اینکونل 625 از چه ماده ای ساخته شده است؟

اینکونل ۶۲۵ آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن با افزودن نیوبیوم است و پاسخ منتشر شده به سوال عنوان، جمله‌ای از بولتن آلیاژ است: استحکام آن ناشی از اثر سخت‌کنندگی مولیبدن و نیوبیوم بر ماتریس نیکل-کروم است، بنابراین نیازی به عملیات سخت‌کاری رسوبی نیست. این هویت ماده است. هر چیز دیگری در مورد آن، نحوه خرید، نحوه جوشکاری و دلیل انتخاب آن نسبت به گریدی که در اکثر لیست‌های استعلام در کنار آن قرار دارد، از آن یک جمله ناشی می‌شود.

ابتدا باید خود نام را بررسی کرد، زیرا اینکونل یک نام تجاری است و نه یک نام ماده. ماده UNS N06625، W.Nr. 2.4856 و ISO NW6625 است و در NACE MR-01-75 فهرست شده است. سفارش خرید که فقط بر اساس نام تجاری نوشته شده باشد، مشخصات را باز می‌گذارد؛ سفارش خرید که بر اساس شماره UNS نوشته شده باشد، اینطور نیست. هر دو نام به یک آلیاژ اشاره دارند و آلیاژ در تمام اشکال استاندارد آسیاب از جمله میلگرد، میله، سیم، ورق، صفحه، نوار، اشکال و محصولات لوله‌ای موجود است.

ترکیب، و نحوه اشتباه بیان شدن آن

محدودیت‌های مشخصات زیر، محدودیت‌های منتشر شده هستند و ستون سمت راست به این دلیل وجود دارد که سه مورد از این ارقام معمولاً به اشتباه چاپ می‌شوند. این آلیاژ پایه نیکل است و ارقام آهن، آلومینیوم و تیتانیوم همگی حداکثر هستند، نه حداقل. اگر برعکس خوانده شوند، ماده متفاوتی را توصیف می‌کنند.

چرا نیازی به عملیات حرارتی نیست، و چه سودی دارد

مکانیزم سخت‌کاری دلیل خرید این آلیاژ بدون برنامه عملیات حرارتی است. مولیبدن و نیوبیوم حل شده در ماتریس آن را سخت می‌کنند و از آنجایی که استحکام توسط عناصر در محلول حمل می‌شود به جای رسوبی که باید رشد کند، چرخه پیر شدن لازم نیست و چیزی برای پیر شدن بیش از حد وجود ندارد. مقایسه زیر همان مقایسه‌ای است که اکثر مشخصات را تعیین می‌کند، زیرا دو گرید تقریباً در هر استعلام دمای بالا با هم ظاهر می‌شوند.

این دو به جای رقیب، پاسخ‌هایی به سوالات متفاوت هستند و آزمون عملی این است که آیا طراحی توسط استحکام محدود می‌شود یا توسط خوردگی. جایی که توسط خوردگی در دما محدود می‌شود، این آلیاژ همان چیزی است که می‌توان آن را جوش داد و بدون مرحله عملیات حرارتی در وسط توالی ساخت به سرویس وارد کرد.

خواص مکانیکی، بر اساس شکل و وضعیت

محدوده‌های زیر، محدوده‌های منتشر شده هستند و نکته منتشر شده پیوست به آنها ارزش تکرار با جدول را دارد: آنها ترکیبی از اندازه‌های مختلف محصول تا ۴ اینچ هستند و برای اهداف مشخصات مناسب نیستند. سفارش خرید، حداقل‌های خود را از استانداردی که شکل را پوشش می‌دهد می‌گیرد.

