Manual de datos del ingeniero: Inconel 625: densidad, punto de fusión y propiedades físicas clave

Su guía de referencia rápida

El Inconel 625, designado como UNS N06625, es una superaleación de níquel-cromo-molibdeno de alta calidad. Fue diseñado para ofrecer un excelente rendimiento en las condiciones más exigentes del mundo.

Este material ofrece una combinación especial de alta resistencia, excelente fabricabilidad y máxima resistencia a la corrosión. Funciona bien desde temperaturas muy frías hasta altas temperaturas de hasta 980 °C (1800 °F).

Para una referencia rápida, aquí están los puntos de datos más importantes para ingenieros y diseñadores.

Propiedad	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad de Inconel 625	8,44 g/cm³	0,305 lb/pulgada³
Punto de fusión del Inconel 625	1290 - 1350 °C	2350 - 2460 °F

Este manual es un recurso completo basado en datos. Analizaremos las propiedades físicas, mecánicas y químicas detalladas que muestran el rendimiento de esta aleación.

Conocer estas características básicas es el primer paso para una buena selección y diseño de materiales. Para ingenieros y diseñadores que buscan este material de alto rendimiento, existen diversas presentaciones de Inconel 625 para satisfacer las necesidades específicas de cada proyecto.

Propiedades físicas en profundidad

Las propiedades físicas de un material son fundamentales para el análisis de ingeniería. Estos valores indican cómo se comportará una pieza bajo cargas térmicas y eléctricas, y su peso.

Para el Inconel 625, estos valores son clave para simulaciones, diseño de fabricación y predicción de su rendimiento en condiciones de servicio a alta temperatura. Los datos aquí presentados muestran valores típicos para material recocido a temperatura ambiente, salvo indicación contraria.

Esta tabla proporciona una fuente única de datos para estos cálculos vitales.

Propiedad física	Valor a temperatura ambiente (a menos que se especifique)	Importancia en la aplicación
Densidad	8,44 g/cm³ (0,305 lb/pulg³)	La densidad del Inconel 625 es clave para los cálculos de peso en usos aeroespaciales, marinos y móviles donde la masa es muy importante.
Rango de fusión (Solidus-Liquidus)	1290 - 1350 °C (2350 - 2460 °F)	Esta gama demuestra su idoneidad para el servicio a altas temperaturas y establece factores clave para la soldadura y la fundición.
Capacidad calorífica específica	410 J/kg·K (0,098 BTU/lb·°F)	Este valor afecta la cantidad de energía térmica necesaria para cambiar su temperatura, lo que impacta los modelos y análisis de calor.
Conductividad térmica de Inconel	9,8 W/m·K a 21 °C (68 °F)	Una baja conductividad térmica implica un flujo de calor deficiente. Esto es importante para el mecanizado, ya que el calor puede acumularse en la herramienta y la pieza de trabajo.
Coeficiente de expansión térmica	12,8 µm/m·°C (7,1 µin/in·°F) de 20 a 100 °C	Esto muestra cuánto crece el material cuando se calienta, un factor clave para diseñar juntas, sellos y piezas con ajuste hermético.
Resistividad eléctrica	1,29 µΩ·m a 21 °C	Su alta resistividad lo hace adecuado para algunos usos de calefacción, pero debe tenerse en cuenta en otros diseños eléctricos.

La temperatura de fusión del inconel 625 no es un punto, sino un rango. El estado sólido (1290 °C) es donde comienza la fusión, y el estado líquido (1350 °C) es donde se vuelve completamente líquido. Su comportamiento durante este cambio es complejo y se estudia en estudios recientes de solidificación en condiciones de desequilibrio .

Las características de un material no son fijas; cambian con la temperatura. Para una aleación utilizada en ajustes térmicos, conocer esto es fundamental.

La conductividad térmica del inconel, por ejemplo, aumenta con la temperatura. A 200 °C (392 °F), alcanza aproximadamente 11,5 W/m·K, y a 600 °C (1112 °F), alcanza aproximadamente 16,9 W/m·K. Esto afecta la transferencia de calor en componentes como intercambiadores de calor o sistemas de escape.

