Inconel 600 대 Incoloy 800: 열처리로 부품을 위한 니켈 합금 선택

인코넬 600과 인콜로이 800은 무엇이며, 그 구성은 어떻게 다릅니까?

Inconel 600은 니켈-풍부한 베이스(최소 72%)를 바탕으로 제작된 니켈-크롬-철 합금인 반면, Incoloy 800은 기본적으로 니켈이 30-35%- 포함된 철- 기반 합금입니다. 비용-대-고-온도-성능 스펙트럼.

출처: Special Metals Corporation 기술 게시판 SMC-027(INCONEL 합금 600) 및 SMC-046(INCOLOY 합금 800).

Incoloy 800은 니켈 함량이 상대적으로 낮은 내열{2}} 및 내부식{3}} 합금에 대한 요구를 충족하기 위해 1950년대에 특별히 출시되었습니다. 당시 니켈은 전략 금속으로 지정되었기 때문입니다. 이것은 부수적인 역사가 아닙니다. - 오늘날에도 여전히 두 합금을 분리하는 설계 논리입니다. Inconel 600의 높은 니켈 함량은 환원 조건에 대한 탁월한 저항성을 제공하고 염화물-이온 응력-부식 균열에 대해 사실상 면역성을 제공합니다. Incoloy 800의 알루미늄 및 티타늄 첨가물(600에는 미량으로만 존재)은 강화 침전물을 형성하여 고온에서 낮은 니켈 함량을 부분적으로 보상합니다.

용광로 부품의 최대 사용 온도가 더 높은 합금은 무엇입니까?

Inconel 600은 더 높은 헤드라인 서비스-온도 상한 - 연속 사용을 2,000°F(1,093°)까지 수행하는 반면, 표준 Incoloy 800은 일반적으로 최대 약 1,500°F(816°)의 강도 특성을 위해 사용됩니다. 이 지점 이상의 용광로 성능에 대해서는 Incoloy의{12}}고온 변형인 800H 및 800HT가 격차를 상당 부분 줄여줍니다.

Special Metals는 Inconel 600의 다용성을 "극저온에서 2,000도 F(1,095도) 이상의 온도"에 걸쳐 설명하고 합금의 강도와 고온에서의 내산화성이 레토르트, 머플, 롤러 난로 및 기타 용광로 구성 요소에 유용하다고 직접적으로 설명합니다. 이와 대조적으로 Special Metals에서는 Incoloy 800이 "최대 약 1,500°F(816°)의 사용 온도에서 강도 특성을 위해 사용된다"고 말하고 "높은 크리프 또는 파열 강도가 필요한 응용 분야에는 INCOLOY 합금 800H 또는 800HT가 대신 사용됩니다"라고 말합니다.

800H와 800H T는 모두 제어된 탄소 범위(각각 0.05-0.10% 및 0.06-0.10%)와 표준 800이 제공하는 것 이상으로 크리프 및 응력-파단 강도를 높이도록 특별히 설계된 더 거친 최소 입자 크기(ASTM 5 이상)를 가지며, 800 계열의 실제 용광로 작업 온도 범위를 기본 합금의 1,500%를 훨씬 넘어 확장합니다. F급 디자인 포인트.

용광로 분위기에서 침탄에 더 잘 견디는 합금은 무엇입니까?

Inconel 600은 동일한 침탄 조건에서 Incoloy 800HT보다 훨씬 적은 양의 탄소를 흡수합니다. Special Metals의 자체 100-시간 가스{11}}침탄 테스트에서 수소/2% 메탄 분위기에서 Inconel 600은 2.66~12.30mg/cm2를 얻었으며, 이에 비해 Incoloy 800HT는 4.94~21.58mg/cm2를 얻었습니다. - 테스트된 두 온도 모두에서 체중 증가가 대략 절반입니다.

출처: Special Metals Corporation, 수소/2% 메탄 분위기에서 가스 침탄 테스트(100시간)(1,700°F 테스트 분위기에는 5% 아르곤도 포함됨), INCONEL 합금 600 기술 게시판 SMC-027.