دو نکته در مورد آن جدول به راحتی قابل چشم‌پوشی است. وضعیت محلول عملیات حرارتی شده در دمای اتاق ضعیف‌تر از وضعیت آنیل شده است و همچنان انتخاب درستی برای داغ‌ترین سرویس است زیرا راهنمایی منتشر شده وضعیت محلول عملیات حرارتی شده را برای قطعاتی که به مقاومت بهینه در برابر خزش یا پارگی نیاز دارند توصیه می‌کند، در حالی که ماده آنیل شده با دانه ریز تا دمای ۱۵۰۰ درجه فارنهایت برای استحکام خستگی، سختی و استحکام کششی مفید است. بنابراین انتخاب بین این دو وضعیت یک تصمیم خدماتی است و نه یک تصمیم کیفیتی.

تاثیر قرار گرفتن طولانی مدت در دمای متوسط

این رفتاری است که با توصیف معمول آلیاژ به عنوان ساختاری ساده در تضاد است و در بولتن با ارقام اندازه‌گیری شده منتشر شده است. نمونه‌هایی از میله آنیل شده به مدت ۲۰۰۰ ساعت در سه دما نگهداری شدند و هم خواص دمای اتاق و هم خواص در دمای سرویس پس از آن اندازه‌گیری شدند.

ردیف دوم را با دقت بخوانید، زیرا این ردیفی است که تعیین می‌کند آیا عمر طولانی سرویس ماده را تغییر می‌دهد. دو هزار ساعت در دمای ۶۴۹ درجه سانتیگراد، استحکام تسلیم دمای اتاق را از ۴۷۹ مگاپاسکال به ۸۷۲ مگاپاسکال افزایش می‌دهد که افزایشی حدود هشتاد درصد است و ازدیاد طول را از ۵۴٪ به ۳۰٪ کاهش می‌دهد. آلیاژ به عنوان سخت‌شونده در معرض دماهای متوسط توصیف می‌شود و مکانیزم آن رسوب فاز غنی از نیوبیوم است که همان مجموعه داده منتشر شده آن را قادر به ایجاد تردی در دمای بالاتر از حدود ۶۵۰ درجه سانتیگراد در دوره‌های طولانی توصیف می‌کند. اندازه‌گیری‌ها همچنین انقباضی حدود ۰.۰۴۸٪ را در نمونه‌های قرار گرفته در معرض دمای بین ۱۲۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه فارنهایت ثبت کردند.

برای خریدار، پیامد خاص است. قطعه‌ای که سال‌ها در دمای بالای حدود ۶۵۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند، در پایان آن دوره ماده‌ای متفاوت از ماده‌ای که نصب شده است خواهد بود: قوی‌تر، کمتر انعطاف‌پذیر و کمی کوچکتر. کیفیت خستگی کم‌چرخه آلیاژ دقیقاً به همین دلیل وجود دارد. این ماده با کربن، سیلیکون و نیتروژن کنترل شده در سطوح پایین تولید می‌شود و گریدی است که برای بلوز و قطعات مشابه با بار چرخه‌ای عرضه می‌شود. در جایی که عمر طولانی در دمای بالا و بار چرخه‌ای با هم رخ می‌دهند، کیفیت استاندارد خرید مناسبی نیست و کیفیت کنترل شده است.

ثابت‌های فیزیکی و محدوده‌های سرویس

پنجره‌های عملیات حرارتی و ساخت

عملیات حرارتی برای نرم کردن و تسکین تنش وجود دارند، نه برای تقویت، و هر کدام پنجره منتشر شده‌ای دارند.

استانداردها، بر اساس شکل

کدام استاندارد اعمال می‌شود بستگی به شکل محصول دارد و سه مشخصات ASTM که اشکال رایج را پوشش می‌دهند، ترکیب مشترکی دارند اما الزامات مکانیکی مشترکی ندارند. برای صفحه، ورق و نوار ASTM B443 با ASME SB443، در کنار SAE/AMS 5599 و 5869، ISO 6208، BS 3072NA21، DIN 17750 و EN 10095 است. برای میلگرد و میله ASTM B446 با ASME SB446، در کنار SAE/AMS 5666، ISO 9723، BS 3076NA21، DIN 17752، EN 10095 و ASME Code Case 1935 است.

