Inconel 600 vs Incoloy 800: urval av nickellegeringar för värmebehandlingsugnskomponenter

Vad är Inconel 600 och Incoloy 800, och hur skiljer sig deras sammansättningar?

Inconel 600 är en nickel-krom-järnlegering byggd på en nickelrik-bas (minst 72 %), medan Incoloy 800 i grunden är en järnbaserad-legering med endast 30-35 % nickel - ett medvetet val av design som historiskt sett har två mål. kostnad-mot-högt-temperaturspektrum.

Källa: Special Metals Corporation tekniska bulletiner SMC-027 (INCONEL legering 600) och SMC-046 (INCOLOY legering 800).

Incoloy 800 introducerades på 1950-talet specifikt för att fylla behovet av en värme- och korrosionsbeständig legering med en relativt låg nickelhalt, eftersom nickel vid den tiden betecknades som en strategisk metall. Detta är ingen tillfällig historia - det är designlogiken som fortfarande skiljer de två legeringarna åt idag. Inconel 600s höga nickelinnehåll ger den utmärkt motståndskraft mot reducerande förhållanden och immuniserar den praktiskt taget mot klorid-jonspänningar-korrosionssprickor; Incoloy 800:s aluminium- och titantillsatser (finns i 600 endast i spårmängder, om alls) bildar förstärkande fällningar som delvis kompenserar för dess lägre nickelhalt vid förhöjd temperatur.

Vilken legering har den högre maximala driftstemperaturen för ugnskomponenter?

Inconel 600 har en högre rubrikservice-temperaturtak - kontinuerlig användning till 2 000 grader F (1 093 grader ) - medan standard Incoloy 800 vanligtvis används för sina hållfasthetsegenskaper upp till cirka 1 500 grader F (816 grader ); för ugnsdrift över den punkten täpper Incoloys egna högtemperaturvarianter-, 800H och 800HT, till stora delar av gapet.

Special Metals beskriver Inconel 600:s mångsidighet som spänner över "temperaturer från kryogen till över 2 000 grader F (1 095 grader)" och anger direkt att legeringens styrka och oxidationsbeständighet vid höga temperaturer gör den användbar för retorter, mufflar, rullhärdar och andra ugnskomponenter. Däremot uppger Special Metals att Incoloy 800 "används för sina hållfasthetsegenskaper vid drifttemperaturer upp till cirka 1 500 grader F (816 grader )" och att "för tillämpningar som kräver hög kryp- eller brotthållfasthet används INCOLOY-legeringar 800H eller 800HT" istället.

Både 800H och 800H T har ett kontrollerat kolområde (0,05-0,10% respektive 0,06-0,10%) och en grövre minsta kornstorlek (ASTM 5 eller grövre) speciellt konstruerade för att höja kryp- och spänningsbrotthållfastheten utöver vad standardintervallet 8 ger, vilket sträcker sig det praktiska temperaturintervallet 8 800-familjen långt förbi baslegeringens 1 500 grader F designpunkt.

Vilken legering motstår bättre förkolning i ugnsatmosfärer?

Inconel 600 absorberar mätbart mindre kol än Incoloy 800HT under identiska uppkolningsförhållanden: Special Metals egna 100-timmars gas-förkolningstest i en väte/2 % metanatmosfär visar att Inconel 600 ökar 2,66-12,30 mg/cm2, jämfört med 1,58 mg/cm2, jämfört med 1,58 mg/cm2. 800HT - ungefär hälften av viktökningen vid båda testade temperaturerna.

Källa: Special Metals Corporation, gasförkolningstester (100 h) i väte/2 % metanatmosfär (1 700 grader F testatmosfär innehöll också 5 % argon), INCONEL legering 600 teknisk bulletin SMC-027.