이 -병렬 테스트는{2}}로 구성 요소 지정자가 단일 제어 실험에서 동일한 침탄 노출에 대해 측정된 Inconel 600 및 Incoloy 800HT를 볼 수 있는 몇 안 되는 장소 중 하나입니다. 탄화수소- 함유 노 분위기(흡열 가스, 균열 암모니아 및 표면 경화 및 가스 침탄 노에서 사용되는 유사한 침탄 환경)가 탄소를 노 고정 장치의 표면으로 유도하여 금속을 부서뜨리고 고정 장치 수명을 단축시키는 내부 탄화물을 형성하기 때문에 침탄은 이 응용 분야에서 매우 중요합니다. 탄소 흡수가 적으면 침탄 대기를 반복적으로 순환하는 바스켓, 트레이 및 고정 장치의 사용 수명이 길어집니다.

순환 산화 및 스케일 파쇄에 더 잘 저항하는 합금은 무엇입니까?

1,000시간 동안 공기 중에서 반복적으로 15-분 가열 및 5-분 냉각 주기를 반복적으로 사용하는 Special Metals의 1,800°F(980°)에서 - 자체 순환 산화 테스트를 통해 - Inconel 600을 Type 304 스테인리스 강, Type 309 스테인리스 강 및 Incoloy 800HT와 직접 비교하고 다음을 입증합니다. Inconel 600의 니켈-크롬-철 구성은 반복적인 열 순환 하에서 두 개의 스테인레스강보다 보호 산화물 스케일을 훨씬 더 잘 유지합니다.

안정적인-상태보다는 순환적 산화 저항이 용광로 설비에 대한 보다 현실적인 테스트입니다. 이는 단일 담그는 온도를 무기한 유지하는 대신 모든 생산 배치마다 가열되고 냉각됩니다. 반복적인 열 순환으로 인해 모든 합금의 보호 크롬-산화 스케일이 기본 금속의 열팽창 및 수축으로 인해 균열 및 박리됩니다. 이러한 파열에 가장 잘 저항하는 합금은 더 많은 열-냉각 주기 동안 보호층을 유지하므로 내부식성이 유지됩니다.

Special Metals가 Incoloy 800HT를 별도로 테스트하는 대신 - 이 동일한 비교에 직접 포함시키는 것은 - 두 니켈-이 풍부한 합금이 정확한 용광로-사이클 실패 모드를 염두에 두고 개발되었음을 강조합니다. 비록 테스트에서 그룹의 가장 강력한 스케일 유지율과 함께 가장 높은-니켈 합금(600)이 나타났음에도 불구하고 말입니다.

어떤 합금이 더 나은 질화 저항성을 제공합니까?

Inconel 600은 고온에서 질소 흡수에 대한 저항성으로 인해 자체 제조업체에서 질화 용기의 표준 재료로 명시적으로 포지셔닝하고 있으며, 이는 Incoloy 800 자체 기술 문헌에는 나타나지 않는 특정 응용 분야입니다.

Special Metals에서는 Inconel 600이 "고온에서 질소에 대한 저항성으로 인해 질화 용기의 표준 재료"라고 명시하고 있습니다. 질화로는 암모니아{2}}해리 분위기(약 25% 질소, 75% 수소)를 사용하여 질소를 강철 부품 표면으로 확산시키며, 이 분위기에 노출된 모든 퍼니스 설비는 그 자체로 질소 픽업 및 취화 위험이 있습니다. Incoloy 800 자체 출판 문헌에서는 동일한 질화 저항성 주장을 하지 않기 때문에-질화로용 고정 장치 및 용기는 현장 데이터가 대안을 지원하지 않는 한 Inconel 600을 기본값으로 사용해야 합니다.

크리프 및 응력{0}}파단 강도 측면에서 두 합금의 비교는 어떻습니까?

Inconel 600의 공개된 파열-강도 데이터는 화씨 2,000도(1,093도)까지 확실히 확장되는 반면, Special Metals는 표준 Incoloy 800이 "최적의 크리프-파단 특성을 요구하는 응용 분야에 일반적으로 사용되지 않는다" - 역할이 Incoloy 800H 및 800HT에 속하며 제한된 화학 및 더 거친 입자 크기가 특별히 설계되었음을 명시합니다. 장기간-고온 강도를 높이는-방법입니다.

출처: Special Metals Corporation 파열-특성 표(용액-2,050도 F/1,121도에서 처리, 공냉식-), INCONEL 합금 600 기술 게시판 SMC-027.

