Inconel 625 vs Hastelloy C276 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

Ingenieure, Beschaffungsmanager und Fertigungsplaner wählen häufig zwischen Inconel 625 und Hastelloy C-276, wenn ein Design eine korrosionsbeständige, hochleistungsfähige Nickellegierung erfordert. Die Entscheidung balanciert typischerweise die Korrosionsbeständigkeit (einschließlich Widerstand gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und chemischen Angriff) gegen Festigkeit, Schweißbarkeit, Verfügbarkeit und Kosten. In Einsatzumgebungen, die von der chemischen Verarbeitung bis zur Marine- und Luftfahrt reichen, besteht das Auswahldilemma oft aus „maximaler Korrosionsbeständigkeit vs. optimaler mechanischer Leistung und Verarbeitbarkeit“.

Der primäre metallurgische Unterschied zwischen diesen beiden Legierungen ist ihre Legierungsstrategie: die eine betont die nickelbasierte Festigkeitssteigerung durch Festkörperlösung mit Niob-Zusätzen (Inconel 625), während die andere einen höheren Gehalt an Molybdän und Wolfram betont, um die Korrosionsbeständigkeit in aggressiven chemischen Umgebungen zu erhöhen (Hastelloy C-276). Da dieser Unterschied viele nachgelagerte Eigenschaften (mechanische Eigenschaften, Korrosionsverhalten, Fertigungseigenschaften) beeinflusst, werden die beiden Legierungen häufig für Komponenten in rauen Einsatzbedingungen verglichen.

1. Standards und Bezeichnungen

Wichtige Standards und gängige Bezeichnungen für jede Legierung umfassen Industriespezifikationen und UNS-Nummern:

• Inconel 625
• UNS: N06625
• Gängige ASTM/ASME: ASTM B443 (für gewalzte Produkte), ASTM B443/B444 für Blech/Platte/Band/Schmiedeteile; ASME-Dampfkessel- und Druckbehältercode-Referenzen, soweit zutreffend.
• EN/JIS/GB-Äquivalente: Keine direkte 1:1 EN-Standardnummer; oft in Lieferantendatenblättern quergelesen.

• Kategorie: Nickelbasierte Legierung (häufig als Hochleistungslegierung und nicht als rostfreier Stahl behandelt).

• Hastelloy C-276

• UNS: N10276
• Gängige ASTM/ASME: ASTM B622 (für korrosionsbeständige gewalzte Formen und Rohre), ASTM B619/B626 für andere Produktformen.
• EN/JIS/GB-Äquivalente: Wie bei vielen proprietären Ni-Legierungen sind direkte EN-Nummern begrenzt; werden gemäß Materialspezifikation verwendet.
• Kategorie: Nickelbasierte korrosionsbeständige Legierung (häufig zusammen mit Hochleistungs-Korrosionslegierungen gruppiert).

Beide sind nickelbasierte Legierungen und keine Kohlenstoffstähle, rostfreien Stähle, Werkzeugstähle oder HSLA-Qualitäten.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Nachfolgend ist eine kompakte Übersicht über typische Zusammensetzungsbereiche dargestellt. Die Werte sind repräsentative typische Bereiche (Gew.-%) aus Lieferantendatenblättern und Standards; immer spezifische Mill-Zertifikate für die Beschaffung überprüfen.

Element	Inconel 625 (typischer Gew.-%)	Hastelloy C-276 (typischer Gew.-%)
C	≤ 0.10	≤ 0.02
Mn	≤ 0.50	≤ 0.50
Si	≤ 0.50	≤ 0.08
P	≤ 0.015	≤ 0.03
S	≤ 0.015	≤ 0.02
Cr	20–23	15.5–17.5
Ni	Rest (~58)	Rest (~57)
Mo	8–10	15–17
V	—	—
Nb (+Ta)	3.0–4.2	≤ 0.5
Ti	≤ 0.40	≤ 0.2
B	≤ 0.006	≤ 0.01
N	≤ 0.05	≤ 0.05
W	—	3.5–4.5
Fe	≤ 5	~4–7

Wie die Legierung das Verhalten beeinflusst - Nickel (Ni) ist die Basismatrix, die Duktilität und Widerstand gegen viele korrosive Medien bietet. - Chrom (Cr) bietet allgemeine Oxidations- und Passivierungsfähigkeit. - Molybdän (Mo) und Wolfram (W) verbessern dramatisch den Widerstand gegen lokale Korrosion (Lochfraß, Spalt) und den Widerstand gegen reduzierende Säuren; ein höherer Mo+W-Gehalt in C-276 bietet überlegenen Widerstand in vielen aggressiven chemischen Umgebungen. - Niobium (Nb) und Tantal (Ta) in Inconel 625 tragen zur starken Festkörperlösung und Stabilisierung gegen bestimmte Ausfällungen bei, was die Hochtemperaturfestigkeit und Kriechbeständigkeit verbessert. - Niedriger Kohlenstoff in C-276 minimiert die Karbidausfällung und interkristalline Angriffe in geschweißten oder sensibilisierten Bedingungen.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

