Alloy 601, 2.4851, UNS N06601, Inconel 601 - stop niklu

Alloy 601, 2.4851, UNS N06601, Inconel® 601 - stop niklu według ASTM B166, DIN 17754

Aloy 601, Inconel® 601 – opis

Alloy 601 to stop niklowo-chromowo-żelazowe o wyjątkowej wysokotemperaturowej wytrzymałości i odporności na utlenianie.

Stop może być poddany przesycaniu lub wyżarzaniu. Przesycanie jest optymalne dla zastosowań powyżej 540°C, gdzie najważniejsza są parametry zmęczeniowe. Wyżarzanie jest najlepsze dla zastosowań poniżej 540°C, gdzie najważniejsze są parametry wytrzymałościowe.

Zastosowanie

Alloy 601 jest stosowany w zakładach petrochemicznych i rafineryjnych w wysokotemperaturowych środowiskach utleniających, szczególnie tam, gdzie wymagania są zbyt wysokie dla stopu Alloy 800H/HT.

Aloy 601, Inconel® 601 - własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 8,1 g/cm³
• Ciepło właściwe: 450 J/kg⋅K
• Współczynnik przewodzenia ciepła: 11,3 W/m⋅K
• Współczynnik rozszerzalności liniowej: 14,4-17,7 μm/m⋅K
• Oporność elektryczna: 1,19 µΩ⋅m

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w zależności od temperatury:

• 20-100°C: 13,75 μm/m⋅K
• 20-200°C: 14,36 μm/m⋅K
• 20-300°C: 14,58 μm/m⋅K
• 20-400°C: 14,83 μm/m⋅K
• 20-500°C: 15,19 μm/m⋅K
• 20-600°C: 15,62 μm/m⋅K
• 20-700°C: 16,11 μm/m⋅K
• 20-800°C: 16,67 μm/m⋅K
• 20-900°C: 17,24 μm/m⋅K
• 20-1000°C: 17,82 μm/m⋅K

Pojemność cieplna w zależności od temperatury:

• 20°C: 448 J/kg⋅K
• 200°C: 498 J/kg⋅K
• 400°C: 548 J/kg⋅K
• 600°C: 603 J/kg⋅K
• 800°C: 657 J/kg⋅K
• 900°C: 686 J/kg⋅K
• 1000°C: 712 J/kg⋅K

Przewodność cieplna w zależności od temperatury:

• 20°C: 11,2 W/m·K
• 200°C: 14,3 W/m·K
• 400°C: 17,7 W/m·K
• 600°C: 21,0 W/m·K
• 800°C: 24,4 W/m·K
• 900°C: 26,1 W/m·K
• 1000°C: 27,8 W/m·K

Oporność elektryczna w zależności od temperatury:

• 20°C: 1,18 μΩ·m
• 200°C: 1,207 μΩ·m
• 400°C: 1,229 μΩ·m
• 600°C: 1,247 μΩ·m
• 800°C: 1,249 μΩ·m
• 900°C: 1,259 μΩ·m
• 1000°C: 1,262 μΩ·m

Moduł sprężystości dynamicznej w wysokiej temperaturze:

• 20°C: 206,5 GPa
• 200°C: 196,8 GPa
• 400°C: 184,8 GPa
• 600°C: 170,8 GPa
• 800°C: 150,2 GPa
• 900°C: 137,9 GPa
• 1000°C: 124,7 GPa

Typowe właściwości mechaniczne stopu 2.4851 zgodnie z normą DIN 17750:

• Granica plastyczności: >205 MPa
• Wytrzymałość na rozciąganie: 550-750 MPa
• Wydłużenie: >30%
• Twardość HB: <220

Własności wytrzymałościowe prętów ciągnionych na gorąco ze stopu Inconel® 601 w stanie wyżarzonym w temp 1090°C, według wskazań producenta:

• W temperaturze pokojowej
  • Granica plastyczności: 290 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 741 MPa
  • Wydłużenie: 47 %
• W temp. 300°C
  • Granica plastyczności: 221 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 674 MPa
  • Wydłużenie: 46 %
• W temp. 500°C
  • Granica plastyczności: 203 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 640 MPa
  • Wydłużenie: 45 %

Naprężenie zrywające (1000h) blachę wykonaną z Inconel® 601 (blacha poddana przesycaniu w 1150°C):

• 650°C: 195 MPa
• 760°C: 60 MPa
• 870°C: 30 MPa
• 980°C: 15 MPa

Stabilność termiczna - alloy 601 zachowuje własności mechaniczne mimo długiego wystawienia na działanie wysokiej temperatury. Pokazuje to udarność KV po wystawieniu na wysoką temperaturę prętu wykonanego ze stopu Inconel® 601 (poddanego przesycaniu dla uzyskania stabilności termicznej).