고온에서 지속적인 하중을 받는 용광로 설비의 경우 - 머플 지지대, 롤러-허스 롤 또는 복사-튜브 행거 - 크리프-인장 강도가 아닌 파열 강도가 일반적으로 지배적인 설계 특성입니다. 표준 Incoloy 800은 ASME 보일러 및 압력 용기 코드에 따라 약 1,500F까지만 설계 응력을 지원하는 반면 Incoloy 800H 및 800HT는 0.05-0.10%(또는 0.06{23}}0.10%) 탄소 함량과 ASTM 5-또는-보다 거친 입자 크기로 제어되어 금속특성위원회(Metals Property Council)에서 87개 열과 1,052개 데이터 포인트를 분석한 후 1,100-1,500도(593-816도) 이상에서 더 높은 설계 응력을 적용하는 ASME 코드 위원회입니다. 지속적인 고온 하중 지지 서비스가 우선인 경우 Inconel 600을 800H 또는 800HT와 비교하는 것이 기술적으로 올바른 비교입니다. 기본 Incoloy가 아닙니다. 800 -

두 합금의 염화물 응력-부식 균열 저항성을 어떻게 비교하나요?

Inconel 600의 최소 72% 니켈 함량은 염화물-이온 응력-부식 균열에 사실상 면역이 되는 반면, Incoloy 800의 낮은 30-35% 니켈 함량은 가혹한 실험실 조건에서도 균열을 허용할 수 있습니다. 하지만 Incoloy 800의 저항은 여전히 ​​충분히 높기 때문에 이러한 정확한 고장 모드로 인해 이미 서비스에 실패한 재료를 대체하는 데 일반적으로 사용됩니다.

이는 고온 서비스 외에 염화물 오염 - 냉각 잔류물, 해양 또는 산업 환경 또는 세척 화학물질 -에 간헐적으로 노출되는 용광로 장비에 중요합니다. Special Metals의 자체 문헌에서 확인된 일반적인 야금학적 규칙은 니켈 함량이 증가함에 따라 염화물 용액에서 오스테나이트 합금이 균열되는 경향이 감소한다는 것입니다. 최소 니켈 함량이 72%인 인코넬 600은 그 스펙트럼의 한쪽 끝에 위치합니다. 니켈 함량이 약 절반인 Incoloy 800은 더 멀리 위치하지만 저항은 일반적으로 대체되는 표준 300 시리즈 오스테나이트 스테인리스강 고정구의 저항을 훨씬 초과합니다.

Furnace Thermal Cycling 동안 두 합금 모두 민감화되기 쉽습니까?

예 - 두 합금 모두 동일한 기본 취약성을 공유합니다. 크롬 탄화물은 Inconel 600과 Incoloy 800 모두 거의 동일한 1,000-1,400°F(540-760°) 범위의 결정립 경계에서 석출되며, 매 사이클마다 이 밴드를 통해 반복적으로 가열되는 용광로 고정 장치는 어떤 합금이 선택되는지에 관계없이 동일한 민감화 위험에 노출됩니다.

두 합금에 대한 Special Metals의 기술 문헌은 본질적으로 동일한 메커니즘을 설명합니다. 티타늄 질화물과 탄화물(또는 600의 경우 시아노화물)은 열처리와 독립적으로 형성되는 반면 크롬 탄화물은 특히 Inconel 600의 경우 1,000~1,800°F(540~980°F), 1,000~2,000°F에서 침전됩니다. Incoloy 800의 경우 (540-1,095도), 두 합금 모두에 대해 가장 공격적인 민감화 밴드는 1,000-1,400도 F(540-760도)에 있습니다.

Special Metals는 특히 이러한 위험을 정량화하기 위해 Huey 테스트(65% 질산 끓임)를 기반으로 Incoloy 800에 대한 시간-온도-민감도 다이어그램을 게시합니다. 실제로 특수 금속에서는 합금 -에 대해 "대부분의 고온 응용 분야에서 문제가 되지 않는" 감작 현상을 설명합니다. 주로 감작 상태에 있는 동안 치구가 나중에 산세척되거나 공격적인 수성 환경에 노출되는지 여부가 중요하며, 이는 용광로 서비스를 유지하는 치구에서는 흔하지 않습니다.

비용 및 재료 선택 전략에서 합금을 어떻게 비교합니까?

특히 Incoloy 800이 존재하는 이유는 Inconel 600의 높은 니켈 함량으로 인해 가격이 비싸졌고, 1950년대에는 전략적으로 제한된 - Incoloy 800의 철- 기반 화학이 니켈 함량의 극히 일부에서도 적절한 내열 및 내부식성을 제공하기 위한 의도적인 엔지니어링 절충안이었으며{6}}그 비용 논리가 오늘날에도 여전히 이 두 합금 계열 사이의 선택을 좌우하고 있기 때문입니다.