Mikrostruktur (wie gefertigt und nach typischer thermischer Verarbeitung) - Beide Legierungen sind im wesentlichen einkristalline nickelbasierte Festkörperlösungen im geglühten Zustand. Sie verlassen sich nicht auf martensitische Umwandlungen wie Stähle; stattdessen stammen ihre Eigenschaften aus der Festkörperlösung und, für Inconel 625, der kontrollierten Clusterbildung/Ausfällung von Nb-reichen Phasen, wenn sie gealtert werden. - Inconel 625: überwiegend kubische Flächenzentrierte (FCC) Ni-Matrix mit Cr, Mo und Nb in Festkörperlösung. Unter bestimmten Alterungs-/thermischen Einflüssen können kleine Nb-reiche (γ″/δ-ähnliche) oder Karbide entstehen, wenn sie über längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt sind; jedoch ist N06625 so formuliert, dass es schädlichen Phasenausfällungen widersteht und wird normalerweise im geglühten Zustand verwendet. - Hastelloy C-276: FCC Ni-Matrix mit höherem Mo und W in Lösung. Es ist hochgradig resistent gegen intermetallische Ausfällungen und Karbidbildung, wenn es im standardmäßig geglühten Zustand verwendet wird; jedoch kann eine längere Hochtemperatureinwirkung dennoch Phasen an den Korngrenzen in Extremen verursachen.

Reaktion auf Wärmebehandlung und typische Verarbeitungswege - Keine der Legierungen profitiert von herkömmlichen Abschreck- und Anlaszyklen wie Stähle. Die Lösungsglühen (z. B. Erhitzen auf eine bestimmte Homogenisierungstemperatur und schnelles Abkühlen) wird verwendet, um alle Ausfällungen aufzulösen und die Korrosionsbeständigkeit nach der Fertigung/Schweißung wiederherzustellen. - Thermo-mechanische Verarbeitung (Warmbearbeitung) kontrolliert die Korngröße und beeinflusst die Zähigkeit; beide Legierungen reagieren auf kontrollierte Warmbearbeitung, gefolgt von Glühen. - Normalisieren ist im stählernen Sinne nicht anwendbar. Für ausfällungshärtbare Ni-Legierungen wird eine spezialisierte Alterung verwendet; Inconel 625 ist nicht primär eine ausfällungshärtende Legierung, kann jedoch einige altersbedingte Festigkeitssteigerungen zeigen — typischerweise wird es in geglühtem Zustand für die beste Korrosionsbeständigkeit geliefert.

4. Mechanische Eigenschaften

Typisches mechanisches Verhalten bei Raumtemperatur (geglühter Zustand). Geben Sie diese als qualitative/typische Bereiche an — bestätigen Sie die Mill-Zertifikate für das Design.

Eigenschaft	Inconel 625 (geglüht, typisch)	Hastelloy C-276 (geglüht, typisch)
Zugfestigkeit (UTS)	Mäßig bis hoch (gewöhnlich im oberen MPa-Bereich für Ni-Legierungen)	Mäßig (generell ähnlicher Bereich, aber oft etwas niedriger als 625)
Streckgrenze (0,2% Offset)	Relativ hoch für eine Korrosionslegierung (Festkörperlösung + Nb)	Niedriger als 625 im geglühten Zustand
Dehnung (%)	Gute Duktilität (typischerweise hohe Dehnung)	Gute bis ausgezeichnete Duktilität
Schlagzähigkeit	Gute Zähigkeit bei Umgebungstemperatur; behält Duktilität	Gute Zähigkeit und Duktilität; empfindlich gegenüber Fertigungsfehlern
Härte	Mäßig (weich im Vergleich zu gehärteten Stählen)	Mäßig

Interpretation - Inconel 625 zeigt typischerweise eine höhere Streck-/Zugfestigkeit im Vergleich zu Hastelloy C-276, da seine Legierung (insbesondere Nb/Ta und das Festkörperlösungsdesign) die Festigkeit betont und gleichzeitig die Korrosionsleistung beibehält. - Hastelloy C-276 betont maximale Korrosionsbeständigkeit (Mo + W) und ist daher im geglühten Zustand tendenziell etwas weniger stark, bleibt jedoch duktil und zäh für typische Fertigungsoperationen.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit ist für beide Legierungen im Vergleich zu vielen rostfreien Stählen ausgezeichnet, aber es gibt wichtige Unterschiede.