• Bez ekspozycji na wysoką temperaturę: 176 J
• 540°C, 100h: 117 J
• 540°C, 1000h: 121 J
• 650°C, 1000h: 127 J
• 700°C, 100h: 129 J
• 820°C, 159h: 159 J
• 870°C, 103h: 159 J

Odporność na korozję

Odporność na wysokotemperaturowe utlenianie - znakomita aż do 1200°C, dzięki temu, że stop formuuje ochronną chromową zgorzelinę. Należy jednak zauważyć, że powyżej temperatury 1000°C wspomniana warstwa ochronna zaczyna się rozpadać, co ma znaczenie podczas długotrwałego narażenia na tak wysokie temperatury. Stąd do zastosowań, gdzie temperatura powyżej 1000°C będzie utrzymywała się przed długi czas, lepszym wyborem będzie alloy 214.

Średnia głębokość dotkniętego korozją metalu po 1008 godzinach testów statycznego utleniania we wskazanych temperaturach:

• 980°C: 0,033 mm
• 1095°C: 0,067 mm
• 1150°C: 0,135 mm
• 1205°C: 0,19 mm

Wyniki testów odporności na utlenianie dynamiczne w strumieniu gazów spalinowych o wysokiej prędkości (próbki były poddawane cyklom do temperatury poniżej 260°C raz na 30 minut):

• 500h, 1090°C:
  • Utrata metalu: 0,033 mm
  • Najgłębsza penetracja metalu: 0,067 mm
• 1000h, 980°C
  • Utrata metalu: 0,076 mm
  • Najgłębsza penetracja metalu: 0,51 mm

Wyniki testów odporności na utlenianie dynamiczne w piecu opalanym gazem ziemnym. Test trwał 113 dni w temperaturze 1090-1230°C z częstymi cyklami do 540°C:

• Utrata metalu: 0,18 mm
• Najgłębsza penetracja metalu: 0,067 mm

Test odporności na cykle utleniania trwający 504h w mieszance powietrza z parą wodną o temperaturze 1100°C:

• Utrata masy: -11,0 mg/cm²
• Najgłębsza penetracja metalu: 0,067 mm

Nawęglanie wysokotemperaturowe - dobra odporność. Absorpcja węgla w 100h teście w H_2M-2CH₄ w temp. 1000°C wyniosła 10 mg/cm².

Nitrowanie w wysokiej temperaturze - bardzo dobra odporność. Głębokość penetracji metalu w zależności od czynnika chemicznego oraz temperatury wynosi:

• Amoniak 168 h; 650°C: 0,03 mm
• Amoniak 168 h; 980°C: 0,17 mm
• Amoniak 168 h; 1090°C: >0,58 mm
• Czysty azot 168 h; 980°C: 1,55 mm
• Czysty azot 168 h; 1090°C: 2,79 mm
• Czysty azot 168 h; 1204°C: 3,81 mm

Siarczkowanie wysokotemperaturowe - bardzo słaba odporność ze względu na wysoką zawartość niklu.

Środowisko halogenkowe w wysokiej temperaturze - dobra odporność, co widać po stwierdzonych ubytkach wagi w następujących środowiskach:

• Ar-30Cl₂ 500 h; 400°C: 0,3 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 500°C: 3 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 600°C: 85-200 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 705°C: 215 mg/cm²
• Ar-20O₂-0.25Cl₂ 400 h; 900°C: 20,67 mg/cm²
• Ar-20O₂-0.25Cl₂ 400 h; 1000°C: 124,99 mg/cm²
• HCl 300h; 400°C: 1,58 mg/cm²
• HCl 1000h; 400°C: 1,47 mg/cm²
• HCl 100h; 500°C: 2,57 mg/cm²
• HCl 300h; 500°C: 4,14 mg/cm²
• HCl 1000h; 500°C: 9,38 mg/cm²
• HCl 100h; 600°C: 9,01 mg/cm²
• HCl 300h; 600°C: 19,46 mg/cm²
• HCl 96h; 700°C: 102,5 mg/cm²

Spawanie

Podstawowe informacje: grupa spawalnicza 43 (ISO 15608), p-numer lutowania mosiądzem 111 (ASME section IX).

