Сплав ALLOY 601, 2.4851, UNS N06601, INCONEL 601 - никелевый сплав

ALLOY 601, 2.4851, UNS N06601, INCONEL® 601 - НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ПО ASTM B166, DIN 17754

Alloy 601, Inconel® 601 – описание

Alloy 601 — это сплав никеля, хрома и железа с исключительной высокотемпературной прочностью и стойкостью к окислению.

Сплав может подвергаться пересыщению или отжигу. Пересыщение оптимально для применений при температурах выше 540 °C, где наиболее важны параметры усталости. Отжиг наилучшим образом подходит для применений при температурах ниже 540 °C, где наиболее важны параметры прочности.

Применение

Сплав 601 используется на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах в высокотемпературных окислительных средах, особенно там, где требования слишком высоки для сплава Alloy 800H/HT.

 

Alloy 601, Inconel® 601 — физические и механические свойства

Физические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 8,1 г/см³
• Удельная теплоемкость: 450 Дж/кг⋅К
• Коэффициент теплопроводности: 11,3 Вт/м⋅К
• Коэффициент линейного расширения: 14,4-17,7 мкм/м⋅K
• Электрическое сопротивление: 1,19 мкОм⋅м

Коэффициент теплового расширения в зависимости от температуры:

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

Теплоемкость в зависимости от температуры:

• 20 °C: 448 Дж/кг⋅К
• 200 °C: 498 Дж/кг⋅К
• 400 °C: 548 Дж/кг⋅К
• 600 °C: 603 Дж/кг⋅К
• 800 °C: 657 Дж/кг⋅К
• 900 °C: 686 Дж/кг⋅К
• 1000 °C: 712 Дж/кг⋅К

Теплопроводность в зависимости от температуры:

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

Электрическое сопротивление в зависимости от температуры:

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

Модуль динамической упругости при высокой температуре:

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

Типичные механические свойства сплава 2.4851 в соответствии с нормой DIN 17750:

• Предел пластичности: >205 МПа
• Прочность на разрыв: 550-750 МПа
• Удлинение: >30%
• Твердость HB: <220

Прочностные характеристики горячеволоченых прутков из сплава Inconel® 601 в отжигаемом состоянии при температуре 1090 °C, согласно данным производителя:

• При комнатной температуре
  • Предел текучести: 290 МПа
  • Прочность при растяжении: 741 МПа
  • Относительное удлинение: 47 %
• При температуре 300 °C
  • Предел текучести: 221 МПа
  • Прочность при растяжении: 674 МПа
  • Относительное удлинение: 46 %
• При температуре 500 °C
  • Предел текучести: 203 МПа
  • Прочность на разрыв: 640 МПа
  • Относительное удлинение: 45 %

Разрывное напряжение (1000 ч) листа из Inconel® 601 (лист подвергнут пересыщению при 1150 °C):

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

Термическая стабильность — сплав 601 сохраняет механические свойства даже после длительного воздействия высоких температур. Это подтверждается ударной вязкостью KV после воздействия высокой температуры на стержень, изготовленный из сплава Inconel® 601 (подвергнутого пересыщению для обеспечения термической стабильности).

• Без воздействия высокой температуры: 176 Дж
• 540 °C, 100 ч: 117 Дж
• 540 °C, 1000 ч: 121 Дж
• 650 °C, 1000 ч: 127 Дж
• 700 °C, 100 ч: 129 Дж
• 820 °C, 159 ч: 159 Дж
• 870 °C, 103 ч: 159 Дж

Устойчивость к коррозии

Устойчивость к высокотемпературному окислению — превосходная до 1200 °C благодаря тому, что сплав образует защитную хромовую окалину. Однако следует отметить, что при температуре выше 1000 °C упомянутый защитный слой начинает разрушаться, что имеет значение при длительном воздействии таких высоких температур. Поэтому для применений, где температура выше 1000 °C будет сохраняться в течение длительного времени, лучшим выбором будет сплав 214.

Средняя глубина коррозии металла после 1008 часов испытаний статической окислением при указанных температурах:

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

Результаты испытаний устойчивости к динамическому окислению в потоке высокоскоростных выхлопных газов (образцы подвергались циклам при температуре ниже 260 °C один раз в 30 минут):

• 500 ч, 1090 °C:
  • Потеря металла: 0,033 мм
  • Максимальная глубина проникновения в металл: 0,067 мм
• 1000 ч, 980 °C
  • Потеря металла: 0,076 мм
  • Максимальная глубина проникновения в металл: 0,51 мм

Результаты испытаний устойчивости к динамической окислению в печи, работающей на природном газе. Испытание длилось 113 дней при температуре 1090-1230 °C с частыми циклами до 540 °C:

• Потеря металла: 0,18 мм
• Максимальная глубина проникновения в металл: 0,067 мм

Испытание на стойкость к циклам окисления продолжительностью 504 часа в смеси воздуха с водяным паром при температуре 1100 °C:

• Потеря массы: -11,0 мг/см²
• Максимальная глубина проникновения в металл: 0,067 мм

Высокотемпературная цементация — хорошая стойкость. Поглощение углерода в 100-часовом тесте в H_2M-2CH₄ при температуре 1000 °C составило 10 мг/см².

