¿De qué material es Inconel 625?

Inconel 625 es una aleación de níquel, cromo y molibdeno con una adición de niobio, y la respuesta publicada a la pregunta del título es una frase del boletín de aleaciones: su resistencia proviene del efecto endurecedor del molibdeno y el niobio sobre la matriz de níquel-cromo, por lo que no se requieren tratamientos de endurecimiento por precipitación. Ésa es la identidad del material. Todo lo demás, cómo se compra, cómo se suelda y por qué se elige en lugar del grado que se encuentra a su lado en la mayoría de las listas de consultas, se desprende de esa frase.

Primero hay que desentrañar el nombre en sí, porque Inconel es un nombre comercial y no una designación de material. El material es UNS N06625, W.Nr. 2.4856 e ISO NW6625, y figura en NACE MR-01-75. Una orden de compra escrita únicamente con un nombre comercial deja abierta la especificación; una orden de compra escrita con el número UNS no. Ambos nombres se refieren a la misma aleación, y la aleación está disponible en todas las formas de molino estándar, incluidas varillas, barras, alambres, placas, láminas, tiras, formas y productos tubulares.

La composición y cómo suele expresarse erróneamente

Los límites de especificación a continuación son los publicados y la columna de la derecha existe porque tres de estas cifras comúnmente se imprimen al revés. La aleación tiene una base de níquel y las cifras de hierro, aluminio y titanio son máximas, no mínimas. Leído al revés, describen un material diferente.

Por qué no se necesita tratamiento térmico y qué se compra con ello

El mecanismo de fortalecimiento es la razón por la que esta aleación se compra sin un programa de tratamiento térmico adjunto. El molibdeno y el niobio disueltos en la matriz la endurecen, y debido a que la resistencia la aportan los elementos en solución en lugar de un precipitado que debe crecer, no se requiere un ciclo de envejecimiento y no hay nada que exceder. La siguiente comparación es la que decide la mayoría de las especificaciones, porque los dos grados aparecen juntos en casi todas las consultas sobre altas temperaturas.

Los dos no son rivales sino respuestas a preguntas diferentes, y la prueba práctica es si el diseño está limitado por la resistencia o por la corrosión. Cuando está limitada por la corrosión a temperatura, esta aleación es la que se puede soldar y poner en servicio sin un paso de tratamiento térmico en medio de la secuencia de fabricación.

Las propiedades mecánicas, por forma y condición.

Los rangos a continuación son los publicados, y vale la pena repetir con la tabla la nota publicada adjunta a ellos: son compuestos para varios tamaños de productos hasta 4 pulgadas y no son adecuados para fines de especificación. Una orden de compra toma sus mínimos del estándar que cubre el formulario.

Es fácil pasar por alto dos cosas sobre esa mesa. La condición tratada con solución es más débil que la condición recocida a temperatura ambiente y sigue siendo la opción correcta para el servicio más caluroso porque la guía publicada recomienda la condición tratada con solución para componentes que requieren una resistencia óptima a la fluencia o ruptura, mientras que el material recocido de grano fino se describe como ventajoso hasta 1500 °F para resistencia a la fatiga, dureza y resistencia a la tracción. La elección entre ambas condiciones es, por tanto, una decisión de servicio y no de calidad.

¿Qué efecto tiene la exposición prolongada a temperaturas intermedias?

Este comportamiento contradice la descripción habitual de la aleación como estructuralmente simple y que se publica en el boletín con cifras medidas. Se mantuvieron muestras de barras recocidas durante 2.000 horas a tres temperaturas y después se midieron tanto las propiedades a temperatura ambiente como a temperatura ambiente.

Lea atentamente la segunda fila, porque es la que decide si una larga vida útil cambia el material. Dos mil horas a 649 °C aumentan el límite elástico a temperatura ambiente de 479 MPa a 872 MPa, lo que supone un aumento de aproximadamente el ochenta por ciento, y reduce el alargamiento del 54 % al 30 %. Se describe que la aleación se endurece al exponerse a temperaturas intermedias, y el mecanismo es la precipitación de una fase rica en niobio que el mismo conjunto de datos publicado describe como capaz de causar fragilización por encima de aproximadamente 650 °C durante períodos prolongados. Las mediciones también registraron una contracción de alrededor del 0,048 % en las muestras expuestas entre 1.200 y 1.400 °F.