이것은 마케팅 이야기가 아닙니다. 이는 합금의 문서화된 기원입니다. Special Metals의 합금 역사에 따르면 Incoloy 800은 "당시 니켈이 '전략적' 금속으로 지정되었기 때문에 니켈 함량이 상대적으로 낮은 내열{3}} 및 내식{4}} 합금에 대한 요구를 충족하기 위해 1950년대 시장에 출시되었습니다."

가장 크고 무거운 고정 장치(롤러-로스 롤, 대형 머플, 복사 튜브 번들)가 재료 비용을 지배하는 용광로 장비의 경우 서비스 온도 한도가 낮고 크리프-파단 강도가 허용되는 경우 Incoloy 800 또는 800H/800HT를 지정하면 전체-Inconel-600 설계에 비해 총 고정 장치 비용을 의미 있게 줄일 수 있습니다. 동일한 용광로에서 최고 온도, 대부분의 침탄 또는 질화 노출 구성 요소를 위해 특별히 600을 예약합니다.

용광로 고정물 제조를 위한 제조 및 용접에서 합금을 어떻게 비교합니까?

두 합금 모두 쉽게 열간- 및 냉간{1}}성형되며 거의 동일한 가공-경화율을 공유하고 둘 다 INCONEL 용가재 82 -로 용접될 수 있습니다. 이는 단일 용가재가 두 기본 합금 또는 둘 사이의 서로 다른- 금속 접합부를 결합할 수 있기 때문에 혼합된 합금 용광로 고정 장치를 제작하는 작업장에서 진정으로 편리한 중첩이 가능합니다.

출처: Special Metals Corporation 기술 게시판 SMC-027(INCONEL 합금 600) 및 SMC-046(INCOLOY 합금 800).

용광로 부품 제작을 위한 Inconel 600 및 Incoloy 800에 적용되는 표준은 무엇입니까?

두 합금 모두 ASME 보일러 및 압력 용기 코드에 따라 전용 코드 케이스 - 코드 케이스 1827의 Inconel 600 및 코드 케이스 1325 -의 Incoloy 800/800H/800HT에 따라 각 합금 제품군에 대해 유사하지만 별개의 제품- 형태 사양이 승인되었습니다.

출처: Special Metals Corporation의 "사용 가능한 제품 및 사양" 표, INCONEL 합금 600 및 INCOLOY 합금 800 기술 게시판.

열처리로 부품에 어떤 합금을 지정해야 합니까?

가장 심각한 침탄 및 질화 노출, 가장 높은 용광로 온도 또는 염화물 응력-부식 균열이 현실적인 위험이 있는 구성 요소에는 Inconel 600을 지정하십시오. 용광로 온도가 약 1,500~1,800°F 근처 또는 그 이하로 유지되고 재료 비용이 더 낮은 Incoloy 800(또는 더 높은-온도, 하중-지탱 의무의 경우 800H/800HT)을 지정합니다.

• 다음 용도로 인코넬 600을 선택하세요.600이 명명된 표준 재료인 질화로 용기 및 고정 장치.
• 다음 용도로 인코넬 600을 선택하세요.탄소 흡수를 최소화하여 고정 장치 수명을 연장하는 심한 침탄 분위기(흡열 가스, 표면-경화로).
• 다음 용도로 인코넬 600을 선택하세요.Incoloy 800H/800HT의 실제 범위의 상단 가장자리 또는 그 이상에서 약 1,800-2,000F 이상에서 연속 서비스를 제공합니다.
• 다음 용도로 인코넬 600을 선택하세요.고열 외에도 염화물 오염에 현실적으로 노출되는 구성 요소.
• Incoloy 800 / 800H / 800HT를 선택하세요:크고 무거운 설비 - 머플, 롤러- 허스 롤, 래디언트 튜브 지원 - 여기서 자재 비용은 톤수 및 서비스 온도에 따라 조정되며 800 제품군 범위 내에서 유지됩니다.
• Incoloy 800 / 800H / 800HT를 선택하세요:800H 또는 800HT의 ASME가 -더 높은 설계 응력을 인식한 경우 화씨 1,500도 이상에서 지속적인 부하 베어링 서비스가{0}}적합합니다.
• Incoloy 800 / 800H / 800HT를 선택하세요:염화물에 의한 -응력-부식 균열이 낮지만 위험이{2}} 없고 Incoloy 800의 상당한 니켈 함량이-스테인레스강 대체품에 비해 적절한 마진을 제공하는 응용 분야입니다.

