Inconel 600 vs Incoloy 800: Pemilihan Paduan Nikel untuk Komponen Tungku Perlakuan Panas

Apa Itu Inconel 600 dan Incoloy 800, dan Apa Perbedaan Komposisinya?

Inconel 600 adalah paduan besi-kromium-yang dibuat dari bahan dasar yang kaya-nikel (minimum 72%), sedangkan Incoloy 800 pada dasarnya adalah paduan berbahan dasar besi-dengan hanya 30-35% nikel - sebuah pilihan desain yang sengaja didokumentasikan secara historis yang menempatkan kedua paduan tersebut pada ujung yang berlawanan spektrum kinerja-biaya-tinggi-performa suhu.

Sumber: Buletin teknis Special Metals Corporation SMC-027 (INCONEL alloy 600) dan SMC-046 (INCOLOY alloy 800).

Incoloy 800 diperkenalkan pada tahun 1950-an secara khusus untuk memenuhi kebutuhan paduan tahan panas- dan korosi-dengan kandungan nikel yang relatif rendah, karena nikel, pada saat itu, ditetapkan sebagai logam strategis. Ini bukan sejarah yang kebetulan - ini adalah logika desain yang masih memisahkan kedua paduan tersebut hingga saat ini. Kandungan nikel Inconel 600 yang tinggi memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap kondisi reduksi dan secara virtual membuat Inconel kebal terhadap-tekanan ion-retak korosi klorida; Penambahan aluminium dan titanium pada Incoloy 800 (yang terdapat pada 600 hanya dalam jumlah kecil, jika ada) membentuk endapan penguat yang sebagian mengkompensasi kandungan nikel yang lebih rendah pada suhu tinggi.

Paduan Manakah yang Memiliki Temperatur Pelayanan Maksimum Lebih Tinggi untuk Komponen Tungku?

Inconel 600 memiliki layanan headline yang lebih tinggi-suhu tertinggi - penggunaan terus menerus hingga 2.000 derajat F (1.093 derajat ) - sedangkan standar Incoloy 800 umumnya digunakan untuk karakteristik kekuatannya hingga sekitar 1.500 derajat F (816 derajat ); untuk tugas tungku di atas titik tersebut, varian-suhu tinggi milik Incoloy, 800H dan 800HT, menutup sebagian besar kesenjangan tersebut.

Logam Khusus menggambarkan keserbagunaan Inconel 600 yang mencakup "suhu dari kriogenik hingga di atas 2.000 derajat F (1.095 derajat )" dan menyatakan secara langsung bahwa kekuatan paduan dan ketahanan oksidasi pada suhu tinggi membuatnya berguna untuk retort, muffles, roller hearth, dan komponen tungku lainnya. Sebaliknya, Special Metals menyatakan bahwa Incoloy 800 "digunakan karena karakteristik kekuatannya pada suhu layanan hingga sekitar 1.500 derajat F (816 derajat)" dan bahwa "untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan mulur atau pecah yang tinggi, digunakan paduan INCOLOY 800H atau 800HT".

Baik 800H maupun 800H T memiliki rentang karbon yang terkontrol (masing-masing 0,05-0,10% dan 0,06-0,10%) dan ukuran butir minimum yang lebih kasar (ASTM 5 atau lebih kasar) yang dirancang khusus untuk meningkatkan kekuatan mulur dan pecah tegangan melampaui standar 800, sehingga memperluas rentang suhu tugas tungku praktis dari keluarga 800 jauh melampaui paduan dasar Titik desain 1.500 derajat F.

Paduan Mana yang Lebih Baik Menolak Karburisasi di Atmosfer Tungku?

Inconel 600 menyerap karbon jauh lebih sedikit dibandingkan Incoloy 800HT dalam kondisi karburasi yang sama: Uji karburisasi gas 100-jam-gas dalam atmosfer hidrogen/2% metana menunjukkan Inconel 600 memperoleh 2,66-12,30 mg/cm2, dibandingkan dengan 4,94-21,58 mg/cm2 untuk Incoloy 800HT - kira-kira setengah dari kenaikan berat badan pada kedua suhu yang diuji.

Sumber: Special Metals Corporation, uji karburisasi gas (100 jam) dalam atmosfer hidrogen/2% metana (atmosfer uji 1.700 derajat F juga mengandung 5% argon), buletin teknis paduan INCONEL 600 SMC-027.