Para un comprador la consecuencia es específica. Un componente que funciona por encima de aproximadamente 650 °C durante años será un material diferente al final de ese período del que se instaló: más fuerte, menos dúctil y ligeramente más pequeño. Precisamente por esta razón existe una calidad de fatiga de ciclo bajo de la aleación. Se produce con carbono, silicio y nitrógeno controlados a niveles bajos, y es el grado suministrado para fuelles y componentes similares cargados cíclicamente. Cuando se combinan una larga vida útil a altas temperaturas y una carga cíclica, la calidad estándar no es la compra correcta y la calidad controlada sí lo es.

Las constantes físicas y los límites del servicio

Tratamiento térmico y fabricación de ventanas.

Los tratamientos térmicos existen para suavizar y aliviar, no para fortalecer, y cada uno tiene una ventana publicada.

Los estándares, por forma

La norma que se aplica depende de la forma del producto, y las tres especificaciones ASTM que cubren las formas comunes comparten una composición pero no un conjunto de requisitos mecánicos. Para placas, láminas y tiras es ASTM B443 con ASME SB443, junto con SAE/AMS 5599 y 5869, ISO 6208, BS 3072NA21, DIN 17750 y EN 10095. Para varillas y barras es ASTM B446 con ASME SB446, junto con SAE/AMS 5666, ISO 9723, BS 3076NA21, DIN 17752, EN 10095 y Código ASME Caso 1935.

Las formas tubulares se dividen más que los productos planos. Las tuberías y tubos sin costura cumplen con ASTM B444 con B829 para requisitos generales y sus equivalentes de ASME, junto con SAE/AMS 5581, ISO 6207 y BS 3074NA21. Los tubos soldados cumplen con ASTM B704 con B751 para requisitos generales y los tubos soldados cumplen con ASTM B705 con B775. El material de forja se rige por ASTM B564 con ASME SB564, ISO 9725, DIN 17754 y ASME Code Case 1935, el alambre según SAE/AMS 5837 con ISO 9724 y DIN 17753, y los accesorios según ASTM B366 con ASME SB366. ISO 4955A y DIN 17744 cubren la composición química en todas las formas de productos.

El punto de la lista es que una orden escrita contra uno de estos números no es intercambiable con una orden escrita contra otro, porque los requisitos mecánicos y las variaciones permitidas difieren entre ellos aunque la composición no lo haga. Una orden de compra que menciona la aleación y la forma, pero no el estándar, ha dejado abiertos los mínimos aplicables.

Preguntas que hacen los compradores

¿De qué material es exactamente el Inconel 625?

Una aleación de níquel-cromo-molibdeno con adición de niobio, UNS N06625 y W.Nr. 2.4856, en el que la resistencia proviene del molibdeno y el niobio mantenidos en solución sólida en la matriz de níquel-cromo. Debido a que la resistencia la llevan a cabo elementos en solución en lugar de un precipitado, no se requieren tratamientos de endurecimiento por precipitación y la aleación se entrega en estado recocido o tratado en solución sin necesidad de tratamiento térmico adicional.

¿El Inconel 625 necesita tratamiento térmico?

No por fuerza. Las ventanas publicadas son un recocido de 925 a 1040 °C con una velocidad de enfriamiento descrita como no crítica, un recocido en solución de 1090 a 1200 °C y un alivio de tensión de 590 a 760 °C o hasta 870 °C para un alivio completo. La condición tratada con solución se recomienda cuando se desea una resistencia óptima a la fluencia o rotura, y el material recocido de grano fino es ventajoso hasta 1500 °F para resistencia a la fatiga y propiedades de tracción. La elección es una decisión de servicio y ninguno de estos tratamientos es un ciclo de envejecimiento.

¿En qué se diferencia del Inconel 718?

