1. Ε: Ποιο είναι το πεδίο εφαρμογής του ASTM A638 και πώς εφαρμόζεται σε στρογγυλές ράβδους από κράμα με βάση το νικέλιο- όπως το Incoloy A-286, 800, 825 και 925;
A: ASTM A638είναι η τυπική προδιαγραφή για την "Καυτή-Σφυρηλάτηση και Ψυχρή-Τελειωμένη Εποχή-Σκληρύνσεις ράβδων, ράβδων και σφυρηλατητών από ανοξείδωτο χάλυβα και κράμα νικελίου." Καλύπτει συγκεκριμένα υλικά που μπορούν να ενισχυθούν με θερμικές επεξεργασίες σκλήρυνσης με κατακρήμνιση (ηλικία-σκλήρυνση). Ενώ ο τίτλος του προτύπου αναφέρεται σε ανοξείδωτο χάλυβα, περιλαμβάνει πολλά υπερκράματα με βάση το νικέλιο-που αντλούν την αντοχή τους σε υψηλή-θερμοκρασία από την ελεγχόμενη καθίζηση των διαμεταλλικών φάσεων.
Τα κράματα που παρέχονται συνήθως σύμφωνα με το ASTM A638 περιλαμβάνουν:
A-286 (UNS S66286): Ένα κράμα σιδήρου-νικελίου-χρωμίου με προσθήκες μολυβδαινίου, τιτανίου και αλουμινίου. Ενισχύεται από την κατακρήμνιση γάμμα (Ni3(Al,Ti)) και χρησιμοποιείται ευρέως για συνδετήρες υψηλής θερμοκρασίας, εξαρτήματα στροβίλου και μέρη κινητήρα τζετ που απαιτούν αντοχή έως 1300 βαθμούς F (700 μοίρες).
Incoloy 800 (UNS N08800): Ενώ το Incoloy 800 είναι κατά κύριο λόγο ένα στερεό-κράμα ενισχυμένο με διάλυμα, μερικές φορές παρέχεται σύμφωνα με το ASTM A638 όταν καθορίζεται στην σκληρυνόμενη κατά ηλικία-κατάσταση. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το Incoloy 800 δεν σκληραίνει από την κατακρήμνιση-. η ηλικία-σκληρυνόμενη παραλλαγή είναι συνήθωςIncoloy 800Hή800 HT, τα οποία έχουν ελεγχόμενη περιεκτικότητα σε άνθρακα και μπορούν να αναπτύξουν κάποια ενίσχυση των βροχοπτώσεων.
Incoloy 825 (UNS N08825): Ένα κράμα νικελίου-σιδήρου-χρωμίου με προσθήκες μολυβδαινίου, χαλκού και τιτανίου. Το Incoloy 825 είναι-σκληρυνόμενο κατά την κατακρήμνιση και μπορεί να σκληρυνθεί με ηλικία-για να επιτευχθούν βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής- αντοχής σε διαβρωτικά περιβάλλοντα.
Incoloy 925 (UNS N09925): Ειδικά σχεδιασμένο ως σκληρυνόμενη έκδοση του Alloy 825 κατά την κατακρήμνιση-, το Incoloy 925 υφίσταται θερμική επεξεργασία για να επιτύχει υψηλές αντοχές απόδοσης (συνήθως 110–130 ksi) διατηρώντας παράλληλα εξαιρετική αντοχή σε ρωγμές από διάβρωση λόγω καταπόνησης σουλφιδίου και περιβάλλοντα ξινού αερίου.
Το ASTM A638 επιβάλλει απαιτήσεις για τη χημική σύνθεση, τις ιδιότητες εφελκυσμού (τόσο στις συνθήκες επεξεργασίας του διαλύματος-και τις συνθήκες παλαίωσης), το μέγεθος των κόκκων και τις μη καταστροφικές δοκιμές. Η προδιαγραφή επιτρέπει τόσο τις ζεστές-επεξεργασμένες όσο και τις κρύες-μορφές τελικού προϊόντος, με στρογγυλές ράβδους που διατίθενται συνήθως σε διαμέτρους που κυμαίνονται από μικρά μεγέθη ράβδων (λιγότερο από 1 ίντσα) έως μεγάλο απόθεμα ράβδων άνω των 8 ιντσών, ανάλογα με το συγκεκριμένο κράμα και τις δυνατότητες του μύλου.
