Z czego wykonany jest lnconel 600?
Podobnie jak wszystkie stopy niklu INCONEL, Inconel 600 ma doskonałą odporność na korozję i szereg innych właściwości chemicznych, które sprawiają, że nadaje się do najtrudniejszych i najbardziej wymagających środowisk, ale ten konkretny superstop jest znany ze swoich właściwości mechanicznych, co czyni go wszechstronnym wyborem do szerokiego zakresu zastosowań.
W tym artykule przyjrzymy się bliżej tym cechom i ich wpływowi na różne sposoby obchodzenia się ze stopem Alloy 600.
Siła kombinacji:
Podstawowy skład Inconel 600 to nikiel (72%), chrom (14-17%) i żelazo (6-10%), a ta kombinacja jest kluczem do jego wysokiej wydajności i wszechstronności.
Zawartość procentowa niklu w stopie Alloy 600 została obliczona w taki sposób, aby w pełni wykorzystać naturalne właściwości niklu — plastyczność, wytrzymałość i odporność na korozję — bez ryzyka pękania korozyjnego naprężeniowego, co jest powszechnym problemem w przypadku austenitycznych stopów niklowo-chromowych w środowiskach, w których występują chlorki, a chrom zwiększa odporność na utlenianie stopu 600, podczas gdy niewielka, ale znacząca ilość żelaza zapewnia mu dodatkową wytrzymałość.
Oznacza to, że nawet w nadstopach niklu Inconel 600 wykazuje doskonałe właściwości w wysokich temperaturach, środowiskach utleniających i korozyjnych i może być stosowany od niskich temperatur aż do 1095°C, w zależności od zastosowania i obsługi.
Wytrzymałość na rozciąganie:
Wytrzymałość na rozciąganie jest kluczową cechą w zastosowaniach o dużym naprężeniu i wysokim ciśnieniu. Odnosi się do maksymalnej wartości naprężenia, jakie materiał może wytrzymać po rozciągnięciu bez pęknięć. Wytrzymałość na rozciąganie jest wyrażana w tysiącach funtów na cal kwadratowy (ksi), a Inconel 600 ma nominalną wytrzymałość na rozciąganie w zakresie od 75 do 220 ksi, jednak zależy to od wielu czynników, takich jak stan i forma.
Aby osiągnąć maksymalną wytrzymałość na rozciąganie 220 ksi, stop 600 wymaga ciężkiej obróbki na zimno, która często jest połączona z obróbką cieplną.
Granica plastyczności:
Kolejną ważną właściwością jest granica plastyczności. Podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie mierzy punkt, w którym materiał pęka pod wpływem naprężenia, granica plastyczności to punkt, w którym materiał zaczyna się trwale odkształcać i nie może już odzyskać swojego pierwotnego kształtu i rozmiaru.
Stop 600 jest często wyżarzany w celu zmniejszenia twardości i ułatwienia formowania. Jest to proces, w którym metal jest podgrzewany do określonej temperatury, utrzymywany w niej przez pewien czas, a następnie ponownie chłodzony. Proces ten poprawia również odporność na korozję, w swoim wyżarzony stop stopu 600 ma umiarkowaną granicę plastyczności 25-50 ksi, ponownie ten zakres będzie zależał od formy i stanu metalu.
Jednak, podobnie jak w przypadku wytrzymałości na rozciąganie, granica plastyczności jest znacznie wyższa przy ponownym chłodzeniu, na przykład 150-210 ksi dla drutu ze stopu 600 po ciągnieniu na zimno i odpuszczaniu sprężynowym.
Siła zmęczenia:
Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności to dwa czynniki, które należy wziąć pod uwagę, ponieważ wpływają one na żywotność elementu oraz na to, czy może on ulec nagłemu lub stopniowemu uszkodzeniu. Kolejnym kluczowym czynnikiem jest wytrzymałość zmęczeniowa.
