1) Inconel 601 süsinikusisalduse nõue
Inconel 601 standardne süsiniku piirmäär on:
Maksimaalselt 0,10% C (ASTM B168 / B166 kohta)
Paljud tootjad pakuvad LC (madala süsinikusisaldusega) versioone, mille temperatuur on kuni 0,05% C või vähem kui 0,03% C, et parandada stabiilsust kõrgel temperatuuril.
See on oluliselt madalam kui tavalistes roostevabas terases leiduv süsinikusisaldus, mis peegeldab Inconel 601 peamist rakendust kõrgel temperatuuril-oksüdatsiooni- ja korrosioonikindluses, mitte tugevuses süsiniku kõvenemise tõttu.
2) Miks on madala süsinikusisaldusega Inconel 601 jaoks kriitiline tähtsus?
Inconel 601 süsinikusisalduse piiramise peamised põhjused on järgmised:
a) Kroomkarbiidi sadestumise vältimine
Kõrgetel temperatuuridel (tavaliselt üle 600–800 kraadi) võib süsinik reageerida kroomiga, moodustades piki terade piire kroomkarbiide (nt M₂3C6).
See toob kaasa:
Kroomi vähenemine tera{0}}piiripiirkonnas
Vähendatud võime moodustada ja säilitada kaitsvat Cr₂O₃ oksiidikihti
Suurenenud vastuvõtlikkus teradevahelisele korrosioonile (IGC)
Suurenenud vastuvõtlikkus teradevahelisele pingekorrosioonipragule (IGSCC)
Kuna Inconel 601 toetub oksüdatsiooni- ja korrosioonikindluse tagamiseks oma kõrgele kroomisisaldusele (~21–25%), kahjustab kroomi kahanemine tera piiridel oluliselt jõudlust.
b) Teraviljapiiride murenemise vältimine
Jämedate kroomkarbiidide sadestumine tera piiridel võib põhjustada:
Terapiiride haprus
Vähendatud elastsus ja sitkus kõrgetel temperatuuridel
Suurenenud termilise väsimuse pragunemise oht
See on eriti problemaatiline korduvate kütte- ja jahutustsüklite puhul.
c) Kõrgel temperatuuril{0}}oksüdatsioonikindluse säilitamine
Inconel 601 suurepärane oksüdatsioonikindlus tuleneb pideva kleepuva Al2O3/Cr₂O3 segatud oksiidikatla moodustumisest. Kõrge süsinikusisaldus häirib seda katlakivi moodustumist:
Oksüdatsioonikaitseks saadaoleva tõhusa Cr ja Al vähendamine
Mitte-{0}}kaitsvate oksiidide moodustumise soodustamine
Viib oksiidikihi lõhenemiseni termilise tsükli ajal
Madal süsinikusisaldus tagab oksiidikatla püsimise stabiilsena ja kaitsva isegi temperatuuril kuni 1100 kraadi.
d) Parem keevitatavus
Kõrge süsinikusisaldus suurendab riski:
Keevisõmbluse pragunemine (karbiidi sadenemise tõttu kuumuse{0}}mõjutatud tsoonis, HAZ)
HAZ korrosioon
Inconel 601 madala süsinikusisaldusega klassid on seetõttu eelistatud keevitamisel ja ulatuslikku tootmist vajavate komponentide jaoks.
e) Suurenenud vastupidavus karboniseerumisele
Kuigi Inconel 601 kasutatakse karburiseerivates keskkondades, võib sulamis endas sisalduv liigne süsinik põhjustada:
Sisemine karburiseerimine
Haprate karbiidide teke
Mõõtmete ebastabiilsus
Hoides süsiniku kogust madalal, talub sulam paremini välist süsiniku kogumist ilma katastroofilise rabeduseta.
3) Kokkuvõte: Miks peab Inconel 601 olema madala süsinikusisaldusega?
Inconel 601 nõuab madalat süsinikusisaldust peamiselt selleks, et:
Vältige kroomkarbiidi sadenemist ja vältige kroomi ammendumist terade piiridel
Säilitage oksüdatsioonikindlus kõrgel{0}}temperatuuril, säilitades kaitsva oksiidikatla
Vältige teradevahelist korrosiooni ja teradevahelist pingekorrosiooni pragunemist
Parandage keevitatavust ja vähendage HAZ-i probleeme
Vältige terade piiride murenemist ja säilitage tugevus termilise tsükli ajal
Suurendage vastupidavust karboniseerumisele kõrgel{0}}temperatuuril töötades
Lühidalt öeldes on madal süsinikusisaldus oluline sulami peamiste jõudlusomaduste säilitamiseks: oksüdatsioonikindlus, korrosioonikindlus, keevitatavus ja kõrgel temperatuuril{0}}stabiilne struktuur.