2. Ε: Ποια είναι τα ξεχωριστά χαρακτηριστικά και οι τυπικές εφαρμογές κάθε κατηγορίας Incoloy-A-286, 800, 825 και 925-όταν παρέχεται ως στρογγυλή ράβδος ή ράβδος σύμφωνα με το ASTM A638;
A:Καθένα από αυτά τα κράματα με βάση το νικέλιο- προσφέρει έναν μοναδικό συνδυασμό μηχανικών ιδιοτήτων, αντοχής στη διάβρωση και θερμικής σταθερότητας. Η κατανόηση αυτών των διακρίσεων είναι απαραίτητη για την επιλογή του κατάλληλου υλικού για μια δεδομένη βιομηχανική εφαρμογή.
A-286 (UNS S66286):Αυτό το κράμα είναι ένα υπερκράμα{0}}με βάση το σίδηρο που περιέχει περίπου 25% νικέλιο, 15% χρώμιο, με μολυβδαίνιο, τιτάνιο και αλουμίνιο. Η κατακρήμνιση-σκληρύνεται μέσω μιας επεξεργασίας γήρανσης δύο-σταδίων για να επιτευχθούν αντοχές απόδοσης 90–110 ksi ή υψηλότερες. Το A{10}}286 παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή σε ερπυσμό και αντοχή στην οξείδωση έως και 700 μοίρες. Οι συνήθεις εφαρμογές για στρογγυλές ράβδους και ράβδους A-286 περιλαμβάνουν:εξαρτήματα κινητήρα αεριοστροβίλου(πτερύγια τουρμπίνας, δίσκοι και άξονες),συνδετήρες υψηλής-θερμοκρασίας(μπουλόνια, παξιμάδια και καρφιά για εφαρμογές αεροδιαστημικής και αυτοκινητοβιομηχανίας),εξαρτήματα μετακαυστήρα, καιανταλλακτικά υπερσυμπιεστήγια κινητήρες-υψηλών επιδόσεων.
Incoloy 800 (UNS N08800) και 800H/800HT:Αυτά τα κράματα περιέχουν περίπου 32–35% νικέλιο και 19–23% χρώμιο, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση, την ενανθράκωση και τη διάβρωση σε υψηλή{4} θερμοκρασία. Το Incoloy 800 είναι ενισχυμένο με στερεό-διάλυμα και χρησιμοποιείται συνήθως σε κατάσταση ανόπτησης. Οι παραλλαγές "H" και "HT" έχουν ελεγχόμενη περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,05–0,10%) και λεπτότερες δομές κόκκων για ενίσχυση της αντοχής σε ρήξη ερπυσμού. Σύμφωνα με το ASTM A638, αυτά τα κράματα μπορούν να προσδιορίζονται για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή{13} αντοχή σε θερμοκρασία με αντοχή στη διάβρωση. Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:σωληνώσεις και σωληνώσεις εναλλάκτη θερμότητας(όταν παρέχεται ως ράβδος για φλάντζες και εξαρτήματα),εξαρτήματα κλιβάνου, σωλήνες αναμόρφωσης πετροχημικών, καιεξαρτήματα πυρηνικής γεννήτριας ατμού.
Incoloy 825 (UNS N08825):Με 38–46% νικέλιο, 19,5–23,5% χρώμιο, συν μολυβδαίνιο, χαλκό και τιτάνιο, το Incoloy 825 προσφέρει εξαιρετική αντοχή στα αναγωγικά και οξειδωτικά οξέα, ιδιαίτερα στα θειικά και φωσφορικά οξέα. Ενώ χρησιμοποιείται συχνά σε κατάσταση ανόπτησης διαλύματος-, μπορεί να σκληρυνθεί με καθίζηση-για να επιτευχθεί βελτιωμένη αντοχή. Οι αιτήσεις για τις στρογγυλές ράβδους Incoloy 825 περιλαμβάνουν:άξονες αντλίας και στελέχη βαλβίδωνστη χημική επεξεργασία,συνδετήρες για σέρβις με οξύ, Εργαλεία κάτω οπών για φρεάτια όξινου αερίου, καιεξαρτήματα στις εργασίες αποξήρωσης.