Detta sida-vid-test är ett av de få ställen som en ugns-komponentspecifikator kan se Inconel 600 och Incoloy 800HT mätta mot samma uppkolningsexponering i ett enda, kontrollerat experiment. Förkolning är enormt viktig i den här applikationen eftersom kolvätehaltiga ugnsatmosfärer (endoterm gas, sprucken ammoniak och liknande uppkolningsmiljöer som används i fall-härdnings- och gasförkolningsugnar) driver kol in i ugnsfixturernas yta och bildar inre karbider som förkortar fixturens livslängd. Lägre kolupptag leder direkt till längre livslängd för korgar, brickor och fixturer som cyklar upprepade gånger genom uppkolande atmosfärer.

Vilken legering motstår bättre cyklisk oxidation och avlagringar?

Special Metals egna cykliska oxidationstestning vid 1 800 grader F (980 grader ) - med upprepade 15-minuters uppvärmnings- och 5-minuters kylcykler i luft över 1 000 timmar - jämför direkt Inconel 600 med Typ 9 rostfritt stål, in04 rostfritt stål, 304 rostfritt stål och Inc. 800HT, och visar att nickel-krom-järnsammansättningen i Inconel 600 behåller sin skyddande oxidskala mycket bättre än de två rostfria stålen under upprepad termisk cykling.

Cyklisk, snarare än konstant-tillstånd, är oxidationsbeständighet det mer realistiska testet för ugnsfixturer, som värms upp och kyls ner med varje produktionssats snarare än att sitta vid en enda blötläggningstemperatur på obestämd tid. Upprepad termisk cykling gör att den skyddande krom-oxidbeläggningen på valfri legering spricker och spricker från den underliggande metallens termiska expansion och kontraktion; den legering som bäst motstår denna spallring behåller sitt skyddande skikt, och därmed sin korrosionsbeständighet, under fler värme-kylcykler.

Special Metals inkluderande av Incoloy 800HT direkt i samma jämförelse - snarare än att testa det separat - understryker att båda nickel-legeringarna utvecklades med just detta ugns-cykelfelsläge i åtanke, även om testet visar den högsta-nickelretentionen med den starkaste 0-gruppen av nickellegeringen (60)

Vilken legering ger bättre nitreringsmotstånd?

Inconel 600 är uttryckligen positionerat av sin egen tillverkare som standardmaterial för nitrering av behållare på grund av dess motståndskraft mot kväveabsorption vid hög temperatur, en specifik, namngiven applikation som inte förekommer i Incoloy 800:s egen tekniska litteratur.

Special Metals säger tydligt att Inconel 600 "är standardmaterialet för nitrering av behållare på grund av dess motståndskraft mot kväve vid höga temperaturer." Nitreringsugnar använder ammoniak-dissociationsatmosfärer (ungefär 25 % kväve, 75 % väte) för att sprida kväve in i ståldelarnas ytor, och varje ugnsfixtur som utsätts för denna atmosfär riskerar i sig att ta upp kväve och bli förspröd. Eftersom Incoloy 800s egen publicerade litteratur inte gör ett likvärdigt påstående om nitreringsmotstånd-, bör fixturer och behållare för nitreringsugnar specifikt vara standard till Inconel 600 om inte fältdata stöder ett alternativ.

Hur jämför de två legeringarna i krypning och spänning-brottstyrka?

Inconel 600:s publicerade brottstyrka-data sträcker sig rent till 2 000 grader F (1 093 grader ), medan Special Metals uttryckligen säger att standard Incoloy 800 "normalt inte används för applikationer som kräver optimala krypnings-brottegenskaper" - den rollen tillhör Incoloy, 0Holoy och HT. och grövre kornstorlek konstruerades speciellt för att öka-höga{12}}högtemperaturstyrka.

Källa: Special Metals Corporation brott-egenskapstabell (lösning-behandlad vid 2 050 grader F/1 121 grader, luft-kyld), INCONEL legering 600 teknisk bulletin SMC-027.