Нитрирование при высокой температуре — очень хорошая стойкость. Глубина проникновения в металл в зависимости от химического вещества и температуры составляет:

• Аммиак 168 ч; 650 °C: 0,03 мм
• Аммиак 168 ч; 980 °C: 0,17 мм
• Аммиак 168 ч; 1090 °C: >0,58 мм
• Чистый азот 168 ч; 980 °C: 1,55 мм
• Чистый азот 168 ч; 1090 °C: 2,79 мм
• Чистый азот 168 ч; 1204 °C: 3,81 мм

Высокотемпературное сульфирование — очень слабая стойкость из-за высокого содержания никеля.

Галогенная среда при высокой температуре — хорошая стойкость, что подтверждается установленными потерями веса в следующих средах:

• Ar-30Cl₂ 500 ч; 400 °C: 0,3 мг/см²
• Ar-30Cl₂ 500 ч; 500 °C: 3 мг/см²
• Ar-30Cl₂ 500 ч; 600 °C: 85–200 мг/см²
• Ar-30Cl₂ 500 ч; 705 °C: 215 мг/см²
• Ar-20O₂-0,25Cl₂ 400 ч; 900 °C: 20,67 мг/см²
• Ar-20O₂-0,25Cl₂ 400 ч; 1000 °C: 124,99 мг/см²
• HCl 300 ч; 400 °C: 1,58 мг/см²
• HCl 1000 ч; 400 °C: 1,47 мг/см²
• HCl 100 ч; 500 °C: 2,57 мг/см²
• HCl 300 ч; 500 °C: 4,14 мг/см²
• HCl 1000 ч; 500 °C: 9,38 мг/см²
• HCl 100 ч; 600 °C: 9,01 мг/см²
• HCl 300 ч; 600 °C: 19,46 мг/см²
• HCl 96 ч; 700 °C: 102,5 мг/см²

Сварка

Основная информация: группа сварки 43 (ISO 15608), номер пайки латунью 111 (ASME раздел IX).

Выбор сварочных материалов:

• ENiCrFe-3, ENiCrMo-3 (электрод); ERNiCr-3, ERNiCrMo-3 (сварочная проволока)
• При соединении с нержавеющей сталью: ENiCrFe-2 (электрод); ERNiCr-3 (сварочная проволока)
• При соединении с низколегированной сталью ENiCrFe-2; электрод: ERNiCr-3 сварочная проволока
• При соединении со сталью с 5-9% Ni ENiCrFe-2; электрод: ERNiCr-3 сварочная проволока
• При соединении с медью ENi-1; электрод: ERNi-1 сварочный провод
• При соединении с медно-никелевым сплавом ENi-1; электрод: ERNi-1 сварочный провод

Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка

Сплав может подвергаться горячей и холодной обработке, а также пересыщению (максимальная усталостная прочность) или отжигу (максимальная прочность на разрыв). Рекомендуемые параметры эксплуатации и термообработки:

• Термическая обработка: 1200-1000 °C
• Перегрев: 1100-1200 °C
• Отжиг: 1000-1100 °C

При растворной обработке или отжиге деталь следует выдерживать в печи в течение 30-60 минут, а затем закалять водой или быстро охлаждать воздухом (непрерывный отжиг) или выдерживать в течение 60-180 минут и охлаждать воздухом (длительный отжиг).

Механическая обработка — группа C, что означает сложность обработки, примерно равную сложности обработки аустенитной нержавеющей стали. Лучше всего обрабатывать в холоднотянутом или холоднотянутом и отпущенном состоянии.

Рекомендуемые параметры точения быстрорежущей сталью:

• Черновая обработка:
  • Передвижение: 0,25 мм/об
  • Скорость резания: 15 м/мин
• Финишная обработка:
  • Передвижение: 0,13 мм/об
  • Скорость резания: 18 м/мин

Рекомендуемые параметры точения твердыми сплавами:

• Черновая обработка:
  • Передвижение: 0,25 мм/об
  • Скорость резания: 114 м/мин
• Чистовая обработка:
  • Передвижение: 0,13 мм/об
  • Скорость резания: 130 м/мин

Сверление спиральными сверлами из быстрорежущей стали рекомендуется выполнять при следующих параметрах:

• Диаметр сверла: 3,2-4,8 мм
• Передвижение: 0,25 мм/об
• Скорость резания: 8-11 м/мин

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

  ↵

Из вышеперечисленных марок стали мы поставляем:

• Прутки, проволока, поковки по ASTM B 166 / ASME SB166, DIN 17752, ISO 9723, DIN 17753, ISO 9724, DIN 17754, ISO 9725, EN10095
• Листы, ленты и плиты по ASTM B 168 / ASME SB168, EN10095
• Бесшовные и сварные трубы по 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