Incoloy 925 (UNS N09925):Αυτό το κράμα είναι ουσιαστικά μια-σκληρυνόμενη έκδοση του κράματος 825 με κατακρήμνιση, με προσθήκες τιτανίου και αλουμινίου που επιτρέπουν τη σκλήρυνση-για την απόδοση αντοχών άνω των 110 ksi (760 MPa). Διατηρεί την εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση του Alloy 825 ενώ προσφέρει σημαντικά υψηλότερες μηχανικές ιδιότητες. Οι τυπικές εφαρμογές για τις στρογγυλές ράβδους Incoloy 925 περιλαμβάνουν:περίβλημα κάτω τρύπας και σωλήναςγια περιβάλλοντα όξινου αερίου (H2S/CO2),συνδετήρες υψηλής- αντοχήςγια υποθαλάσσιες και υπεράκτιες εφαρμογές,άξονες αντλίας και εξαρτήματα βαλβίδωνπου απαιτεί τόσο αντοχή στη διάβρωση όσο και υψηλή αντοχή, καιυλικό εναλλάκτη θερμότηταςσε επιθετική χημική υπηρεσία.
3. Ε: Ποιες διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας καθορίζονται στο ASTM A638 για αυτά τα κράματα με βάση το νικέλιο-και πώς επηρεάζουν τις μηχανικές ιδιότητες των στρογγυλών ράβδων;
A:Τα πρωτόκολλα θερμικής επεξεργασίας σύμφωνα με το ASTM A638 διαφέρουν ανάλογα με το κράμα, αλλά γενικά ακολουθούν μια διαδικασία δύο- σταδίων:ανόπτηση διαλύματοςακολουθούμενη απόσκλήρυνση με καθίζηση (γήρανση). Οι συγκεκριμένες θερμοκρασίες και οι διάρκειες είναι κρίσιμες για την επίτευξη των επιθυμητών μηχανικών ιδιοτήτων.
Για το A-286 (UNS S66286):
Η τυπική θερμική επεξεργασία ανά ASTM A638 αποτελείται από:
ανόπτηση διαλύματος:1800 βαθμοί F (982 βαθμοί ) για τουλάχιστον 1 ώρα, ακολουθούμενη από γρήγορη ψύξη (λάδι ή νερό)
Σκλήρυνση κατά την καθίζηση (γήρανση):1325 βαθμοί F (718 βαθμοί ) για 16 ώρες, ακολουθούμενη από ψύξη αέρα
Αυτή η επεξεργασία αποδίδει τυπικές ιδιότητες: Αντοχή σε εφελκυσμό 130–160 ksi, αντοχή διαρροής 90–110 ksi, επιμήκυνση 15–25% και σκληρότητα 30–35 HRC. Η θεραπεία γήρανσης κατακρημνίζει τα πρωταρχικά σωματίδια γάμμα (Ni3(Al,Ti)), τα οποία χρησιμεύουν ως εμπόδια στην κίνηση της εξάρθρωσης, αυξάνοντας δραματικά την αντοχή ενώ διατηρούν την επαρκή ολκιμότητα.
Για το Incoloy 825 και 925:
Incoloy 825 (UNS N08825):Τυπικά παρέχεται σε κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα- στους 1700–1900 βαθμούς F (925–1040 μοίρες ) που ακολουθείται από γρήγορη ψύξη. Όταν απαιτείται σκλήρυνση της ηλικίας-, χρησιμοποιείται μια διαδικασία γήρανσης δύο- σταδίων, συνήθως στους 1350 βαθμούς F (732 βαθμούς ) για 8 ώρες ακολουθούμενη από 1150 βαθμούς F (621 μοίρες ) για 8 ώρες και μετά ψύξη με αέρα. Αυτό αποδίδει αντοχές εφελκυσμού 100–120 ksi και αντοχές διαρροής 70–90 ksi σε κατάσταση παλαίωσης.