Pengujian-berdampingan-berdampingan ini adalah salah satu dari sedikit tempat di mana penentu-komponen tungku dapat melihat Inconel 600 dan Incoloy 800HT diukur terhadap paparan karburasi yang sama dalam satu eksperimen terkontrol. Karburisasi sangat penting dalam aplikasi ini karena atmosfer tungku yang mengandung hidrokarbon (gas endotermik, amonia yang retak, dan lingkungan karburasi serupa yang digunakan dalam tungku pengerasan dan karburasi gas) mendorong karbon ke permukaan perlengkapan tungku, membentuk karbida internal yang melemahkan logam dan memperpendek umur perlengkapan. Serapan karbon yang lebih rendah berarti masa pakai yang lebih lama untuk keranjang, baki, dan perlengkapan yang berputar berulang kali melalui atmosfer karburasi.

Paduan Mana yang Lebih Tahan terhadap Oksidasi Siklik dan Spalasi Kerak?

Pengujian oksidasi siklik Special Metals sendiri pada suhu 1.800 derajat F (980 derajat ) - menggunakan pemanasan berulang selama 15-menit dan siklus pendinginan 5-menit di udara selama 1.000 jam - secara langsung membandingkan Inconel 600 dengan baja tahan karat Tipe 304, baja tahan karat Tipe 309, dan Incoloy 800HT, dan menunjukkan bahwa komposisi nikel-kromium-besi dari Inconel 600 mempertahankan skala oksida pelindungnya jauh lebih baik daripada dua baja tahan karat di bawah siklus termal berulang.

Ketahanan oksidasi yang bersifat siklik, bukan kondisi{0}}tetap, adalah pengujian yang lebih realistis untuk perlengkapan tungku, yang memanas dan mendingin pada setiap batch produksi dibandingkan berada pada satu suhu perendaman tanpa batas waktu. Siklus termal yang berulang menyebabkan kerak kromium-oksida pelindung pada paduan apa pun retak dan terkelupas akibat pemuaian dan kontraksi termal logam di bawahnya; paduan yang paling tahan terhadap spalasi ini akan mempertahankan lapisan pelindungnya, sehingga tahan terhadap korosi, pada siklus panas-dingin yang lebih lama.

Dimasukkannya Incoloy 800HT oleh Logam Khusus secara langsung dalam perbandingan yang sama - daripada mengujinya secara terpisah - menggarisbawahi bahwa kedua paduan kaya nikel dikembangkan dengan mempertimbangkan mode kegagalan siklus tungku yang tepat, meskipun pengujian menunjukkan paduan nikel tertinggi (600) dengan retensi skala terkuat di grupnya.

Paduan Mana yang Menawarkan Ketahanan Nitridasi Lebih Baik?

Inconel 600 secara eksplisit diposisikan oleh pabrikannya sendiri sebagai bahan standar untuk wadah nitridasi karena ketahanannya terhadap penyerapan nitrogen pada suhu tinggi, sebuah aplikasi bernama spesifik yang tidak muncul dalam literatur teknis Incoloy 800 sendiri.

Special Metals menyatakan dengan jelas bahwa Inconel 600 "adalah bahan standar untuk wadah nitridasi karena ketahanannya terhadap nitrogen pada suhu tinggi." Tungku nitridasi menggunakan atmosfer disosiasi -amonia (kira-kira 25% nitrogen, 75% hidrogen) untuk mendifusikan nitrogen ke permukaan bagian baja, dan setiap perlengkapan tungku yang terpapar pada atmosfer ini berisiko menangkap nitrogen dan penggetasan. Karena literatur terbitan Incoloy 800 tidak membuat klaim ketahanan-nitridasi yang setara, perlengkapan dan wadah untuk tungku nitridasi secara khusus harus menggunakan Inconel 600 secara default kecuali data lapangan mendukung alternatif.

Bagaimana Perbandingan Kedua Paduan dalam Hal Rambat dan Stres-Kekuatan Pecah?

Data kekuatan pecah-Inconel 600 yang dipublikasikan meluas hingga 2.000 derajat F (1.093 derajat ), sedangkan Special Metals secara eksplisit menyatakan bahwa Incoloy 800 standar "biasanya tidak digunakan untuk aplikasi yang memerlukan mulur-sifat pecah yang optimal" - peran tersebut dimiliki oleh Incoloy 800H dan 800HT, yang kandungan kimianya terbatas dan ukuran butirannya lebih kasar direkayasa secara khusus untuk meningkatkan kekuatan-jangka panjang,-suhu tinggi.

Sumber: Tabel sifat pecah-Special Metals Corporation (larutan-yang diolah pada suhu 2.050 derajat F/1.121 derajat , berpendingin udara-), buletin teknis paduan INCONEL 600 SMC-027.