Faktoren: - Niedriger Kohlenstoff in C-276 reduziert die Karbidausfällung und das Risiko der interkristallinen Korrosion im Schweiß-HAZ. - Inconel 625 ist bekannt für seine ausgezeichnete Schweißbarkeit, den minimalen Bedarf an Nachschweißwärmebehandlung und die Robustheit gegen Schweißrisse aufgrund seines hohen Nickelgehalts und der Festkörperstärkung.

Nützliche Schweißbarkeitsindizes (qualitative Verwendung) - Die Kohlenstoffäquivalentformel für Stähle (Beispiel) kann verwendet werden, um die Härtbarkeit zu schätzen: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Ein umfassenderer Parameter: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretation (qualitativ) - Diese Formeln sind auf Stähle zugeschnitten und sind nicht direkt quantitativ für Ni-Legierungen, aber sie veranschaulichen, dass Elemente wie Nb und Mo die Metrik für die Anfälligkeit für schweißbedingte Risse oder Härtung in Stählen erhöhen. Für Ni-Legierungen bedeutet der hohe Ni-Gehalt und die von Natur aus niedrige Härtbarkeit, dass beide Legierungen beim Schweißen sehr nachsichtig sind. - Beste Praxis: Verwenden Sie passende Füllmetalle, kontrollieren Sie die Wärmezufuhr und befolgen Sie die Empfehlungen des Lieferanten. Inconel 625 kann typischerweise ohne Nachglühen geschweißt werden; C-276 lässt sich ebenfalls gut schweißen, aber die Auswahl des Füllmaterials und die Vermeidung von Kontamination sind wichtig.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Für nicht rostfreie Stähle sind Oberflächenschutzmaßnahmen wie Verzinkung, Lackierung oder Beschichtung Standard; für Ni-basierte Legierungen ist die intrinsische Korrosionsbeständigkeit der Designpunkt, und Oberflächenbeschichtungen werden seltener verwendet, es sei denn, aus Kosten- oder kosmetischen Gründen.
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) wird hauptsächlich für rostfreie Stähle verwendet: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Dieser Index ist nicht direkt auf Nickelbasislegierungen anwendbar; verwenden Sie ihn nur als Vergleichsmetrik für rostfreie Stähle.

Korrosionsverhalten - Hastelloy C-276 bietet überlegenen Widerstand gegen lokale Korrosion (Lochfraß, Spaltkorrosion) und allgemeine Korrosion in reduzierenden, sauren und chloridhaltigen Umgebungen aufgrund seines höheren Mo- und W-Gehalts. C-276 wird häufig für gemischte oxidierende/reduzierende chemische Umgebungen, nassen Chlor und aggressive organische Säuren spezifiziert. - Inconel 625 bietet hervorragenden Widerstand gegen eine breite Palette von korrosiven Medien, einschließlich Meerwasser, Flusssäure in bestimmten Konzentrationen und vielen anderen industriellen Medien. Sein Kompromiss aus starken mechanischen Eigenschaften und sehr guter Korrosionsbeständigkeit macht es zu einer beliebten Allzweck-Ni-Legierung. - In Anwendungen, in denen galvanische Kopplung von Bedeutung ist, sollten elektrochemische Potentialunterschiede berücksichtigt werden; Ni-Legierungen sind edler als Stähle und können die Korrosion weniger edler Metalle beschleunigen, wenn sie ohne Isolierung gekoppelt werden.

7. Verarbeitung, Zerspanbarkeit und Formbarkeit

• Zerspanbarkeit: Beide Legierungen sind schwieriger zu bearbeiten als Kohlenstoffstähle und rostfreie Stähle. Sie sind verfestigend und erzeugen hohe Wärme; Werkzeugempfehlungen umfassen starre Aufbauten, scharfe Hartmetallwerkzeuge, kontrollierte Vorschübe und hohen Kühlmittelstrom. Inconel 625 gilt als herausfordernd, aber handhabbar; C-276 lässt sich oft ähnlich oder etwas schlechter bearbeiten aufgrund des hohen Mo/W-Gehalts.
• Formbarkeit: Beide haben gute Duktilität zum Formen und Biegen im geglühten Zustand. Warmumformung ist für schwere Abschnitte üblich. Der Rückfederungseffekt kann ausgeprägter sein als bei weicheren Stählen.
• Oberflächenbearbeitung und Schleifen erfordern geeignete Schleifmittel und Kühlung; beide Legierungen reagieren gut auf elektrolytisches Polieren für korrosionskritische Oberflächen.