Incoloy 925 (UNS N09925):Απαιτεί μια πιο ελεγχόμενη σειρά γήρανσης: ανόπτηση του διαλύματος στους 1800 βαθμούς F (982 βαθμούς) για 30 λεπτά, σβήσιμο με νερό, μετά ωρίμανση στους 1350 βαθμούς F (732 βαθμούς) για 8 ώρες, ψύξη στον κλίβανο στους 1150 βαθμούς F (621 μοίρες), διατήρηση για 8 ώρες και μετά ψύξη στον αέρα. Αυτό παράγει αντοχές διαρροής 110–130 ksi, αντοχές εφελκυσμού 150–170 ksi και επιμηκύνσεις 15–25%, καθιστώντας το το υψηλότερο-κράμα αντοχής μεταξύ αυτής της ομάδας.
Για Incoloy 800 Series:
Το Incoloy 800 χρησιμοποιείται κυρίως σε κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα-και συνήθως δεν υφίσταται σκλήρυνση με καθίζηση. Ωστόσο, όταν καθορίζεται στο ASTM A638 για σκληρυνόμενες κατά την ηλικία εφαρμογές, στις παραλλαγές 800H/800HT μπορεί να δοθεί "σταθεροποιητική ανόπτηση" στους περίπου 2100 βαθμούς F (1150 μοίρες ) που ακολουθείται από ταχεία ψύξη για να επιτευχθεί μια δομή χονδρόκοκκου που ενισχύει την αντοχή ρήξης ερπυσμού.
Η επιλογή της θερμικής επεξεργασίας επηρεάζει άμεσα την απόδοση του υλικού. Η υπερ-γήρανση (υπερβολικός χρόνος ή θερμοκρασία) μπορεί να οδηγήσει σε τραχύτητα των ιζημάτων, με αποτέλεσμα μειωμένη αντοχή. Αντίθετα, η υπο-γήρανση μπορεί να οδηγήσει σε ατελή κατακρήμνιση, αποτυχία επίτευξης των καθορισμένων μηχανικών ιδιοτήτων.
4. Ε: Πώς συγκρίνονται οι μηχανικές ιδιότητες αυτών των στρογγυλών ράβδων από κράμα με βάση το νικέλιο-και ποιοι παράγοντες θα πρέπει να καθοδηγούν την επιλογή υλικού για εφαρμογές υψηλής-αντοχής έναντι διάβρωσης-;
A:Η επιλογή μεταξύ των A-286, Incoloy 800, 825 και 925 για εφαρμογές στρογγυλής ράβδου απαιτεί εξισορρόπηση της μηχανικής αντοχής, της αντίστασης στη διάβρωση και της θερμοκρασίας λειτουργίας. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τις τυπικές μηχανικές ιδιότητες σε κατάσταση σκληρύνσεως λόγω ηλικίας:
| Κράμα | Αντοχή εφελκυσμού (ksi) | Ισχύς απόδοσης (ksi) | Επιμήκυνση (%) | Σκληρότητα (HRC) |
|---|---|---|---|---|
| A-286 | 130–160 | 90–110 | 15–25 | 30–35 |
| Incoloy 800 | 80–100 (ανοπτημένα) | 35–55 (ανοπτημένα) | 30–50 | Δεν ισχύει |
| Incoloy 825 | 100–120 | 70–90 | 25–35 | 20–25 |
| Incoloy 925 | 150–170 | 110–130 | 15–25 | 30–38 |
Οδηγίες για την επιλογή υλικού:
Υψηλή-Ισχύς θερμοκρασίας (έως 1300 βαθμοί F / 700 βαθμοί ):Το A-286 είναι η προτιμώμενη επιλογή. Ο συνδυασμός της αντοχής σε εφελκυσμό υψηλής θερμοκρασίας, της αντίστασης σε ερπυσμό και της αντοχής στην οξείδωση το καθιστά πρότυπο για συνδετήρες αεροδιαστημικής, υλικό στροβίλου και εξαρτήματα υπερσυμπιεστή αυτοκινήτου. Το Incoloy 800 είναι κατάλληλο για εφαρμογές σε υψηλές θερμοκρασίες έως και 1800 βαθμούς F (982 βαθμοί ) όπου η μέτρια αντοχή είναι αποδεκτή, κυρίως για δομικά εξαρτήματα και όχι για μέρη με υψηλή καταπόνηση.