Untuk perlengkapan tungku dengan beban berkelanjutan pada suhu tinggi - penyangga peredam, gulungan-perapian roller, atau gantungan tabung-pancaran - mulur-kekuatan pecah, bukan kekuatan tarik, biasanya merupakan properti desain yang menentukan. Incoloy 800 standar hanya mampu menahan tegangan desain hingga sekitar 1.500 derajat F berdasarkan ASME Boiler dan Pressure Vessel Code, sementara Incoloy 800H dan 800HT mengendalikan kandungan karbon 0,05-0,10% (atau 0,06-0,10%) dan ASTM 5-atau-ukuran butir lebih kasar secara khusus disetujui oleh Komite Kode ASME untuk tekanan desain yang lebih tinggi pada 1.100-1.500 derajat F (593-816 derajat ) dan seterusnya, setelah analisis terhadap 87 pemanasan dan 1.052 titik data oleh Dewan Properti Logam. Jika layanan penahan beban suhu tinggi yang berkelanjutan adalah prioritasnya, membandingkan Inconel 600 dengan 800H atau 800HT secara khusus - bukan Incoloy dasar 800 - adalah perbandingan yang benar secara teknis.

Bagaimana Perbandingan Kedua Paduan dalam Stres Klorida-Ketahanan Retak Korosi?

Kandungan nikel minimal 72% pada Inconel 600 membuatnya hampir kebal terhadap retak-tekanan ion-korosi klorida, sedangkan kandungan nikel 30-35% pada Incoloy 800 yang lebih rendah dapat menyebabkan retak pada kondisi laboratorium yang berat - meskipun ketahanan Incoloy 800 masih cukup tinggi sehingga biasanya digunakan untuk menggantikan material yang sudah gagal dalam pengoperasian akibat mode kegagalan ini.

Hal ini penting untuk peralatan tungku yang mengalami paparan kontaminasi klorida secara berkala - residu cair, atmosfer laut atau industri, atau bahan kimia pembersih - selain layanan-suhu tinggi. Aturan metalurgi umum, yang dikonfirmasi dalam literatur Special Metals sendiri, adalah bahwa kecenderungan paduan austenitik untuk retak dalam larutan klorida menurun seiring dengan meningkatnya kandungan nikel. Inconel 600, dengan kandungan nikel minimum 72%, berada di salah satu ujung spektrum tersebut; Incoloy 800, dengan kandungan nikel sekitar setengahnya, berada jauh di bawahnya, namun ketahanannya masih jauh melebihi perlengkapan baja tahan karat austenitik seri 300 standar yang biasa digantikannya.

Apakah Kedua Paduan Rentan Terhadap Sensitisasi Selama Siklus Termal Tungku?

Ya - kedua paduan memiliki kerentanan mendasar yang sama: kromium karbida mengendap pada batas butir dalam kisaran 1.000-1.400 derajat F (540-760 derajat ) yang sama untuk Inconel 600 dan Incoloy 800, dan perlengkapan tungku yang berulang kali memanas melalui pita ini pada setiap siklus terkena risiko sensitisasi yang sama terlepas dari paduan mana yang dipilih.

Literatur teknis Logam Khusus untuk kedua paduan pada dasarnya menjelaskan mekanisme yang sama: titanium nitrida dan karbida (atau, dalam kasus 600, sianonitrida) terbentuk secara independen dari perlakuan panas, sedangkan kromium karbida mengendap secara spesifik antara 1.000 derajat F dan 1.800 derajat F (540-980 derajat ) untuk Inconel 600, dan 1.000-2.000 derajat F. (540-1.095 derajat ) untuk Incoloy 800, dengan pita sensitisasi paling agresif untuk kedua paduan berada pada 1.000-1.400 derajat F (540-760 derajat ).

Special Metals bahkan menerbitkan diagram sensitisasi-suhu-waktu untuk Incoloy 800 berdasarkan uji Huey (mendidih 65% asam nitrat) khusus untuk mengukur risiko ini. Dalam praktiknya, sensitisasi dijelaskan oleh Special Metals sebagai "tidak menjadi masalah di sebagian besar-aplikasi suhu tinggi" untuk salah satu paduan - hal ini penting terutama jika perlengkapan tersebut nantinya akan diasamkan atau terkena lingkungan berair yang agresif saat masih dalam kondisi peka, yang jarang terjadi pada perlengkapan yang tetap berada dalam layanan tungku.

Bagaimana Perbandingan Paduan dalam Strategi Pemilihan Biaya dan Material?