För ugnsfixturer under ihållande belastning vid hög temperatur - muffelstöd, rullar-härdrullar eller strålande-rörhängare - kryp- är vanligtvis den styrande designegenskapen, inte draghållfasthet. Standard Incoloy 800 stöder designspänningar endast till ungefär 1 500 grader F under ASME Boiler and Pressure Vessel Code, medan Incoloy 800H och 800HT:s kontrollerade 0,05-0,10 % (eller 0,06-0,10 %) kolinnehåll{24} 5er{24} och AS{24}kol kornstorleken godkändes specifikt av ASME Code Committee för högre designspänningar vid 1 100-1 500 grader F (593-816 grader ) och däröver, efter analys av 87 värme och 1 052 datapunkter av Metals Property Council. Där ihållande lastbärande service vid hög temperatur är prioritet, är en jämförelse mellan Inconel 600 och 800H eller 800HT specifikt - inte basincoloy 800 - den tekniskt korrekta jämförelsen.

Hur jämför de två legeringarna i kloridspännings-korrosionssprickningsbeständighet?

Inconel 600:s minsta nickelinnehåll på 72 % gör den praktiskt taget immun mot klorid-jonpåfrestning-korrosionssprickor, medan Incoloy 800:s lägre 30-35 % nickelinnehåll kan tillåta sprickbildning under svåra laboratorieförhållanden - även om Incoloy 800 fortfarande har tillräckligt hög motståndskraft för att ersätta material för att ersätta dessa material. exakt felläge.

Detta är viktigt för ugnsutrustning som ser intermittent exponering för kloridkontamination - släckningsrester, marina eller industriella atmosfärer eller rengöringskemikalier - förutom hög-temperaturservice. Den allmänna metallurgiska regeln, bekräftad i Special Metals egen litteratur, är att austenitiska legeringars tendens att spricka i kloridlösningar minskar när nickelhalten ökar. Inconel 600, med minst 72 % nickel, sitter i ena änden av det spektrumet; Incoloy 800, med ungefär hälften av nickelinnehållet, sitter längre längs den, men dess motståndskraft överstiger fortfarande avsevärt den hos standard 300-seriens austenitiska rostfria armaturer som den vanligtvis ersätter.

Är båda legeringarna benägna att sensibiliseras under ugnsvärmecykling?

Ja - båda legeringarna delar samma grundläggande sårbarhet: kromkarbider fälls ut vid korngränserna i ungefär samma intervall på 1 000-1 400 grader F (540-760 grader ) för både Inconel 600 och Incoloy 800, och ugnsarmaturer som utsätts för varje riskband som upprepas under samma riskband oavsett vilken legering som väljs.

Special Metals tekniska litteratur för båda legeringarna beskriver i huvudsak samma mekanism: titannitrider och karbider (eller, i 600-talets fall, cyanonitrider) bildas oberoende av värmebehandling, medan kromkarbider fälls ut specifikt mellan 1 000 grader F och 1 800 grader F (540-980 grader). 1 000-2 000 grader F (540-1 095 grader) för Incoloy 800, med det mest aggressiva sensibiliseringsbandet för båda legeringarna vid 1 000-1 400 grader F (540-760 grader).

Special Metals publicerar till och med tids-temperatur-sensibiliseringsdiagram för Incoloy 800 baserat på Huey-testet (kokande 65 % salpetersyra) specifikt för att kvantifiera denna risk. I praktiken beskrivs sensibilisering av Special Metals som "inte ett problem i de flesta applikationer med hög-temperatur" för någondera legeringen -, det spelar främst roll om fixturen senare kommer att betas eller exponeras för en aggressiv vattenhaltig miljö medan den fortfarande är i det sensibiliserade tillståndet, vilket är ovanligt för fixturer som stannar i ugnsdrift.

Hur jämför legeringarna i kostnads- och materialvalsstrategi?

Incoloy 800 existerar specifikt för att Inconel 600s höga nickelinnehåll gjorde det dyrt och på 1950-talet strategiskt begränsade - Incoloy 800's järn-baserad kemi var en avsiktlig ingenjörsmässig avvägning-för att leverera adekvat värme- och fraktionsbeständighet mellan halten av nickel och korrosionsbeständigheten till en viss nivå. dessa två legeringsfamiljer idag.

