1. P: Koji je opseg ASTM A638, i kako se primjenjuje na okrugle šipke od legura na bazi nikla, kao što su Incoloy A-286, 800, 825 i 925?
A: ASTM A638je standardna specifikacija za "vruće-kovanje i hladno-završeno doba-otvrdnjavanje šipki, šipki i otkovaka od nehrđajućeg čelika i legura nikla." Posebno pokriva materijale koji se mogu ojačati termičkim tretmanima otvrdnjavanja (otvrdnjavanje sa starenjem). Iako se naslov standarda odnosi na nehrđajući čelik, on obuhvata nekoliko superlegura na bazi nikla-koje svoju visoku{7}}čvrstu čvrstoću dobijaju iz kontroliranog taloženja intermetalnih faza.
Legure koje se obično isporučuju prema ASTM A638 uključuju:
A-286 (UNS S66286): Legura gvožđa{0}}nikl-hroma sa dodatkom molibdena, titanijuma i aluminijuma. Ojačan je gama primenom (Ni₃(Al,Ti)) padavinama i široko se koristi za pričvršćivanje na visokim-pričvršćivačima, komponente turbina i dijelove mlaznog motora koji zahtijevaju snagu do 1300 stepeni F (700 stepeni).
Incoloy 800 (UNS N08800): Dok je Incoloy 800 prvenstveno čvrsta-ojačana legura, ponekad se isporučuje u skladu sa ASTM A638 kada je navedeno u stanju -otvrdljivosti. Međutim, važno je napomenuti da Incoloy 800 nije inherentno taložno-otvrdnjavanje; varijanta -koja se može očvrsnuti je tipičnoIncoloy 800Hili800HT, koji imaju kontrolirani sadržaj ugljika i mogu razviti određeno jačanje padavina.
Incoloy 825 (UNS N08825): Legura nikla-gvožđa-hroma sa dodacima molibdena, bakra i titanijuma. Incoloy 825 je otvrdljiv prema padavinama-i može se očvrsnuti-od starosti kako bi se postigla poboljšana mehanička svojstva, što ga čini pogodnim za primjene visoke{6}}korozijske snage.
Incoloy 925 (UNS N09925): Posebno dizajniran kao verzija legure 825 koja se-otvrdnjava na taloženje, Incoloy 925 je termički obrađen kako bi se postigla visoka čvrstoća tečenja (obično 110–130 ksi) uz održavanje odlične otpornosti na pucanje od sulfidnog stresa i korozije i okruženja kiselog plina.
ASTM A638 nameće zahtjeve za hemijski sastav, svojstva zatezanja (i u uvjetima-tretiranim otopinom i u uslovima starenja), veličinu zrna i ispitivanje bez razaranja. Specifikacija dozvoljava i vruće-kovane i hladne- oblike gotovih proizvoda, sa okruglim šipkama koje su obično dostupne u promjerima od malih veličina šipki (manje od 1 inča) do velikih šipki preko 8 inča, u zavisnosti od specifične legure i mogućnosti mlina.
2. P: Koje su posebne karakteristike i tipične primjene svake Incoloy klase-A-286, 800, 825 i 925-kada se isporučuju kao okrugla šipka ili šipka prema ASTM A638?
A:Svaka od ovih legura na bazi nikla- nudi jedinstvenu kombinaciju mehaničkih svojstava, otpornosti na koroziju i termičke stabilnosti. Razumijevanje ovih razlika je bitno za odabir odgovarajućeg materijala za datu industrijsku primjenu.
A-286 (UNS S66286):Ova legura je superlegura na bazi gvožđa{0}} koja sadrži približno 25% nikla, 15% hroma, sa molibdenom, titanijumom i aluminijumom. To je taloženje-očvršćeno kroz tretman starenja u dva- koraka kako bi se postigle granice popuštanja od 90–110 ksi ili više. A-286 pokazuje izuzetnu vlačnu čvrstoću pri visokim temperaturama, otpornost na puzanje i otpornost na oksidaciju do 1300 stepeni F (700 stepeni). Uobičajene primjene za A-286 okrugle šipke i šipke uključuju:komponente gasnoturbinskog motora(lopatice turbine, diskovi i osovine),pričvršćivači-pričvršćivači za visoke temperature(vijci, matice i klinovi za vazduhoplovnu i automobilsku primenu),komponente naknadnog sagorevanja, idijelovi kompresoraza motore-visokih performansi.