Αντοχή στη διάβρωση με μέτρια αντοχή:Το Incoloy 825 είναι το υλικό επιλογής για εφαρμογές χημικής επεξεργασίας όπου απαιτείται αντοχή στα θειικά, φωσφορικά και νιτρικά οξέα. Προσφέρει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε σκασίματα και ρωγμές, ιδιαίτερα σε περιβάλλοντα-που περιέχουν χλώριο. Η αντοχή του είναι επαρκής για τους περισσότερους άξονες αντλίας, στελέχη βαλβίδων και συνδετήρες σε διαβρωτική λειτουργία.
Αντοχή στη διάβρωση με υψηλή αντοχή:Το Incoloy 925 γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ-ανθεκτικών στη διάβρωση κραμάτων και υλικών υψηλής- αντοχής. Για εργαλεία πετρελαίου και φυσικού αερίου κάτω από τρύπες, υποθαλάσσιους συνδετήρες και εξοπλισμό χημικής επεξεργασίας υψηλής Το A-286, αν και είναι ισχυρό, δεν προσφέρει το ίδιο επίπεδο αντοχής στη διάβρωση σε περιβάλλοντα όξινου αερίου (H2S).
Θεωρήσεις κόστους:Το Incoloy 800 είναι γενικά η πιο οικονομικά-οικονομική επιλογή, κατάλληλη για εφαρμογές μέτριας-διάβρωσης και υψηλών-θερμοκρασιών όπου η υψηλή αντοχή δεν είναι κρίσιμη. Το A-286 πέφτει στο μεσαίο-εύρος, ενώ τα Incoloy 825 και 925 έχουν υψηλότερες τιμές λόγω της περιεκτικότητάς τους σε νικέλιο και των εξειδικευμένων πρακτικών τήξης. Για εφαρμογές που απαιτούν τόσο υψηλή αντοχή όσο και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, το Incoloy 925 προσφέρει την καλύτερη πρόταση αξίας σε σύγκριση με εναλλακτικές λύσεις υψηλότερου κράματος όπως το κράμα C-276 ή το Inconel 718 σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα σέρβις με ξινό.
5. Ε: Ποια στοιχεία κατασκευής και επεξεργασίας είναι κρίσιμα κατά την κατασκευή στρογγυλών ράβδων και ράβδων αυτών των κραμάτων με βάση το νικέλιο-για εξαρτήματα τελικής-χρήσης;
A:Η κατασκευή στρογγυλών ράβδων από κράμα με βάση το νικέλιο{{0} σε τελικά εξαρτήματα-με μηχανική κατεργασία, σφυρηλάτηση ή συγκόλληση-απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή στα μοναδικά χαρακτηριστικά κάθε κράματος.
