1) Zahtjevi za sadržaj ugljika u Inconel 601
Standardna granica ugljika za Inconel 601 je:
Maksimalno 0,10% C (po ASTM B168 / B166)
Mnogi proizvođači nude LC (niskougljične) verzije sa manjim ili jednakim 0,05% C ili manjim ili jednakim 0,03% C za poboljšanu-temperaturnu stabilnost.
Ovo je znatno niže od nivoa ugljika koji se nalaze u konvencionalnim nerđajućim čelicima, što odražava primarnu primjenu Inconela 601 u visoko-oksidaciji i otpornosti na koroziju, a ne u čvrstoći kroz očvršćavanje ugljikom.
2) Zašto je niska količina ugljenika kritična za Inconel 601
Ključni razlozi za ograničavanje sadržaja ugljika u Inconel 601 su sljedeći:
a) Sprečavanje taloženja hrom karbida
Na visokim temperaturama (obično iznad 600-800 stepeni), ugljenik može da reaguje sa hromom da formira hrom karbide (npr. M₂₃C₆) duž granica zrna.
To dovodi do:
Oštećenje hroma u području granice zrna{0}}
Smanjena sposobnost formiranja i održavanja zaštitnog sloja Cr₂O₃ oksida
Povećana osjetljivost na intergranularnu koroziju (IGC)
Povećana podložnost intergranularnom naponskom korozijskom pucanju (IGSCC)
Budući da se Inconel 601 oslanja na visok sadržaj hroma (~21-25%) za otpornost na oksidaciju i koroziju, svako smanjenje hroma na granicama zrna značajno ugrožava performanse.
b) Izbjegavanje krtosti granice zrna
Taloženje grubih krom karbida na granicama zrna može uzrokovati:
Krtost granice zrna
Smanjena duktilnost i žilavost na visokim temperaturama
Povećan rizik od pucanja usled termičkog zamora
Ovo je posebno problematično u aplikacijama koje uključuju ponovljene cikluse grijanja i hlađenja.
c) Očuvanje otpornosti na oksidaciju pri visokim{0} temperaturama
Odlična otpornost na oksidaciju Inconela 601 je rezultat formiranja kontinuiranog, prianjajućeg Al₂O₃/Cr₂O₃ kamenca miješanog oksida. Visok sadržaj ugljika remeti formiranje kamenca:
Smanjenje efektivnog Cr i Al dostupnih za zaštitu od oksidacije
Promoviranje stvaranja -nezaštitnih oksida
Dovodi do ljuštenja oksidnog sloja pod termičkim ciklusom
Nizak nivo ugljenika osigurava da oksidna skala ostane stabilna i zaštitna čak i na temperaturama do 1100 stepeni.
d) Poboljšana zavarljivost
Visok sadržaj ugljika povećava rizik od:
Pukotine šava (zbog taloženja karbida u zoni -zahvaćenoj toplinom, HAZ)
HAZ korozija
Niskougljični razredi Inconela 601 su stoga poželjni za zavarivanje i za komponente koje zahtijevaju opsežnu proizvodnju.
e) Povećana otpornost na karburizaciju
Iako se Inconel 601 koristi u okruženjima za karburizaciju, prekomjerni ugljik u samoj leguri može dovesti do:
Unutrašnja karburizacija
Formiranje krhkih karbida
Dimenziona nestabilnost
Održavajući nisku količinu ugljika, legura može bolje podnijeti vanjsko sakupljanje ugljika bez katastrofalne krtosti.
3) Sažetak: Zašto Inconel 601 mora imati nisko ugljiko
Inconel 601 zahtijeva nizak sadržaj ugljika prvenstveno za:
Spriječite taloženje krom karbida i izbjegnite iscrpljivanje hroma na granicama zrna
Održavajte -otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama očuvanjem zaštitnog oksidnog kamenca
Izbjegavajte intergranularnu koroziju i međugranularnu koroziju pod naponom
Poboljšajte zavarljivost i smanjite probleme HAZ-a
Sprečava krtost granica zrna i održava žilavost pod termičkim ciklusom
Povećajte otpornost na karburizaciju u radu na visokim{0}}temperaturama
Ukratko, niska razina ugljika je neophodna da bi se zadržali ključni atributi performansi legure: otpornost na oksidaciju, otpornost na koroziju, zavarljivost i strukturnu stabilnost na visokim{0}}temperaturama.