اشکال لوله‌ای بیشتر از محصولات تخت تقسیم می‌شوند. لوله و تیوب بدون درز تحت ASTM B444 با B829 برای الزامات عمومی و معادل‌های ASME آنها، در کنار SAE/AMS 5581، ISO 6207 و BS 3074NA21 قرار می‌گیرند. لوله جوشی تحت ASTM B704 با B751 برای الزامات عمومی، و لوله جوشی تحت ASTM B705 با B775 قرار می‌گیرند. مواد آهنگری تحت ASTM B564 با ASME SB564، ISO 9725، DIN 17754 و ASME Code Case 1935، سیم تحت SAE/AMS 5837 با ISO 9724 و DIN 17753، و اتصالات تحت ASTM B366 با ASME SB366 قرار می‌گیرند. ISO 4955A و DIN 17744 ترکیب شیمیایی را در تمام اشکال محصول پوشش می‌دهند.

نکته لیست این است که سفارشی که بر اساس یکی از این اعداد نوشته شده باشد، با سفارشی که بر اساس عدد دیگری نوشته شده باشد، قابل تعویض نیست، زیرا الزامات مکانیکی و تغییرات مجاز بین آنها متفاوت است، حتی اگر ترکیب یکسان نباشد. سفارش خرید که نام آلیاژ و شکل را ذکر می‌کند اما استاندارد را نه، حداقل‌های قابل اجرا را باز گذاشته است.

سوالاتی که خریداران می‌پرسند

ماده اینکونل ۶۲۵ دقیقاً چیست؟

آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن با افزودن نیوبیوم، UNS N06625 و W.Nr. 2.4856، که استحکام آن ناشی از مولیبدن و نیوبیوم موجود در محلول جامد در ماتریس نیکل-کروم است. از آنجایی که استحکام توسط عناصر در محلول حمل می‌شود به جای رسوبی که باید رشد کند، نیازی به عملیات سخت‌کاری رسوبی نیست و آلیاژ در وضعیت آنیل شده یا محلول عملیات حرارتی شده بدون نیاز به عملیات حرارتی بیشتر تحویل داده می‌شود.

آیا اینکونل ۶۲۵ نیاز به عملیات حرارتی دارد؟

برای استحکام نه. پنجره‌های منتشر شده شامل آنیل در دمای ۹۲۵ تا ۱۰۴۰ درجه سانتیگراد با نرخ خنک‌کاری که بحرانی نیست، آنیل محلول در دمای ۱۰۹۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد، و تسکین تنش در دمای ۵۹۰ تا ۷۶۰ درجه سانتیگراد یا تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد برای تسکین کامل است. وضعیت محلول عملیات حرارتی شده برای مواردی که به مقاومت بهینه در برابر خزش یا پارگی نیاز دارند توصیه می‌شود، و ماده آنیل شده با دانه ریز تا دمای ۱۵۰۰ درجه فارنهایت برای استحکام خستگی و خواص کششی مفید است. انتخاب یک تصمیم خدماتی است و هیچ یک از این عملیات‌ها چرخه پیر شدن نیستند.

تفاوت آن با اینکونل ۷۱۸ چیست؟

در نحوه دستیابی به استحکام، و این تفاوت در کل مشخصات وجود دارد. این آلیاژ توسط محلول جامد تقویت می‌شود و نیازی به عملیات پیر شدن ندارد؛ ۷۱۸ توسط واکنش رسوبی تقویت می‌شود و باید پیر شود تا به استحکام قابل استفاده خود برسد، که یک فرآیند حرارتی مشخص را در توالی ساخت قرار می‌دهد. راهنمایی منتشر شده برای این آلیاژ بیان می‌کند که پیش‌گرمایش، پس‌گرمایش و عملیات حرارتی پس از جوش مورد نیاز نیست. جایی که طراحی توسط استحکام محدود می‌شود، ۷۱۸ قوی‌تر خواهد بود. جایی که توسط خوردگی در دما محدود می‌شود و قطعه باید ساخته و جوش داده شود، این آلیاژ مسیر ساده‌تری است.