Θέματα μηχανικής κατεργασίας:
Αυτά τα κράματα με βάση{0}}νικέλιο θεωρούνται γενικά δύσκολα στη μηχανική επεξεργασία λόγω της υψηλής αντοχής, του ρυθμού σκλήρυνσης{1}}και της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας. Οι βασικές συστάσεις περιλαμβάνουν:
Εργαλεία:Χρησιμοποιήστε εργαλεία καρβιδίου με αιχμηρές, θετικές-γεωμετρίες τσουγκράνας για να ελαχιστοποιήσετε τη σκλήρυνση της εργασίας
Επιφανειακές Ταχύτητες:Για το A-286 και το Incoloy 925, οι ταχύτητες επιφάνειας 50–100 SFM είναι τυπικές. για τα Incoloy 800 και 825, είναι αποδεκτές ταχύτητες 80–150 SFM
Ψυκτικό:Το ψυκτικό υψηλής-πίεσης είναι απαραίτητο για τη διαχείριση της παραγωγής θερμότητας και την πρόληψη της φθοράς του εργαλείου
Ακαμψία:Οι ρυθμίσεις του μηχανήματος πρέπει να είναι άκαμπτες για να αποτρέπεται η φλυαρία, η οποία μπορεί να επιταχύνει τη σκλήρυνση της εργασίας
Σφυρηλάτηση:
Και τα τέσσερα κράματα μπορούν να σφυρηλατηθούν εν θερμώ, αλλά τα εύρη θερμοκρασίας ποικίλλουν:
A-286:Εύρος θερμοκρασίας σφυρηλάτησης 1800–2100 βαθμών F (982–1149 βαθμών), με τελικό φινίρισμα πάνω από 1800 βαθμούς F για αποφυγή ρωγμών
Incoloy 800:Εύρος σφυρηλάτησης 1700–2100 βαθμούς F (927–1149 μοίρες), με γρήγορη ψύξη μετά το σφυρηλάτηση
Incoloy 825/925:Εύρος σφυρηλάτησης 1750–2150 μοίρες F (954–1177 μοίρες ), με ανόπτηση μετά την{4}}σφυρηλάτηση που απαιτείται για την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση
Μετά τη σφυρηλάτηση, τα συστατικά πρέπει να ανόπτονται με διάλυμα για να διαλυθούν τυχόν ιζήματα που σχηματίστηκαν κατά την ψύξη και για να αποκατασταθεί η ολκιμότητα και η αντίσταση στη διάβρωση.
Συγκόλληση:
Η συγκόλληση αυτών των κραμάτων απαιτεί σωστή επιλογή μετάλλου πλήρωσης και έλεγχο εισόδου θερμότητας:
A-286:Χρησιμοποιήστε αντίστοιχο υλικό πλήρωσης (A-286) για εφαρμογές υψηλής- θερμοκρασίας. απαιτούν γήρανση μετά τη συγκόλληση για την αποκατάσταση των ιδιοτήτων
Incoloy 800:Χρησιμοποιήστε μέταλλα πλήρωσης ERNiCr-3 ή ERNiFeCr-2. δεν απαιτείται συνήθως θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση
Incoloy 825/925:Χρησιμοποιήστε πληρωτικό ERNiFeCr-1 (INCOLOY® 65). για το 925, η ανόπτηση και η γήρανση διαλύματος μετά τη συγκόλληση είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της αντοχής
Διασφάλιση Ποιότητας και Δοκιμές:
Το ASTM A638 απαιτεί ειδική δοκιμή για την επαλήθευση της συμμόρφωσης:
Δοκιμή εφελκυσμού:Τόσο οι συνθήκες επεξεργασίας του διαλύματος-και οι συνθήκες παλαιότητας πρέπει να πληρούν συγκεκριμένες ιδιότητες
Δοκιμή σκληρότητας:Τυπικά εκτελείται σε ηλικιωμένη κατάσταση
Μη καταστροφικές δοκιμές:Η εξέταση υπερήχων ή δινορευμάτων μπορεί να καθοριστεί για κρίσιμες εφαρμογές
Προσδιορισμός μεγέθους κόκκου:Για το A-286 και το Incoloy 925, οι απαιτήσεις μεγέθους κόκκου εξασφαλίζουν σταθερές μηχανικές ιδιότητες
Για τους τελικούς-χρήστες, η προμήθεια πιστοποιημένου υλικού ASTM A638- από μύλους με καθιερωμένα συστήματα ποιότητας διασφαλίζει την ιχνηλασιμότητα και τη συμμόρφωση με τα βιομηχανικά πρότυπα. Δεδομένης της υψηλής αξίας και της κρίσιμης φύσης των εφαρμογών-που κυμαίνονται από συνδετήρες αεροδιαστημικής έως εργαλεία πετρελαιοπηγών κάτω από τρύπες - οι πιστοποιήσεις υλικών που τεκμηριώνουν τις θερμικές αναλύσεις, τις μηχανικές ιδιότητες και τους κύκλους θερμικής επεξεργασίας αποτελούν βασικά στοιχεία των προδιαγραφών προμηθειών.