Wytrzymałość zmęczeniowa to maksymalne naprężenie, jakie może wytrzymać element poddawany cyklicznemu obciążeniu, zanim ulegnie uszkodzeniu na poziomie molekularnym, a uszkodzenie to prowadzi do pękania, a ostatecznie do pęknięcia elementu. Zmęczenie jest szczególnym zagrożeniem w środowiskach korozyjnych i łatwo jest przecenić liczbę cykli wymaganych do zainicjowania procesu, gdy mija stosunkowo niewiele cykli, zanim materiał zacznie pękać, a następnie ulega uszkodzeniu, co jest określane jako zmęczenie niskocyklowe i zazwyczaj jest to Zmienne naprężenie wielu szybkich cykli prowadzi do dużego zmęczenia cyklicznego z powodu powtarzającego się stosowania tego samego naprężenia cyklicznego poniżej wartości granicy plastyczności materiału.
Podczas gdy obróbka materiału Inconel 600 ma poważny wpływ na plastyczność i wytrzymałość na rozciąganie, nie dotyczy to zmęczenia materiału, stop Alloy 600 nadal wykazuje niezmiennie dobrą wytrzymałość zmęczeniową przy zmęczeniu niskocyklowym, niezależnie od wielkości ziarna (związanej z obróbką cieplną), oraz nie mają na niego wpływu inne zmiany właściwości mechanicznych, a jedynym przypadkiem, w którym zmienia się trwałość zmęczeniowa elementu, jest zmęczenie o wysokim cyklu.
Siła uderzenia:
Udarność – zdolność do wytrzymywania uderzeń bez pękania lub deformacji – to obszar, w którym wyróżnia się Inconel 600. Udarność mierzy się w funtach na stopę, a stop Alloy 600 ma wytrzymałość 160-180 funtów na stopę na 13 mm grubości płyty.
Udarność stopu Alloy 600 jest szczególnie imponująca z dwóch powodów. Po pierwsze, stop jest bardzo lekki — części wykonane ze stopu Alloy 600 mogą być nawet o 40 procent lżejsze niż części wykonane z podobnych metali — a po drugie, wytrzymałość pozostaje stabilna w szerokim zakresie temperatur i chociaż metale zwykle stają się słabe w niskich temperaturach, tutaj tak nie jest.
Temperatury pracy:
Inconel 600 jest odporny na kruchość w ekstremalnie niskich temperaturach, ale zachowuje te same właściwości w bardzo wysokich temperaturach nawet przy długotrwałym narażeniu, co oznacza, że jest szczególnie odporny na pełzanie: uszkodzenie, w którym metalowa część stopniowo odkształca się w czasie, zanim całkowicie ulegnie zniszczeniu.
Warto zauważyć, że bardzo niskie temperatury mogą mieć wpływ na niektóre właściwości stopu Alloy 600. Na przykład wytrzymałość na rozciąganie pręta ze stopu Alloy 600 ciągnionego na zimno zmniejsza się o 20% w niskich temperaturach, jednak, jak wspomniano powyżej, jego siła uderzenia pozostanie prawie niezmieniona.
Aplikacje:
Biorąc pod uwagę imponujący zakres temperatur roboczych, nie jest zaskakujące, że Inconel 600 jest często wybierany do użytku w środowiskach o wysokiej temperaturze. Jego niezmiennie dobre właściwości mechaniczne i stabilna wydajność oznaczają, że części wykonane ze stopu Alloy 600 będą miały dłuższą żywotność i będą mniej podatne na katastrofalne awarie, co czyni go bezpiecznym i ekonomicznym wyborem w wielu przypadkach.
Jest to wyjątkowy atut w zastosowaniach, w których warunki są trudne, a bezpieczeństwo ma kluczowe znaczenie, takich jak przetwórstwo chemiczne i przemysł petrochemiczny. Inconel 600 jest również podstawą przemysłu jądrowego, krótko mówiąc, Inconel 600 to doskonały wszechstronny produkt we wszystkich warunki.