1.1 Усталостная прочность при комнатной температуре
Inconel 600 обладает превосходной усталостной прочностью при комнатной температуре благодаря высокому содержанию никеля, что обеспечивает хорошую пластичность и ударную вязкость.
Сплав может выдерживать нагрузки с высокой -цикловой усталостью (HCF) при умеренных амплитудах напряжений.
Гладкие полированные образцы обычно имеют предел выносливости (предел выносливости) в диапазоне 200–250 МПа при полностью обращенном нагружении (R=–1).
Дефекты поверхности, следы механической обработки или коррозия могут значительно снизить предел выносливости.
1.2 Усталостная прочность при повышенных температурах
С повышением температуры усталостная прочность Inconel 600 постепенно снижается.
При температуре 400–600 градусов усталостная прочность составляет около 60–70 % от значения комнатной-температуры.
При 700 градусах и выше усталостная прочность падает более существенно за счет:
Повышенная деформация ползучести.
Ослабление границ зерен.
Окисление и воздействие окружающей среды.
При высоко-усталости (термической усталости) Inconel 600 может подвергаться циклическому окислению, зарождению трещин на оксидных отложениях и растрескиванию по границам зерен, что еще больше снижает усталостную долговечность.
1.3. Показатели низкой-цикловой усталости (LCF)
Inconel 600 обладает хорошей стойкостью к малоцикловой усталости благодаря высокой пластичности и низкой склонности к охрупчиванию.
Он может выдерживать значительные пластические деформации во время циклических нагрузок, что делает его пригодным для компонентов, подверженных:
Термический цикл.
Циклы-запуска и выключения.
Механическая езда на велосипеде с большими амплитудами деформации.
При повышенных температурах срок службы LCF уменьшается из-за взаимодействия ползучести-усталости, что приводит к:
Кавитация на границах зерен.
Накопление пластической деформации.
Рост межкристаллитной трещины.
1.4 Влияние сварки на усталостные характеристики
Сварные соединения Inconel 600 обычно имеют более низкую усталостную прочность, чем основной металл.
Факторы, способствующие снижению усталостных характеристик, включают в себя:
Остаточные напряжения от сварки.
Дефекты сварного шва (пористость, включения, подрезы).
Концентрация напряжений в носках и корнях сварных швов.
Размягчение-зоны термического воздействия (ЗТВ) или рост зерен.
Термическая обработка после-сварки (PWHT) может улучшить усталостные характеристики за счет снижения остаточных напряжений, но может немного снизить-высокотемпературную прочность, если ее не контролировать должным образом.
1.5 Влияние коррозии на усталость (коррозионная усталость)
Inconel 600 подвержен коррозионной усталости в определенных средах, особенно:
Хлорид-содержащие растворы.
Кислая среда.
Вода или пар высокой-температуры.
Коррозионная усталость снижает усталостную прочность и может привести к преждевременному возникновению трещин.
Напротив, Inconel 600 демонстрирует хорошую устойчивость к коррозионной усталости в щелочных средах и многих окислительных средах благодаря своему стабильному оксидному слою.
1.6 Скорость роста усталостных трещин
Инконель 600 имеет относительно низкую скорость роста усталостных трещин при комнатной температуре, что полезно для компонентов, в которых трещины могут возникнуть, но их необходимо сдерживать.
При повышенных температурах скорость роста трещин увеличивается за счет:
Воздействие окружающей среды (окисление, ползучесть).
Скольжение по границам зерен.
На характер роста трещин в сплаве также влияет наличие коррозионного растрескивания под напряжением (SCC) в определенных средах.
1.7 Области применения, в которых важны усталостные характеристики
Inconel 600 используется во многих приложениях, требующих хорошей усталостной прочности, в том числе:
Компоненты ядерного реактора (механизмы привода управляющих стержней, трубы парогенератора).
Теплообменные трубы на нефтехимических предприятиях.
Компоненты печи, подверженные термоциклированию.
Выхлопные системы турбин и высокотемпературные воздуховоды.
Компоненты для аэрокосмической отрасли (хотя при требованиях к экстремальной усталости часто предпочитают более совершенные суперсплавы).
1.8 Резюме
Inconel 600 имеет хорошие усталостные характеристики при комнатной и умеренных температурах.
Усталостная прочность значительно снижается при температуре 700 градусов и выше из-за ползучести, окисления и эффектов границ зерен.
Сварка, коррозия и термоциклирование могут снизить усталостную долговечность.
Сплав пригоден для многоцикловой и малоцикловой усталости, но необходимо тщательно учитывать температуру, окружающую среду и уровни напряжений.