8. Typische Anwendungen

Inconel 625 – Typische Anwendungen	Hastelloy C-276 – Typische Anwendungen
Luftfahrtkomponenten (Triebwerksrahmen, Nachbrennerteile) und Raketentriebwerksgehäuse, wo Festigkeit + Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind	Chemische Prozessanlagen, die gemischte Korrosivstoffe, Säurerückgewinnung, Chlorierungssysteme behandeln
Marinekomponenten: Meerwassersysteme, Rohrleitungen und Flansche	Rauchgasentschwefelungsanlagen, Umweltkontrolle, chemische Reaktoren mit reduzierenden Säuren
Wärmetauscher und Druckbehälter, die hohen Temperaturen und korrosiven Atmosphären ausgesetzt sind	Abfallbehandlung, elektrochemische Prozessanlagen, Papier-/Zellstoffkorrosivströme
Befestigungen, Federn und hochbelastete geschweißte Konstruktionen, die von hoher Festigkeit und Schweißbarkeit profitieren	Tankauskleidungen, Ventile und Armaturen für aggressive chemische Verarbeitung

Auswahlbegründung - Wählen Sie Inconel 625, wenn mechanische Belastung, Temperatur und Verarbeitungsfreundlichkeit (Schweißbarkeit) entscheidend sind und gleichzeitig eine breite Korrosionsbeständigkeit gefordert wird. - Wählen Sie Hastelloy C-276, wenn der Hauptfaktor die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Chloriden, gemischten Oxidations-/Reduktionsmitteln oder hochgradig sauren/reduzierenden chemischen Umgebungen ist.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Kosten: Hastelloy C-276 kostet typischerweise mehr als Inconel 625 pro Kilogramm aufgrund des höheren Mo- und W-Gehalts und der damit verbundenen Materialkosten. Die Marktpreise variieren mit den Preisen für Rohstoffe (Mo, W, Ni).
• Verfügbarkeit: Inconel 625 wird in einer breiten Palette von Produktformen (Stange, Platte, Rohr, geschweißte Konstruktionen) hergestellt und ist weltweit hoch verfügbar. Hastelloy C-276 ist weit verbreitet, kann jedoch in weniger Standard-Mill-Formen angeboten werden und in einigen Regionen längere Lieferzeiten für große oder spezialisierte Bestellungen haben.
• Beschaffungstipp: Geben Sie die UNS-Nummer, die Produktform und den erforderlichen Mill-Testbericht (MTR) an, um Verwechslungen bei der Substitution zu vermeiden; die Preisvariation kann erheblich sein, abhängig vom Markt für Mo und Ni.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Kriterium	Inconel 625	Hastelloy C-276
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet; nachsichtig; minimal PWHT typischerweise erforderlich	Ausgezeichnet; erfordert passendes Füllmaterial und Sorgfalt, um Kontamination zu vermeiden
Festigkeit–Zähigkeit	Höhere Streck-/Zugfestigkeit im geglühten Zustand; sehr gute Zähigkeit	Gute Zähigkeit; im geglühten Zustand allgemein etwas niedrigere Festigkeit
Kosten	Niedriger (relativ) und breiter verfügbar	Höhere Kosten aufgrund von Mo/W; manchmal längere Lieferzeit

Empfehlung - Wählen Sie Inconel 625, wenn Sie eine robuste Kombination aus hoher Festigkeit, ausgezeichneter Schweißbarkeit und sehr guter Korrosionsbeständigkeit in einer breiten Palette von Umgebungen benötigen — typisch für hochbelastete, hochtemperatur- oder geschweißte Baugruppen, bei denen Verarbeitungsfreundlichkeit und mechanische Leistung Priorität haben. - Wählen Sie Hastelloy C-276, wenn die Einsatzumgebung von hochaggressivem chemischen Angriff (Chloride, gemischte oxidierende und reduzierende Mittel, organische Säuren) dominiert wird und maximale Korrosionsbeständigkeit das dominierende Erfordernis ist, selbst bei höheren Materialkosten und potenziellen Fertigungsbeschränkungen.

Letzter Beschaffungshinweis: Bestätigen Sie immer die spezifische Legierungscharge/-wärme mit den Mill-Testberichten, überprüfen Sie die erforderliche Produktform und den Wärmebehandlungszustand und berücksichtigen Sie die Lebenszykluskostenanalyse (anfängliche Materialkosten vs. Wartung/Reparatur und Lebensdauer), wenn Sie zwischen diesen beiden Hochleistungs-Nickellegierungen auswählen.