Incoloy 800 (UNS N08800) i 800H/800HT:Ove legure sadrže približno 32-35% nikla i 19-23% hroma, što pruža odličnu otpornost na oksidaciju, karburizaciju i koroziju na visokim{4}}temperaturama. Incoloy 800 je čvrst-ojačani rastvor i obično se koristi u žarenom stanju. "H" i "HT" varijante imaju kontrolirani sadržaj ugljika (0,05-0,10%) i finije zrnaste strukture kako bi se povećala otpornost na lomljenje puzanja. Prema ASTM A638, ove legure mogu biti specificirane za primjene koje zahtijevaju visoku-čvrstoću na temperaturi sa otpornošću na koroziju. Tipične primjene uključuju:cijevi i cijevi izmjenjivača topline(kada se isporučuje kao šipka za prirubnice i spojeve),komponente peći, petrohemijske reformske cijevi, ikomponente nuklearnog generatora pare.
Incoloy 825 (UNS N08825):Sa 38–46% nikla, 19,5–23,5% hroma, plus molibden, bakar i titanijum, Incoloy 825 nudi izuzetnu otpornost na redukcione i oksidacione kiseline, posebno na sumpornu i fosfornu kiselinu. Iako se često koristi u stanju -žarenog rastvora, može se taloženjem-očvrsnuti da bi se postigla povećana čvrstoća. Prijave za okrugle šipke Incoloy 825 uključuju:vratila pumpe i stabla ventilau hemijskoj preradi,pričvršćivači za kiselinski servis, alati za bušotine za bušotine na kiseli gas, ikomponente u operacijama kiseljenja.
Incoloy 925 (UNS N09925):Ova legura je u suštini verzija legure 825{0}}kaljena prema padavinama, sa dodacima titana i aluminijuma koji omogućavaju starenje{2}}otvrdnjavanje kako bi se postigla čvrstoća koja prelazi 110 ksi (760 MPa). Održava odličnu otpornost na koroziju legure 825 dok nudi znatno veća mehanička svojstva. Tipične primjene za okrugle šipke Incoloy 925 uključuju:dobošno kućište i cijeviza okruženja kiselog gasa (H₂S/CO₂),pričvršćivači velike-vrsteza podmorske i morske aplikacije,vratila pumpe i komponente ventilazahtijevaju i otpornost na koroziju i visoku čvrstoću, ihardver izmjenjivača toplineu agresivnoj hemijskoj službi.
3. P: Koji procesi termičke obrade su navedeni u ASTM A638 za ove legure na bazi nikla- i kako oni utiču na mehanička svojstva okruglih šipki?
A:Protokoli toplinske obrade prema ASTM A638 razlikuju se u zavisnosti od legure, ali općenito slijede dvofazni proces:žarenje rastvorompraćenoprecipitacijsko stvrdnjavanje (starenje). Specifične temperature i trajanja su kritični za postizanje željenih mehaničkih svojstava.
Za A-286 (UNS S66286):
Standardna termička obrada prema ASTM A638 sastoji se od:
Žarenje otopinom:1800 stepeni F (982 stepena) najmanje 1 sat, nakon čega sledi brzo hlađenje (ulje ili voda)
Precipitacijsko stvrdnjavanje (starenje):1325 stepeni F (718 stepeni) tokom 16 sati, nakon čega sledi hlađenje vazduhom
Ova obrada daje tipična svojstva: zatezna čvrstoća 130–160 ksi, granica tečenja 90–110 ksi, izduženje 15–25 % i tvrdoća 30–35 HRC. Tretman starenjem precipitira čestice gama prime (Ni₃(Al,Ti)), koje služe kao prepreke kretanju dislokacija, dramatično povećavajući snagu uz zadržavanje adekvatne duktilnosti.
Za Incoloy 825 i 925:
Incoloy 825 (UNS N08825):Obično se isporučuju u -otopljenom stanju na 1700–1900 stepeni F (925–1040 stepeni), nakon čega slijedi brzo hlađenje. Kada je potrebno stvrdnjavanje starenjem, koristi se proces starenja u dva{7}} koraka, obično 1350 stepeni F (732 stepena) tokom 8 sati, nakon čega slijedi 1150 stepeni F (621 stepen) tokom 8 sati, a zatim hlađenje na zraku. Ovo daje zatezne čvrstoće od 100-120 ksi i čvrstoće tečenja od 70-90 ksi u starom stanju.