Incoloy 800 hadir secara khusus karena kandungan nikel Inconel 600 yang tinggi menjadikannya mahal dan, pada tahun 1950-an, bahan kimia berbasis besi - Incoloy 800 yang dibatasi secara strategis merupakan trade-off rekayasa yang disengaja-untuk memberikan ketahanan terhadap panas dan korosi yang memadai dengan kandungan nikel yang lebih sedikit, dan logika biaya tersebut masih menentukan pilihan antara dua kelompok paduan ini hingga saat ini.

Ini bukanlah narasi pemasaran; itu adalah asal usul paduan yang terdokumentasi. Sejarah paduan Special Metals sendiri menyatakan bahwa Incoloy 800 "diperkenalkan ke pasar pada tahun 1950-an untuk memenuhi kebutuhan akan paduan tahan panas- dan korosi-dengan kandungan nikel yang relatif rendah karena nikel, pada saat itu, ditetapkan sebagai logam 'strategis'."

Untuk peralatan tungku dengan perlengkapan terbesar dan terberat (rol-perapian gulungan, peredam besar, bundel tabung pancaran) mendominasi biaya material, menentukan Incoloy 800 atau 800H/800HT jika layanannya lebih rendah-suhu tertinggi dan mulur-kekuatan pecah yang lebih rendah dapat diterima dapat mengurangi total biaya perlengkapan secara berarti dibandingkan dengan desain-Inconel-600 seluruhnya, sedangkan sisakan 600 khusus untuk komponen bersuhu{10}}tertinggi, paling banyak terkena karburasi, atau nitridasi dalam tungku yang sama.

Bagaimana Perbandingan Paduan dalam Fabrikasi dan Pengelasan untuk Pembuatan Perlengkapan Tungku?

Kedua paduan ini mudah dibentuk- panas dan dingin-, memiliki tingkat pengerasan-kerja yang hampir sama, dan keduanya dapat dilas dengan INCONEL Filler Metal 82 - tumpang tindih yang benar-benar nyaman untuk bengkel yang membuat perlengkapan tungku-paduan campuran, karena logam pengisi tunggal dapat menyatukan kedua paduan dasar atau sambungan logam-yang berbeda di antara keduanya.

Sumber: Buletin teknis Special Metals Corporation SMC-027 (INCONEL alloy 600) dan SMC-046 (INCOLOY alloy 800).

Standar Apa yang Mengatur Inconel 600 dan Incoloy 800 untuk Fabrikasi Komponen Tungku?

Kedua paduan tersebut disetujui berdasarkan ASME Boiler dan Pressure Vessel Code dengan Code Case khusus - Inconel 600 berdasarkan Code Case 1827 dan Incoloy 800/800H/800HT berdasarkan Code Case 1325 - dengan spesifikasi bentuk produk yang paralel namun berbeda-untuk setiap kelompok paduan.

Sumber: Tabel "Produk dan Spesifikasi yang Tersedia" dari Special Metals Corporation, buletin teknis paduan INCONEL 600 dan paduan INCOLOY 800.

Paduan Mana yang Harus Anda Tentukan untuk Komponen Tungku Perlakuan Panas?

Tetapkan Inconel 600 untuk paparan karburasi dan nitridasi yang paling parah, suhu tungku tertinggi, atau komponen apa pun yang memiliki risiko realistis-retak korosi akibat tegangan klorida; tentukan Incoloy 800 (atau 800H/800HT untuk tugas-suhu,-beban yang lebih tinggi) di mana suhu tungku tetap mendekati atau di bawah sekitar 1.500-1.800 derajat F dan biaya material yang lebih rendah merupakan prioritas.

• Pilih Inconel 600 untuk:Wadah dan perlengkapan tungku nitridasi, di mana 600 adalah bahan standar yang disebutkan.
• Pilih Inconel 600 untuk:Atmosfer yang banyak mengandung karburasi (gas endotermik,-tungku pengerasan wadah) yang meminimalkan pengambilan karbon akan memperpanjang masa pakai perlengkapan.
• Pilih Inconel 600 untuk:Layanan berkelanjutan di atas sekitar 1.800-2.000 derajat F, di tepi atas atau di luar jangkauan praktis Incoloy 800H/800HT.
• Pilih Inconel 600 untuk:Komponen dengan paparan kontaminasi klorida yang realistis selain panas tinggi.
• Pilih Incoloy 800 / 800H / 800HT untuk:Perlengkapan besar dan berat - peredam suara, roller-perapian gulungan, penyangga tabung pancaran - dengan skala biaya material dengan tonase dan suhu layanan tetap berada dalam cakupan 800 keluarga.
• Pilih Incoloy 800 / 800H / 800HT untuk:Layanan-pengangkut beban yang berkelanjutan di atas 1.500 derajat F di mana ASME 800H atau 800HT-mengakui tekanan desain yang lebih tinggi sudah cukup untuk aplikasi tersebut.
• Pilih Incoloy 800 / 800H / 800HT untuk:Aplikasi di mana keretakan korosi-tekanan yang dipicu oleh klorida-memiliki risiko rendah namun-nol, dan kandungan nikel Incoloy 800 yang masih-besar memberikan margin yang memadai dibandingkan alternatif baja tahan karat.