Detta är inte en marknadsföringsberättelse; det är legeringens dokumenterade ursprung. Special Metals egen historia av legeringen säger att Incoloy 800 "introducerades på marknaden på 1950-talet för att fylla behovet av en värme--- och korrosionsbeständig-legering med en relativt låg nickelhalt eftersom nickel vid den tiden betecknades som en "strategisk" metall."

För ugnsutrustning där de största, tyngsta fixturerna (rulle-härdvalsar, stora mufflar, strålningsrörsbuntar) dominerar materialkostnaden, specificerar Incoloy 800 eller 800H/800HT varhelst dess lägre service-temperaturtak och något lägre kryphållfasthet-kan jämföras med en total kostnadsbrotthållfasthet i fixturen jämfört med en acceptabel totalkostnad. all-Inconel-600-design, samtidigt som 600 reserveras specifikt för den högsta-temperaturen, de flesta förkolnings- eller nitreringsexponerade komponenter i samma ugn.

Hur jämför legeringarna vid tillverkning och svetsning för tillverkning av ugnsfixturer?

Båda legeringarna är lätta att heta- och kall-formas, har en nästan identisk arbets-härdningshastighet och kan båda svetsas med INCONEL Filler Metal 82 -, en verkligt bekväm överlappning för butiker som tillverkar blandade-legeringsugnsfixturer, eftersom en enskild oädel metall{5} kan foga båda oädelmetallerna{5} mellan dem.

Källa: Special Metals Corporation tekniska bulletiner SMC-027 (INCONEL legering 600) och SMC-046 (INCOLOY legering 800).

Vilka standarder styr Inconel 600 och Incoloy 800 för tillverkning av ugnskomponenter?

Båda legeringarna är godkända enligt ASME Boiler and Pressure Vessel Code med dedikerade kodfodral - Inconel 600 enligt kodfall 1827 och Incoloy 800/800H/800HT under kodfodral 1325 - med parallella men distinkta produkt-specifikationer för varje legeringsfamilj.

Källa: Special Metals Corporation "Available Products and Specifications"-tabeller, tekniska bulletiner INCONEL legering 600 och INCOLOY legering 800.

Vilken legering ska du specificera för värmebehandlingsugnskomponenter?

Ange Inconel 600 för den mest allvarliga exponeringen för uppkolning och nitrering, de högsta ugnstemperaturerna eller någon komponent där kloridpåkänning-korrosionssprickor är en realistisk risk; specificera Incoloy 800 (eller 800H/800HT för högre-temperatur, last-bärande belastning) där ugnstemperaturerna håller sig nära eller under ungefär 1 500-1 800 grader F och lägre materialkostnader är en prioritet.

• Välj Inconel 600 för:Nitreringsugnsbehållare och fixturer, där 600 är det namngivna standardmaterialet.
• Välj Inconel 600 för:Kraftigt uppkolande atmosfärer (endoterm gas,-hushärdningsugnar) där minimering av kolupptagning förlänger fixturens livslängd.
• Välj Inconel 600 för:Kontinuerlig service över ungefär 1 800-2 000 grader F, i den övre kanten av eller bortom Incoloy 800H/800HT:s praktiska sortiment.
• Välj Inconel 600 för:Komponenter med någon realistisk exponering för kloridkontamination förutom hög värme.
• Välj Incoloy 800 / 800H / 800HT för:Stora, tunga armaturer - mufflar, rullar-härdrullar, strålningsrörstöd - där materialkostnadsskalor med tonnage och servicetemperatur håller sig inom 800-familjens kuvert.
• Välj Incoloy 800 / 800H / 800HT för:Uthållig,-lastbärande drift över 1 500 grader F där 800H eller 800HTs ASME-erkända högre designpåkänningar är tillräckliga för applikationen.
• Välj Incoloy 800 / 800H / 800HT för:Tillämpningar där klorid-driven spänning-korrosionssprickor är en låg men icke-noll risk, och Incoloy 800s fortfarande-avsevärda nickelinnehåll ger tillräcklig marginal jämfört med alternativ av rostfritt stål.