En cómo se obtiene la resistencia, y esa diferencia está presente en toda la especificación. Esta aleación está reforzada por una solución sólida y no necesita tratamiento de envejecimiento; El 718 se fortalece mediante una reacción de precipitación y debe envejecerse para alcanzar su resistencia utilizable, lo que coloca un proceso térmico definido dentro de la secuencia de fabricación. La guía publicada para esta aleación establece que no se requieren tratamientos térmicos de precalentamiento, poscalentamiento y possoldadura. Cuando el diseño esté limitado por la resistencia, el 718 será más resistente. Cuando está limitada por la corrosión a temperatura y la pieza tiene que fabricarse y soldarse, esta aleación es la ruta más sencilla.

¿Cuál es la temperatura máxima de servicio?

El rango de servicio publicado es criogénico hasta 1800 °F, que es 982 °C. También existe una calificación separada para recipientes a presión a 815 °C, que es más baja porque es una calificación de diseño en lugar de una capacidad del material. Existen páginas publicadas que citan 1.093 °C como capacidad de alta temperatura, que está por encima del rango de servicio publicado. Y cualquier afirmación sobre la resistencia a una temperatura superior al rango de fusión de 1.290 a 1.350 °C describe un líquido en lugar de una aleación.

¿Cambia la aleación si se calienta durante mucho tiempo?

Sí, y las mediciones publicadas lo cuantifican. La barra recocida mantenida durante 2000 horas a 649 °C obtuvo un límite elástico a temperatura ambiente de 872 MPa frente a 479 MPa antes de la exposición, con un alargamiento reducido del 54 % al 30 %, y las muestras se contrajeron aproximadamente un 0,048 %. El endurecimiento se atribuye a la precipitación de una fase rica en niobio, y los datos publicados señalan que esta fase puede provocar fragilización por encima de los 650 °C durante períodos prolongados. Por lo tanto, una vida útil prolongada a altas temperaturas cambia el material y, cuando se produce una carga cíclica con él, la calidad de fatiga de ciclo bajo con carbono, silicio y nitrógeno controlados es el grado a especificar.

¿Por qué se menciona el control de silicio y nitrógeno para los fuelles?

Porque la calidad de fatiga de ciclo bajo de la aleación se produce con carbono, silicio y nitrógeno mantenidos en niveles bajos, y esa calidad es la que se suministra para fuelles y componentes similares cargados cíclicamente. Los límites de composición publicados para el grado estándar no cambian: carbono 0,10 como máximo y silicio 0,50 como máximo, por lo que el control más estricto de la calidad de la fatiga es una especificación de compra en lugar de una tabla de aleaciones diferente. Cuando una pieza se carga cíclicamente a temperatura, la calidad estándar y la calidad controlada no son intercambiables.

Resumen

Inconel 625 es una aleación de níquel-cromo-molibdeno en solución sólida con niobio, UNS N06625 y W.Nr. 2.4856, cuya resistencia proviene del molibdeno y el niobio que endurecen la matriz, por lo que no se requiere tratamiento de endurecimiento por precipitación y no se puede sobreenvejecer nada. Se entrega recocido o tratado con solución, soldado sin precalentamiento ni tratamiento térmico posterior a la soldadura, y se utiliza desde una temperatura criogénica hasta 982 °C, con una calificación de recipiente a presión independiente a 815 °C. Su composición es níquel con un mínimo de 58,0 %, cromo entre 20,0 y 23,0 %, molibdeno entre 8,0 y 10,0 %, niobio más tantalio entre 3,15 y 4,15 %, y hierro, aluminio y titanio, todos como máximos en lugar de mínimos. El servicio prolongado por encima de aproximadamente 650 °C cambia esto: la resistencia aumenta y la ductilidad disminuye debido a la precipitación de una fase rica en niobio, razón por la cual existe una calidad de fatiga de ciclo bajo con carbono, silicio y nitrógeno controlados para fuelles y piezas cargadas cíclicamente.

La aleación se suministra desde Changzhou, Jiangsu en varillas, barras, alambres, placas, láminas, tiras, perfiles, piezas forjadas y productos tubulares, en condiciones recocidas y tratadas con solución, según la norma que cubre cada forma, desde una planta que posee la certificación ISO 9001 y está auditada por SGS. Envíe el formulario, la condición, la temperatura de servicio y si el servicio es cíclico, y la especificación se desprende de esas cuatro respuestas.