Dalam desain tungku{0}}paduan campuran, kedua paduan tersebut berpasangan secara alami: Inconel 600 untuk perlengkapan dan wadah yang terkena atmosfer paling parah atau suhu lokal tertinggi, dan Incoloy 800/800H/800HT untuk perlengkapan struktural yang lebih besar dengan kandungan nikel yang lebih rendah mengurangi total biaya material tanpa mengorbankan masa pakai tungku secara keseluruhan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Apa perbedaan utama antara Inconel 600 dan Incoloy 800?

A: Inconel 600 (UNS N06600) adalah paduan berbahan dasar nikel-dengan kandungan nikel minimum 72%, sedangkan Incoloy 800 (UNS N08800) berbahan dasar besi-dengan hanya 30-35% nikel. Perbedaan komposisi ini memberi Inconel 600 ketahanan terhadap karburisasi dan nitridasi yang lebih baik serta batas suhu layanan yang lebih tinggi, sementara Incoloy 800 menawarkan biaya material yang jauh lebih rendah - sebuah trade-off yang dapat ditelusuri kembali ke tujuan desain Incoloy 800 pada tahun 1950-an untuk melestarikan nikel.

T: Paduan mana yang lebih tahan terhadap karburisasi di atmosfer tungku?

A: Inconel 600. Uji karburisasi 100 jam milik Special Metals dalam atmosfer hidrogen/2% metana menunjukkan Inconel 600 memperoleh kira-kira setengah beratnya (2,66-12,30 mg/cm2) yang diperoleh Incoloy 800HT (4,94-21,58 mg/cm2) di bawah paparan yang sama.

T: Dapatkah Incoloy 800 digunakan pada suhu yang sama dengan Inconel 600?

A: Kurang tepat. Inconel 600 digunakan terus menerus hingga 2.000 derajat F (1.093 derajat ), sedangkan Incoloy 800 standar umumnya dibatasi hingga sekitar 1.500 derajat F (816 derajat ) untuk desain berbasis kekuatan. Untuk tugas tungku bersuhu lebih tinggi, varian 800H dan 800HT - dengan kandungan karbon terkontrol dan ukuran butir lebih kasar - memperluas kisaran suhu praktis Incoloy 800 dan menutup sebagian besar kesenjangan.

T: Apakah Inconel 600 atau Incoloy 800 lebih baik untuk perlengkapan tungku nitridasi?

A: Inconel 600. Logam Khusus secara eksplisit menamakannya sebagai bahan standar untuk wadah nitridasi karena ketahanannya terhadap penyerapan nitrogen pada suhu tinggi; Literatur yang diterbitkan Incoloy 800 tidak membuat klaim yang setara.

Q: Mengapa Incoloy 800 memiliki kandungan nikel yang rendah dibandingkan Inconel 600?

A: Incoloy 800 diperkenalkan pada tahun 1950an khusus untuk mengurangi ketergantungan pada nikel, yang kemudian diklasifikasikan sebagai logam strategis dengan pasokan terbatas. Bahan kimia berbasis-besinya (30-35% nikel versus minimum 72% pada Inconel 600) merupakan trade-off teknik yang disengaja-yang didorong oleh biaya dan pasokan, bukan target kinerja itu sendiri.

T: Apakah Inconel 600 dan Incoloy 800 keduanya tahan terhadap tegangan klorida-retak korosi?

A: Inconel 600 dianggap kebal karena kandungan nikelnya yang tinggi. Incoloy 800 dapat dibuat retak dalam kondisi laboratorium yang berat karena kandungan nikelnya yang lebih rendah, namun ketahanannya masih cukup tinggi sehingga biasanya digunakan untuk menggantikan bahan yang telah gagal dalam pelayanan dengan mekanisme yang tepat ini.

Q: Apakah Inconel 600 dan Incoloy 800 menggunakan logam pengisi las yang sama?

A: Untuk GTAW dan GMAW, ya - kedua paduan tersebut biasanya disambung dengan INCONEL Filler Metal 82. Untuk pengelasan busur logam-terlindung, Inconel 600 biasanya menggunakan INCONEL Welding Electrode 182, sedangkan Incoloy 800 menggunakan INCO-WELD A Electrode.