حداکثر دمای سرویس چقدر است؟

محدوده سرویس منتشر شده از برودتی تا ۱۸۰۰ درجه فارنهایت، که برابر با ۹۸۲ درجه سانتیگراد است. همچنین یک صلاحیت جداگانه مخزن تحت فشار در دمای ۸۱۵ درجه سانتیگراد وجود دارد که پایین‌تر است زیرا یک صلاحیت طراحی است نه یک قابلیت ماده. صفحات منتشر شده‌ای وجود دارند که ۱۰۹۳ درجه سانتیگراد را به عنوان قابلیت دمای بالا ذکر می‌کنند که بالاتر از محدوده سرویس منتشر شده است. و هر ادعایی در مورد مقاومت در دمایی بالاتر از محدوده ذوب ۱۲۹۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد، مایعی را به جای آلیاژی توصیف می‌کند.

آیا آلیاژ در صورت قرار گرفتن طولانی مدت در دمای بالا تغییر می‌کند؟

بله، و اندازه‌گیری‌های منتشر شده آن را کمی می‌کنند. میله آنیل شده که به مدت ۲۰۰۰ ساعت در دمای ۶۴۹ درجه سانتیگراد نگهداری شد، با استحکام تسلیم دمای اتاق ۸۷۲ مگاپاسکال در مقابل ۴۷۹ مگاپاسکال قبل از قرار گرفتن در معرض، با ازدیاد طول کاهش یافته از ۵۴٪ به ۳۰٪، و نمونه‌ها حدود ۰.۰۴۸٪ منقبض شدند. سخت‌شدگی به رسوب فاز غنی از نیوبیوم نسبت داده می‌شود و داده‌های منتشر شده اشاره می‌کنند که این فاز می‌تواند باعث تردی در دمای بالاتر از حدود ۶۵۰ درجه سانتیگراد در دوره‌های طولانی شود. بنابراین عمر طولانی در دمای بالا ماده را تغییر می‌دهد و در جایی که بار چرخه‌ای با آن رخ می‌دهد، کیفیت خستگی کم‌چرخه با کربن، سیلیکون و نیتروژن کنترل شده، گریدی است که باید مشخص شود.

چرا کنترل سیلیکون و نیتروژن برای بلوز ذکر شده است؟

زیرا کیفیت خستگی کم‌چرخه آلیاژ با سطوح پایین کربن، سیلیکون و نیتروژن تولید می‌شود و آن کیفیت همان گریدی است که برای بلوز و قطعات مشابه با بار چرخه‌ای عرضه می‌شود. محدودیت‌های ترکیب منتشر شده برای گرید استاندارد بدون تغییر در کربن حداکثر ۰.۱۰ و سیلیکون حداکثر ۰.۵۰ باقی می‌مانند، بنابراین کنترل تنگ‌تر در کیفیت خستگی یک مشخصات خرید است نه یک جدول آلیاژ متفاوت. در جایی که قطعه در دما به صورت چرخه‌ای بارگذاری می‌شود، کیفیت استاندارد و کیفیت کنترل شده قابل تعویض نیستند.

