blandede-legeringsovnsarmaturer, da et enkelt uædle fyldstof{5} kan sammenføje et enkelt fyldstof{5} mellem dem.

Kilde: Special Metals Corporation tekniske bulletiner SMC-027 (INCONEL legering 600) og SMC-046 (INCOLOY legering 800).

Hvilke standarder regulerer Inconel 600 og Incoloy 800 for fremstilling af ovnkomponenter?

Begge legeringer er godkendt under ASME-kedel- og trykbeholderkoden med dedikerede kodekasser - Inconel 600 under kodekasse 1827 og Incoloy 800/800H/800HT under kodekasse 1325 - med parallelle, men særskilte produkt-specifikationer for hver legeringsfamilie.

Kilde: Special Metals Corporation "Tilgængelige produkter og specifikationer" tabeller, INCONEL legering 600 og INCOLOY legering 800 tekniske bulletiner.

Hvilken legering skal du specificere til varmebehandlingsovnskomponenter?

Angiv Inconel 600 for den mest alvorlige opkulnings- og nitreringseksponering, de højeste ovntemperaturer eller enhver komponent, hvor chloridspænding-korrosionsrevner er en realistisk risiko; specificer Incoloy 800 (eller 800H/800HT for højere-temperatur, bærende-belastning), hvor ovntemperaturer forbliver tæt på eller under ca. 1.500-1.800 grader F, og lavere materialeomkostninger er en prioritet.

• Vælg Inconel 600 til:Nitreringsovnsbeholdere og inventar, hvor 600 er det navngivne standardmateriale.
• Vælg Inconel 600 til:Stærkt karburiserende atmosfærer (endoterm gas, hus-hærdende ovne), hvor minimering af kulstofopsamling forlænger armaturets levetid.
• Vælg Inconel 600 til:Kontinuerlig service over ca. 1.800-2.000 grader F, i den øvre kant af eller ud over Incoloy 800H/800HTs praktiske rækkevidde.
• Vælg Inconel 600 til:Komponenter med enhver realistisk eksponering for kloridforurening ud over høj varme.
• Vælg Incoloy 800 / 800H / 800HT til:Store, tunge armaturer --muffer, rulle-herdruller, strålende rørstøtter -, hvor materialeomkostningsskalaer med tonnage og servicetemperatur forbliver inden for 800-familiens konvolut.
• Vælg Incoloy 800 / 800H / 800HT til:Vedvarende, -bærende service over 1.500 grader F, hvor 800H eller 800HT's ASME-anerkendte højere designbelastninger er tilstrækkelige til applikationen.
• Vælg Incoloy 800 / 800H / 800HT til:Anvendelser, hvor klorid-drevet spænding-korrosionsrevner er en lav, men ikke -nul risiko, og Incoloy 800's stadig-store nikkelindhold giver tilstrækkelig margin i forhold til rustfrit stålalternativer.

I blandede-legeringsovnsdesign parrer de to legeringer sig naturligt: ​​Inconel 600 til armaturer og beholdere, der er udsat for den hårdeste atmosfære eller højeste lokale temperatur, og Incoloy 800/800H/800HT til de større strukturelle armaturer, hvor dens lavere nikkel-levetid reducerer den samlede materialeomkostning, uden at det går på kompromis med den samlede materialeomkostning.

Ofte stillede spørgsmål

Q: Hvad er den største forskel mellem Inconel 600 og Incoloy 800?

A: Inconel 600 (UNS N06600) er en nikkel-baseret legering med minimum 72 % nikkel, mens Incoloy 800 (UNS N08800) er jern-baseret med kun 30-35 % nikkel. Denne sammensætningsforskel giver Inconel 600 bedre karburerings- og nitreringsmodstand og et højere service-temperaturloft, mens Incoloy 800 tilbyder væsentligt lavere materialeomkostninger - en afvejning, der kan spores direkte tilbage til Incoloy 800's designmål fra 1950'erne om at spare nikkel.

Q: Hvilken legering modstår bedre karburering i ovnatmosfære?

A: Inconel 600. Special Metals' egen 100-timers karburiseringstest i en hydrogen/2% methan atmosfære viser, at Inconel 600 tager på omkring halvdelen af ​​vægten (2,66-12,30 mg/cm2), som Incoloy 800HT tager på (4,94-21,58 mg/cm2) under samme eksponering.

Q: Kan Incoloy 800 bruges ved samme temperaturer som Inconel 600?

A: Ikke helt. Inconel 600 bruges kontinuerligt op til 2.000 grader F (1.093 grader ), mens standard Incoloy 800 generelt er begrænset til omkring 1.500 grader F (816 grader ) til styrkebaseret{10}}design. Til ovndrift med højere-temperaturer forlænger 800H- og 800HT-varianterne - med kontrolleret kulstofindhold og grovere kornstørrelse - Incoloy 800's praktiske temperaturområde og lukker meget af hullet.

Spørgsmål: Er Inconel 600 eller Incoloy 800 bedre til nitrering af ovnarmaturer?

A: Inconel 600. Special Metals betegner det eksplicit som standardmaterialet til nitrering af beholdere på grund af dets modstandsdygtighed over for nitrogenabsorption ved høj temperatur; Incoloy 800's egen publicerede litteratur fremsætter ikke en tilsvarende påstand.

Q: Hvorfor har Incoloy 800 så lavt et nikkelindhold sammenlignet med Inconel 600?

A: Incoloy 800 blev introduceret i 1950'erne specifikt for at reducere afhængigheden af ​​nikkel, som derefter blev klassificeret som et strategisk metal i begrænset udbud. Dens jern-baserede kemi (30-35 % nikkel versus Inconel 600s 72 % minimum) var en bevidst omkostnings- og udbudsdrevet-engineering, ikke et præstationsmål i sig selv.

Sp.: Er Inconel 600 og Incoloy 800 begge modstandsdygtige over for kloridspænding-korrosionsrevner?

A: Inconel 600 anses for at være næsten immun på grund af dets høje nikkelindhold. Incoloy 800 kan fås til at revne under svære laboratorieforhold på grund af dets lavere nikkelindhold, men dens modstandsdygtighed er stadig høj nok til, at den almindeligvis bruges til at erstatte materialer, der allerede har svigtet i drift fra netop denne mekanisme.

Spørgsmål: Bruger Inconel 600 og Incoloy 800 det samme svejsetilsatsmetal?

A: For GTAW og GMAW, ja - er begge legeringer almindeligvis sammenføjet med INCONEL Filler Metal 82. Til skærmet metal-buesvejsning bruger Inconel 600 typisk INCONEL Welding Electrode 182, mens Incoloy 800 bruger INCO-WELD.