Wybór materiałów spawalniczych:

• ENiCrFe-3, ENiCrMo-3 (elektroda); ERNiCr-3, ERNiCrMo-3 (drut spawalniczy)
• Przy łączeniu ze stalą nierdzewną: ENiCrFe-2 (elektroda); ERNiCr-3 (drut spawalniczy)
• Przy łączeniu ze stalą niskostopową ENiCrFe-2; elektroda: ERNiCr-3 drut spawalniczy
• Przy łączeniu ze stalą z 5-9% Ni ENiCrFe-2; elektroda: ERNiCr-3 drut spawalniczy
• Przy łączeniu z miedzią ENi-1; elektroda: ERNi-1 drut spawalniczy
• Przy łączeniu z miedzioniklem ENi-1; elektroda: ERNi-1 drut spawalniczy

Obróbka cieplna, plastyczna i obróbka skrawaniem

Stop może być obrabiany na gorąco i na zimno oraz może być poddany przesycaniu (maksymalna wytrzymałość zmęczeniowa) lub wyżarzaniu (maksymalna wytrzymałość na rozciąganie). Zalecane parametry pracy i obróbki cieplnej:

• Obróbka na gorąco: 1200-1000 °C
• Przesycanie: 1100-1200 °C
• Wyżarzanie: 1000-1100 °C

Podczas obróbki roztworowej lub wyżarzania, element powinien być trzymany w piecu przez 30-60 minut, a następnie hartowany wodą lub szybko chłodzony powietrzem (wyżarzanie ciągłe) lub trzymany przez 60-180 minut i chłodzony powietrzem (wyżarzanie długookresowe).

Obróbka skrawaniem - grupa C, co oznacza trudność w obrabianiu na poziomie mniej więcej austenitycznej stali nierdzewnej. Najlepiej obrabiać w stanie zimnociągnionym lub zimnociągnionym i odprężonym.

Zalecane parametry toczenia stalą szybkotnącą:

• Obróbka zgrubna:
  • Posuw: 0,25 mm/obr
  • Prędkość skrawania: 15 m/min
• Obróbka wykańczająca:
  • Posuw: 0,13 mm/obr
  • Prędkość skrawania: 18 m/min

Zalecane parametry toczenia węglikami:

• Obróbka zgrubna:
  • Posuw: 0,25 mm/obr
  • Prędkość skrawania: 114 m/min
• Obróbka wykańczająca:
  • Posuw: 0,13 mm/obr
  • Prędkość skrawania: 130 m/min

Wiercenie wiertłami krętymi ze stali szybkotnącej zaleca się wykonać przy następujących parametrach:

• Średnica wiertła: 3,2-4,8 mm
• Posuw: 0,25 mm/obr
• Prędkość skrawania: 8-11 m/min

Dla wyżej wymienionych gatunków dostarczamy:

• Pręty, druty, odkuwki według ASTM B 166 / ASME SB166, DIN 17752, ISO 9723, DIN 17753, ISO 9724, DIN 17754, ISO 9725, EN10095
• Blachy, taśmy i płyty według ASTM B 168 / ASME SB168, EN10095
• Rury bezszwowe i spawane według ASTM B 167 / ASME SB167, ASTM B 751 / ASME SB751, ASTM B 775 / ASME SB 775, ASTM B 829 / ASME SB 829, DIN 17751, ISO 6207

Zamienniki, odpowiedniki i inne oznaczenia gatunku:

Alloy 601, H06601, HNS3103, 2.4851, NiCr23Fe, BSNA49, NW6601, Ni6601, NiCr23Fe15Al, SNi6601, NCF601, ASTM B 163, ASTM B 166, ASTM B 167, ASTM B 168, ASTM B 474, ASTM B 516, ASME SB163, ASME SB166, ASME SB167, ASME SB516, EMVAC 601, VAT 601, NY 601, Nicrimphy 601, Coralloy 601, Inconel® 601, NRX 601, GL 5 Valbruna