خلاصه

اینکونل ۶۲۵ یک آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن محلول جامد با نیوبیوم، UNS N06625 و W.Nr. 2.4856 است که استحکام آن ناشی از سخت‌شدگی ماتریس توسط مولیبدن و نیوبیوم است، بنابراین نیازی به عملیات سخت‌کاری رسوبی نیست و چیزی نمی‌تواند بیش از حد پیر شود. این ماده به صورت آنیل شده یا محلول عملیات حرارتی شده تحویل داده می‌شود، با جوشکاری بدون پیش‌گرمایش و بدون عملیات حرارتی پس از جوش، و از دمای برودتی تا ۹۸۲ درجه سانتیگراد استفاده می‌شود، با صلاحیت جداگانه مخزن تحت فشار در ۸۱۵ درجه سانتیگراد. ترکیب آن شامل نیکل حداقل ۵۸.۰٪، کروم ۲۰.۰ تا ۲۳.۰٪، مولیبدن ۸.۰ تا ۱۰.۰٪، نیوبیوم به علاوه تانتالوم ۳.۱۵ تا ۴.۱۵٪، و آهن، آلومینیوم و تیتانیوم همگی به عنوان حداکثر به جای حداقل است. سرویس طولانی در دمای بالاتر از حدود ۶۵۰ درجه سانتیگراد آن را تغییر می‌دهد: استحکام افزایش می‌یابد و انعطاف‌پذیری کاهش می‌یابد از طریق رسوب فاز غنی از نیوبیوم، به همین دلیل کیفیت خستگی کم‌چرخه با کربن، سیلیکون و نیتروژن کنترل شده برای بلوز و قطعات با بار چرخه‌ای وجود دارد.

این آلیاژ از چانگژو، جیانگسو در اشکال میلگرد، میله، سیم، صفحه، ورق، نوار، اشکال، قطعات آهنگری و محصولات لوله‌ای، در وضعیت‌های آنیل شده و محلول عملیات حرارتی شده، مطابق با استاندارد پوشش دهنده هر شکل، از کارخانه‌ای که دارای گواهینامه ISO 9001 است و توسط SGS ممیزی می‌شود، عرضه می‌شود. شکل، وضعیت، دمای سرویس و اینکه آیا وظیفه چرخه‌ای است را ارسال کنید، و مشخصات از این چهار پاسخ به دست می‌آید.