Referencias

1. Boletín técnico de Metales Especiales para INCONEL aleación 625, UNS N06625 y W.Nr. 2.4856. Fuente de la declaración de que la resistencia de la aleación se deriva del efecto de rigidez del molibdeno y niobio en su matriz de níquel-cromo, de modo que no se requieren tratamientos de endurecimiento por precipitación, el rango de temperatura de servicio desde criogénico hasta 1,800 °F y 982 °C, los límites de composición en la Tabla 1, las constantes físicas y propiedades térmicas en las Tablas 2, 3 y 4, las propiedades mecánicas nominales a temperatura ambiente por forma y condición en la Tabla 5 con su nota de que los rangos son compuestos y no son adecuados para fines de especificación, y la recomendación de la condición tratada con solución para una resistencia óptima a la fluencia y a la rotura con la nota sobre material recocido de grano fino hasta 1,500 °F.
2. El mismo boletín, Tabla 6 y la nota de estabilidad dimensional. Fuente para el efecto de la exposición de 2000 horas a 1200, 1400 y 1600 °F sobre la temperatura ambiente y las propiedades a temperatura, la contracción de aproximadamente 0,048 % registrada para muestras expuestas entre 1200 y 1400 °F, y la afirmación de que se produce cierto endurecimiento en la aleación al exponerla a temperaturas intermedias.
3. El mismo boletín, apartado de especificaciones. Fuente de la designación como UNS N06625, W.Nr. 2.4856 e ISO NW6625, la lista en NACE MR-01-75, la declaración de que la aleación está disponible en todas las formas de molino estándar y los estándares enumerados para cada forma de producto, incluidos los equivalentes ASTM y ASME y las designaciones ISO, DIN, BS, EN, SAE y AMS.
4. El mismo boletín, secciones de soldadura y tratamientos térmicos. Fuente de la declaración de que no se requieren tratamientos térmicos de precalentamiento, poscalentamiento y possoldadura, los procesos utilizados y el requisito de protección con argón, la nota de que el área alrededor de la soldadura debe estar limpia para evitar la contaminación del baño de soldadura y los consumibles de unión enumerados para servicio normal, mayor resistencia y mejor resistencia a la corrosión.
5. Datos de producto publicados para la aleación y su calidad de fatiga de bajo ciclo distribuidos por los reproductores de los datos del productor. Fuente para el recocido de 925 a 1040 °C con una velocidad de enfriamiento no crítica, el recocido en solución de 1090 a 1200 °C, el rango de alivio de tensión de 590 a 760 °C o hasta 870 °C para un alivio completo, la precalificación para el uso de recipientes a presión hasta 815 °C, la descripción de la calidad de fatiga de ciclo bajo como una calidad especial para uso en fuelles con carbono, silicio y nitrógeno controlados a niveles bajos, y los valores físicos expresados en unidades métricas, incluida la densidad de 8.440 kg/m³, el rango de fusión, la resistividad de 1,29 microohmios metro, el calor específico de 410 J/kg.°C, el coeficiente de expansión medio de 12,8 y la conductividad térmica de 9,8 W/m.°C a 20 °C.
6. Datos técnicos publicados para la aleación distribuidos por los proveedores de materiales. Fuente de la afirmación de que la precipitación de una fase rica en niobio por encima de aproximadamente 650 °C durante períodos de servicio prolongados puede causar fragilización, y de la recomendación de que se evalúe la calidad de fatiga de ciclo bajo o un grado endurecido por precipitación cuando se requiere una operación a temperatura elevada a largo plazo.
7. Se mantienen registros de entrega para la aleación DLX que cubre Inconel 625 en varillas, barras, alambres, placas, láminas, tiras, perfiles, piezas forjadas y productos tubulares. Fuente de los formularios y condiciones suministradas.

Cada cifra anterior es un valor publicado para la aleación y la condición mencionada, y los rangos de compuestos en la tabla de propiedades mecánicas no son adecuados para fines de especificación. Las propiedades dependen de la forma, el estado y el tamaño de la sección juntos, y el comportamiento de un componente en servicio prolongado depende también de la temperatura y el tiempo. La aceptación de un lote entregado depende del certificado de prueba de fábrica emitido según la norma mencionada en el pedido, y un diseño para servicio a temperatura elevada debe verificarse con la edición actual del código aplicable en lugar de con un boletín.