Incoloy 925 (UNS N09925):Zahtijeva kontrolisani slijed starenja: žarenje u rastvoru na 1800 stepeni F (982 stepena) tokom 30 minuta, gašenje vodom, zatim starenje na 1350 stepeni F (732 stepena) 8 sati, hlađenje u peći na 1150 stepeni F (621 stepen), držanje 8 sati, zatim hlađenje na vazduhu. Ovo proizvodi granicu tečenja od 110-130 ksi, vlačne čvrstoće od 150-170 ksi i izduženja od 15-25%, što je čini legurom najveće čvrstoće u ovoj grupi.
Za Incoloy 800 seriju:
Incoloy 800 se prvenstveno koristi u stanju -žarenog rastvora i obično se ne podvrgava stvrdnjavanju precipitacijom. Međutim, kada je specificirano prema ASTM A638 za aplikacije koje se očvršćavaju u dobi, varijantama 800H/800HT može se dati "stabilizirajuće žarenje" na približno 2100 stepeni F (1150 stepeni), nakon čega slijedi brzo hlađenje kako bi se postigla krupno zrnasta struktura koja povećava otpornost na pucanje.
Odabir termičke obrade direktno utiče na performanse materijala. Pre{1}}starenje (pretjerano vrijeme ili temperatura) može dovesti do grubosti taloga, što rezultira smanjenom čvrstoćom. S druge strane, nedovoljno -starenje može rezultirati nepotpunim taloženjem, nemogućnošću postizanja specificiranih mehaničkih svojstava.
4. P: Kako se upoređuju mehaničke osobine ovih okruglih šipki od legura na bazi nikla-i koji faktori bi trebali voditi odabir materijala za primjene visoke -nasuprot koroziji-primjena?
A:Izbor između A-286, Incoloy 800, 825 i 925 za primjene okruglih šipki zahtijeva balansiranje mehaničke čvrstoće, otpornosti na koroziju i radne temperature. Tabela u nastavku sumira tipična mehanička svojstva u očvršćenom stanju:
| Legura | Vlačna čvrstoća (ksi) | Jačina tečenja (ksi) | Izduženje (%) | tvrdoća (HRC) |
|---|---|---|---|---|
| A-286 | 130–160 | 90–110 | 15–25 | 30–35 |
| Incoloy 800 | 80–100 (žareno) | 35–55 (žareno) | 30–50 | Nije primjenjivo |
| Incoloy 825 | 100–120 | 70–90 | 25–35 | 20–25 |
| Incoloy 925 | 150–170 | 110–130 | 15–25 | 30–38 |
Smjernice za odabir materijala:
Visoka-snaga na visokoj temperaturi (do 1300 stepeni F / 700 stepeni):A-286 je preferirani izbor. Njegova kombinacija vlačne čvrstoće pri visokim-temperaturama, otpornosti na puzanje i otpornosti na oksidaciju čini ga standardom za pričvršćivače za vazduhoplovstvo, hardver za turbine i komponente kompresora za automobile. Incoloy 800 je pogodan za aplikacije na visokim temperaturama do 1800 stepeni F (982 stepena) gde je umerena čvrstoća prihvatljiva, prvenstveno za strukturne komponente, a ne za delove koji su pod visokim opterećenjem.
Otpornost na koroziju umjerene čvrstoće:Incoloy 825 je materijal izbora za primjene u kemijskoj preradi gdje je potrebna otpornost na sumpornu, fosfornu i dušičnu kiselinu. Pruža odličnu otpornost na koroziju na rupice i pukotine, posebno u okruženjima koja sadrže hlorid{2}}. Njegova snaga je adekvatna za većinu osovina pumpi, stabljika ventila i pričvršćivača u korozivnom radu.
Otpornost na koroziju visoke čvrstoće:Incoloy 925 premošćuje jaz između legura-otpornih na koroziju i materijala visoke{2}}vrste. Za alate za naftu i plin u bušotinama, podmorske pričvršćivače i opremu za hemijsku obradu visokog{4}}pritiska, Incoloy 925 pruža potrebnu čvrstoću (prinos 110–130 ksi) uz održavanje otpornosti na pucanje od korozije pod naponom sulfida (SSC) i hloridno naprezanje{8}}koroziono pucanje (SCC). A-286, iako jak, ne nudi isti nivo otpornosti na koroziju u okruženjima kiselog gasa (H₂S).