I blandade-legeringsugnskonstruktioner, parar de två legeringarna naturligt: ​​Inconel 600 för fixturer och behållare som utsätts för den hårdaste atmosfären eller högsta lokala temperaturen, och Incoloy 800/800H/800HT för de större strukturella fixturerna där dess lägre nickelhalt minskar den totala livslängden för material utan att kompromissa med den totala materialkostnaden.

Vanliga frågor

F: Vad är den största skillnaden mellan Inconel 600 och Incoloy 800?

A: Inconel 600 (UNS N06600) är en nickel-baserad legering med minst 72 % nickel, medan Incoloy 800 (UNS N08800) är järn-baserad med endast 30-35 % nickel. Denna sammansättningsskillnad ger Inconel 600 bättre uppkolnings- och nitreringsmotstånd och ett högre service-temperaturtak, medan Incoloy 800 erbjuder en avsevärt lägre materialkostnad - en kompromiss som går direkt tillbaka till Incoloy 800:s designmål från 1950-talet att bevara nickel.

F: Vilken legering motstår uppkolning bättre i ugnsatmosfärer?

A: Inconel 600. Special Metals egna 100-timmars uppkolningstest i en atmosfär av väte/2% metan visar att Inconel 600 går upp ungefär hälften av vikten (2,66-12,30 mg/cm2) som Incoloy 800HT ökar (4,94-21,58 mg/cm2) under samma exponering.

F: Kan Incoloy 800 användas vid samma temperaturer som Inconel 600?

A: Inte helt. Inconel 600 används kontinuerligt upp till 2 000 grader F (1 093 grader), medan standard Incoloy 800 i allmänhet är begränsad till cirka 1 500 grader F (816 grader) för styrka{10}}baserad design. För ugnsdrift med högre-temperatur, utökar 800H- och 800HT-varianterna - med kontrollerat kolinnehåll och grövre kornstorlek - Incoloy 800:s praktiska temperaturområde och täpper till mycket av gapet.

F: Är Inconel 600 eller Incoloy 800 bättre för nitrering av ugnsfixturer?

A: Inconel 600. Special Metals benämner det uttryckligen som standardmaterialet för nitrering av behållare på grund av dess motståndskraft mot kväveabsorption vid hög temperatur; Incoloy 800:s egen publicerade litteratur gör inget motsvarande påstående.

F: Varför har Incoloy 800 så låg nickelhalt jämfört med Inconel 600?

A: Incoloy 800 introducerades på 1950-talet specifikt för att minska beroendet av nickel, som då klassificerades som en strategisk metall i begränsad tillgång. Dess järn-baserade kemi (30-35 % nickel mot Inconel 600:s 72 % minimum) var en avsiktlig kostnads- och utbudsdriven-teknisk kompromiss, inte ett prestationsmål i sig.

F: Är Inconel 600 och Incoloy 800 båda resistenta mot kloridpåkänning-korrosionssprickor?

A: Inconel 600 anses vara praktiskt taget immun på grund av sin höga nickelhalt. Incoloy 800 kan fås att spricka under svåra laboratorieförhållanden på grund av dess lägre nickelhalt, men dess motståndskraft är fortfarande tillräckligt hög för att den vanligtvis används för att ersätta material som redan har misslyckats med denna exakta mekanism.

F: Använder Inconel 600 och Incoloy 800 samma svetstillsatsmetall?

A: För GTAW och GMAW, ja - är båda legeringarna vanligtvis sammanfogade med INCONEL Filler Metal 82. För skärmad metall-bågsvetsning använder Inconel 600 vanligtvis INCONEL Welding Electrode 182, medan Incoloy 800 använder INCO-WELD.