혼합{0}}합금 용광로 설계에서는 두 합금이 자연스럽게 짝을 이룹니다. Inconel 600은 가장 가혹한 대기 또는 가장 높은 국부 온도에 노출되는 고정 장치 및 컨테이너용이고, Incoloy 800/800H/800HT는 더 낮은 니켈 함량으로 용광로의 전체 서비스 수명을 손상시키지 않으면서 총 재료 비용을 줄여주는 대형 구조 고정 장치용입니다.

자주 묻는 질문

Q: 인코넬 600과 인콜로이 800의 주요 차이점은 무엇입니까?

A: Inconel 600(UNS N06600)은 최소 니켈 함량이 72%인 니켈{2}} 기반 합금인 반면, Incoloy 800(UNS N08800)은 니켈이 30-35%만 포함된 철{6}} 기반 합금입니다. 이러한 조성 차이로 인해 Inconel 600은 더 나은 침탄 및 질화 저항성과 더 높은 사용 온도 상한을 제공하는 반면, Incoloy 800은 훨씬 더 낮은 재료비를 제공합니다. - 이는 니켈 보존이라는 Incoloy 800의 1950년대 설계 목표와 직접적으로 연관이 있습니다.

Q: 용광로 분위기에서 침탄에 더 잘 견디는 합금은 무엇입니까?

A: Inconel 600. Special Metals가 수소/2% 메탄 분위기에서 100시간 침탄 테스트를 실시한 결과, Inconel 600은 동일한 노출에서 Incoloy 800HT가 얻는 무게(4.94~21.58mg/cm2)의 약 절반(2.66~12.30mg/cm2)을 얻은 것으로 나타났습니다.

Q: Incoloy 800을 Inconel 600과 동일한 온도에서 사용할 수 있습니까?

A: 좀 빠지는. Inconel 600은 최대 2,000F(1,093도)까지 지속적으로 사용되는 반면, 표준 Incoloy 800은 강도 기반 설계를 위해 일반적으로 약 1,500F(816도)로 제한됩니다. 더 높은-온도의 용광로 작업을 위해 제어된 탄소 함량과 더 거친 입자 크기-를 갖춘 800H 및 800HT 변형 -이 Incoloy 800의 실제 온도 범위를 확장하고 격차를 상당 부분 줄여줍니다.

Q: 질화로 설비에는 Inconel 600 또는 Incoloy 800이 더 좋습니까?

A: Inconel 600. Special Metals는 고온에서 질소 흡수에 대한 저항성으로 인해 이를 질화 용기의 표준 재료로 명시적으로 지정합니다. Incoloy 800 자체 출판 문헌에서는 이에 상응하는 주장을 하지 않습니다.

Q: Incoloy 800은 왜 Inconel 600에 비해 니켈 함량이 낮습니까?

A: Incoloy 800은 니켈에 대한 의존도를 줄이기 위해 특별히 1950년대에 출시되었으며, 당시 니켈은 공급이 제한된 전략적 금속으로 분류되었습니다. 철-기반 화학(30-니켈 35% 대 Inconel 600의 최소 72%)은 의도적인 비용 및 공급- 중심 엔지니어링 절충이지 성능 목표 자체가 아닙니다.

질문: Inconel 600과 Incoloy 800은 모두 염화물 응력-부식 균열에 대한 내성이 있나요?

A: 인코넬 600은 니켈 함량이 높기 때문에 사실상 면역성이 있는 것으로 간주됩니다. Incoloy 800은 니켈 함량이 낮기 때문에 가혹한 실험실 조건에서 균열이 생길 수 있지만 저항력은 여전히 ​​높아서 이 정확한 메커니즘으로 인해 이미 서비스에 실패한 재료를 대체하는 데 일반적으로 사용됩니다.

Q: 인코넬 600과 인콜로이 800은 동일한 용접 용가재를 사용합니까?

A: GTAW 및 GMAW의 경우 그렇습니다. - 두 합금 모두 일반적으로 INCONEL Filler Metal 82와 접합됩니다. 차폐 금속-아크 용접의 경우 Inconel 600은 일반적으로 INCONEL Welding Electrode 182를 사용하는 반면 Incoloy 800은 INCO-WELD A 전극을 사용합니다.