Razmatranje troškova:Incoloy 800 je općenito najisplativija-opcija, pogodna za umjerenu-koroziju i primjene na visokim-temperaturama gdje visoka čvrstoća nije kritična. A-286 spada u srednji raspon-, dok Incoloy 825 i 925 imaju više cijene zbog sadržaja nikla i specijaliziranih postupaka topljenja. Za primjene koje zahtijevaju i visoku čvrstoću i izuzetnu otpornost na koroziju, Incoloy 925 nudi najbolju ponudu u poređenju sa alternativama sa više legure kao što su Alloy C-276 ili Inconel 718 u specifičnim kiselim okruženjima.
5. P: Koja su razmatranja proizvodnje i obrade kritična kada se proizvode okrugle šipke i šipke od ovih legura na bazi nikla-za krajnju upotrebu komponenti-?
A:Izrada okruglih šipki od legura na bazi nikla-u gotove komponente-bilo putem strojne obrade, kovanja ili zavarivanja- zahtijeva pažljivu pažnju na jedinstvene karakteristike svake legure.
Razmatranje obrade:
Ove legure na bazi nikla-uopšteno se smatraju teškim za mašinsku obradu zbog njihove velike čvrstoće, radne{1}}stope očvršćavanja i niske toplotne provodljivosti. Ključne preporuke uključuju:
Alati:Koristite alate od tvrdog metala sa oštrim, pozitivnim-geometrijama grabulja da smanjite očvršćavanje pri radu
Površinske brzine:Za A-286 i Incoloy 925, površinske brzine od 50-100 SFM su tipične; za Incoloy 800 i 825, brzine od 80-150 SFM su prihvatljive
rashladna tečnost:Rashladna tečnost-pod visokim pritiskom je neophodna za upravljanje stvaranjem topline i sprječavanje habanja alata
krutost:Postavke mašine moraju biti čvrste kako bi se spriječilo brbljanje, koje može ubrzati očvršćavanje
Kovanje:
Sve četiri legure mogu se toplo kovati, ali temperaturni rasponi variraju:
A-286:Opseg temperature kovanja od 1800-2100 stepeni F (982-1149 stepeni), sa završnom obradom iznad 1800 stepeni F kako bi se izbeglo pucanje
Incoloy 800:Opseg kovanja od 1700-2100 stepeni F (927-1149 stepeni), sa brzim hlađenjem nakon kovanja
Incoloy 825/925:Opseg kovanja od 1750–2150 stepeni F (954–1177 stepeni), sa naknadnim -žarenjem potrebnim za vraćanje otpornosti na koroziju
Nakon kovanja, komponente se moraju žariti rastvorom kako bi se rastvorili svi talozi koji su nastali tokom hlađenja i kako bi se povratila duktilnost i otpornost na koroziju.
zavarivanje:
Zavarivanje ovih legura zahtijeva pravilan odabir dodatnog metala i kontrolu unosa topline:
A-286:Koristite odgovarajući punilac (A-286) za aplikacije na visokim{2}}temperaturama; zahtijevaju starenje nakon zavarivanja da bi se povratila svojstva
Incoloy 800:Koristite ERNiCr-3 ili ERNiFeCr-2 metalne dodatke; tipično nije potrebna toplinska obrada nakon zavarivanja
Incoloy 825/925:Koristite ERNiFeCr-1 (INCOLOY® 65) punilo; za 925, potrebno je žarenje i starenje otopinom nakon zavarivanja za održavanje čvrstoće
Osiguranje kvaliteta i testiranje:
ASTM A638 zahtijeva specifično testiranje kako bi se potvrdila usklađenost:
Ispitivanje zatezanja:I uslovi tretirani rastvorom{0}}i odležani moraju ispunjavati specificirana svojstva
Ispitivanje tvrdoće:Obično se izvodi u ostarjelom stanju
Ispitivanje bez razaranja:Ultrazvučni pregled ili ispitivanje vrtložnim strujama može se odrediti za kritične primjene
Određivanje veličine zrna:Za A-286 i Incoloy 925, zahtjevi za veličinom zrna osiguravaju konzistentna mehanička svojstva
Za krajnje{0}}korisnike, nabavka ASTM A638-certificiranog materijala iz mlinova sa uspostavljenim sistemima kvaliteta osigurava sljedivost i usklađenost sa industrijskim standardima. S obzirom na visoku vrijednost i kritičnu prirodu aplikacija-u rasponu od pričvršćivača za vazduhoplovstvo do alata na naftnim poljima, certifikati materijala koji dokumentuju analizu topline, mehanička svojstva i cikluse toplinske obrade su bitne komponente specifikacija nabavke.