منابع

1. بولتن فنی Special Metals برای آلیاژ INCONEL 625، UNS N06625 و W.Nr. 2.4856. منبع برای این ادعا که استحکام آلیاژ از اثر سخت‌کنندگی مولیبدن و نیوبیوم بر ماتریس نیکل-کروم آن ناشی می‌شود، بنابراین نیازی به عملیات سخت‌کاری رسوبی نیست، محدوده دمای سرویس از برودتی تا ۱۸۰۰ درجه فارنهایت و ۹۸۲ درجه سانتیگراد، محدودیت‌های ترکیب در جدول ۱، ثابت‌های فیزیکی و خواص حرارتی در جداول ۲، ۳ و ۴، خواص مکانیکی اسمی دمای اتاق بر اساس شکل و وضعیت در جدول ۵ با یادداشت آن که محدوده‌ها ترکیبی هستند و برای اهداف مشخصات مناسب نیستند، و توصیه وضعیت محلول عملیات حرارتی شده برای مقاومت بهینه در برابر خزش و پارگی با یادداشت در مورد ماده آنیل شده با دانه ریز تا ۱۵۰۰ درجه فارنهایت.
2. همان بولتن، جدول ۶ و یادداشت پایداری ابعادی. منبع برای تاثیر قرار گرفتن در معرض ۲۰۰۰ ساعته در دماهای ۱۲۰۰، ۱۴۰۰ و ۱۶۰۰ درجه فارنهایت بر خواص دمای اتاق و در دما، انقباض حدود ۰.۰۴۸٪ ثبت شده برای نمونه‌های قرار گرفته در معرض دماهای بین ۱۲۰۰ و ۱۴۰۰ درجه فارنهایت، و این ادعا که مقداری سخت‌شدگی در آلیاژ در معرض دماهای متوسط رخ می‌دهد.
3. همان بولتن، بخش مشخصات. منبع برای نامگذاری به عنوان UNS N06625، W.Nr. 2.4856 و ISO NW6625، فهرست شدن در NACE MR-01-75، این ادعا که آلیاژ در تمام اشکال استاندارد آسیاب موجود است، و استانداردهای فهرست شده در کنار هر شکل محصول از جمله معادل‌های ASTM و ASME و نامگذاری‌های ISO، DIN، BS، EN، SAE و AMS.
4. همان بولتن، بخش‌های جوشکاری و عملیات حرارتی. منبع برای این ادعا که پیش‌گرمایش، پس‌گرمایش و عملیات حرارتی پس از جوش مورد نیاز نیست، فرآیندهای مورد استفاده و نیاز به محافظ آرگون، یادداشت مبنی بر اینکه منطقه اطراف جوش باید تمیز باشد تا از آلودگی حوضچه جوش جلوگیری شود، و مواد مصرفی اتصال فهرست شده برای سرویس معمولی، استحکام بالاتر و بهترین مقاومت در برابر خوردگی.
5. داده‌های محصول منتشر شده برای آلیاژ و برای کیفیت خستگی کم‌چرخه آن که توسط تولیدکنندگان داده‌های تولیدکننده توزیع شده است. منبع برای آنیل در دمای ۹۲۵ تا ۱۰۴۰ درجه سانتیگراد با نرخ خنک‌کاری که بحرانی نیست، آنیل محلول در دمای ۱۰۹۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد، محدوده تسکین تنش ۵۹۰ تا ۷۶۰ درجه سانتیگراد یا تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد برای تسکین کامل، پیش‌صلاحیت برای استفاده در مخازن تحت فشار تا ۸۱۰ درجه سانتیگراد، توصیف کیفیت خستگی کم‌چرخه به عنوان یک کیفیت ویژه برای استفاده در بلوز با کربن، سیلیکون و نیتروژن کنترل شده در سطوح پایین، و مقادیر فیزیکی داده شده در واحدهای متریک از جمله چگالی ۸۴۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب، محدوده ذوب، مقاومت ۱.۲۹ میکرو اهم متر، گرمای ویژه ۴۱۰ ژول بر کیلوگرم درجه سانتیگراد، ضریب انبساط متوسط ۱۲.۸ و هدایت حرارتی ۹.۸ وات بر متر درجه سانتیگراد در ۲۰ درجه سانتیگراد.
6. داده‌های فنی منتشر شده برای آلیاژ که توسط تامین‌کنندگان مواد توزیع شده است. منبع برای این ادعا که رسوب فاز غنی از نیوبیوم در دمای بالاتر از حدود ۶۵۰ درجه سانتیگراد در دوره‌های سرویس طولانی می‌تواند باعث تردی شود، و برای توصیه اینکه کیفیت خستگی کم‌چرخه یا گرید سخت‌کاری شده با رسوب باید در مواردی که عملیات طولانی مدت در دمای بالا مورد نیاز است، ارزیابی شود.
7. سوابق تحویل نگهداری شده برای DLX Alloy شامل اینکونل ۶۲۵ در اشکال میلگرد، میله، سیم، صفحه، ورق، نوار، اشکال، قطعات آهنگری و محصولات لوله‌ای. منبع برای اشکال و وضعیت‌های عرضه شده.

هر رقم بالا یک مقدار منتشر شده برای آلیاژ و وضعیت نامگذاری شده است و محدوده‌های ترکیبی در جدول خواص مکانیکی برای اهداف مشخصات مناسب نیستند. خواص به شکل، وضعیت و اندازه مقطع با هم بستگی دارند و رفتار یک قطعه در سرویس طولانی به دما و زمان نیز بستگی دارد. پذیرش یک دسته تحویل شده به گواهی تست آسیاب صادر شده در برابر استاندارد نامگذاری شده در سفارش بستگی دارد و طراحی برای سرویس در دمای بالا باید در برابر آخرین نسخه کد قابل اجرا بررسی شود نه در برابر یک بولتن.