1) Требование к содержанию углерода в Inconel 601
Стандартный предел содержания углерода для Inconel 601 составляет:
Максимум 0,10% C (согласно ASTM B168/B166)
Многие производители предлагают версии LC (низкоуглеродистые) с содержанием C менее или равным 0,05 % или менее или равным 0,03 % C для повышения устойчивости к высоким-температурам.
Это значительно ниже, чем содержание углерода в обычных нержавеющих сталях, что отражает основное применение Inconel 601 в области высоко-окисления и коррозионной стойкости, а не повышения прочности за счет углеродистой закалки.
2) Почему низкий уровень выбросов углерода имеет решающее значение для Inconel 601
Основные причины ограничения содержания углерода в Inconel 601 заключаются в следующем:
а) Предотвращение осаждения карбида хрома
При высоких температурах (обычно выше 600–800 градусов) углерод может реагировать с хромом с образованием карбидов хрома (например, M₂₃C₆) вдоль границ зерен.
Это приводит к:
Обеднение хрома в области границы зерна-
Сниженная способность образовывать и поддерживать защитный слой оксида Cr₂O₃.
Повышенная подверженность межкристаллитной коррозии (IGC)
Повышенная склонность к межкристаллитному коррозионному растрескиванию под напряжением (IGSCC).
Поскольку Inconel 601 зависит от высокого содержания хрома (~ 21–25%) для обеспечения устойчивости к окислению и коррозии, любое уменьшение содержания хрома на границах зерен значительно снижает производительность.
б) Предотвращение охрупчивания по границам зерен
Выделение крупных карбидов хрома на границах зерен может вызвать:
Охрупчивание по границам зерен
Снижение пластичности и вязкости при высоких температурах.
Повышенный риск термического усталостного растрескивания.
Это особенно проблематично в приложениях, включающих повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения.
в) Сохранение высоко-стойкости к окислению при высоких температурах.
Превосходная стойкость Inconel 601 к окислению обусловлена образованием сплошного, прилипшего смешанного оксидного налета Al₂O₃/Cr₂O₃. Высокое содержание углерода нарушает образование накипи за счет:
Снижение эффективного содержания Cr и Al, доступных для защиты от окисления.
Способствует образованию не-защитных оксидов
Приводит к отслаиванию оксидного слоя при термоциклировании.
Низкое содержание углерода гарантирует, что оксидная накипь останется стабильной и защитной даже при температуре до 1100 градусов.
г) Улучшенная свариваемость
Высокое содержание углерода увеличивает риск:
Растрескивание сварного шва (из-за выделения карбидов в зоне термического-воздействия, ЗТВ)
коррозия ЗТВ
Поэтому низкоуглеродистые марки Inconel 601 предпочтительны для сварки и компонентов, требующих обширного производства.
д) Повышенная устойчивость к науглероживанию.
Хотя Inconel 601 используется в условиях цементации, избыток углерода в самом сплаве может привести к:
Внутренняя цементация
Образование хрупких карбидов
Нестабильность размеров
Поддерживая низкое содержание углерода, сплав может лучше переносить поглощение углерода извне без катастрофического охрупчивания.
3) Резюме: почему Inconel 601 должен иметь низкий уровень выбросов углерода
Inconel 601 требует низкого содержания углерода главным образом для:
Предотвратите осаждение карбида хрома и избегайте истощения хрома на границах зерен.
Поддерживайте стойкость к высокотемпературному окислению-за счет сохранения защитного оксидного слоя.
Избегайте межкристаллитной коррозии и межкристаллитного коррозионного растрескивания под напряжением.
Улучшите свариваемость и уменьшите проблемы ЗТВ.
Предотвратить охрупчивание по границам зерен и сохранить ударную вязкость при термоциклировании.
Повышение устойчивости к науглероживанию при работе при высоких-температурах.
Короче говоря, низкое содержание углерода необходимо для сохранения ключевых эксплуатационных качеств сплава: стойкости к окислению, коррозионной стойкости, свариваемости и структурной стабильности при высоких-температурах.