De igual manera, el coeficiente medio de expansión térmica aumenta a medida que se amplía el rango de temperatura. Para un rango de 20 °C a 400 °C, el coeficiente es de aproximadamente 14,1 µm/m·°C, y hasta 600 °C, es de aproximadamente 15,0 µm/m·°C. Estos datos son vitales para predecir los cambios de tamaño y gestionar las tensiones térmicas durante el uso.

Propiedades mecánicas clave

Mientras que las propiedades físicas definen las características térmicas y de masa, las propiedades mecánicas muestran cómo responde un material a las fuerzas físicas. Para las piezas estructurales, estos son los datos más importantes.

Las propiedades mecánicas del inconel 625 se definen por su resistencia, ductilidad y dureza. Estas suelen indicarse en estado recocido en solución, que es la forma de suministro más común y ofrece un buen equilibrio de rendimiento.

Esta tabla muestra las propiedades mecánicas típicas de Inconel 625 a temperatura ambiente.

Propiedad mecánica	Valor típico (estado recocido)
Resistencia máxima a la tracción	827 - 1034 MPa (120 - 150 ksi)
Límite elástico de Inconel 625 (compensación del 0,2 %)	414 - 760 MPa (60 - 110 ksi)
Alargamiento a la rotura	30 - 50%
Dureza	~95 HRB / ~220 HV

La resistencia máxima a la tracción (UTS) es la tensión máxima que un material puede soportar mientras se tira antes de que comience la formación de cuello.

El límite elástico del Inconel 625 suele ser el valor más crucial para el diseño estructural. Indica la tensión a la que el material comienza a deformarse. Los componentes suelen diseñarse para funcionar muy por debajo de este límite.

El alargamiento a la rotura mide la ductilidad del material. El alto alargamiento del Inconel 625 (30-50%) muestra una excelente conformabilidad y tenacidad, lo que significa que puede deformarse considerablemente antes de romperse.

Estas propiedades no son solo valores típicos; cumplen con las normas internacionales para garantizar la fiabilidad entre proveedores y usos. Por ejemplo, estos requisitos mecánicos se establecen en normas como la ASTM B446 para barras y varillas . Esto ofrece a los ingenieros una garantía de rendimiento.

Temperaturas altas y bajas

Una diferencia clave de las superaleaciones reside en su comportamiento a temperaturas extremas. El Inconel 625 ofrece un excelente rendimiento en este aspecto.

A altas temperaturas, conserva gran parte de su resistencia. A 540 °C (1000 °F), puede mantener un límite elástico muy superior a 350 MPa (50 ksi). Incluso a 870 °C (1600 °F), mantiene una resistencia útil, gracias al endurecimiento por solución sólida gracias a su contenido de molibdeno y niobio.

Esta resistencia a altas temperaturas, además de su gran resistencia a la oxidación, lo convierte en la mejor opción para sistemas de escape, antorchas y piezas de hornos.

A temperaturas muy frías, el Inconel 625 muestra una excelente tenacidad. A diferencia de muchos aceros al carbono que se vuelven frágiles con el frío, esta aleación conserva su ductilidad y resistencia, evitando roturas por fragilidad. Esto la hace ideal para tanques de almacenamiento criogénico, líneas de transferencia y piezas en el procesamiento de gas natural licuado (GNL).

Inconel 625 frente a 718

Los ingenieros a menudo deben elegir entre Inconel 625 e Inconel 718, las dos principales superaleaciones de níquel. La elección depende de las necesidades específicas del uso, ya que cada aleación se fabrica para diferentes características de rendimiento. Una comparación basada en datos ayuda a tomar la decisión correcta.

La diferencia fundamental radica en cómo ganan fuerza. Esta diferencia metalúrgica determina cada variación de rendimiento entre ellos.

La siguiente tabla desglosa las diferencias clave para orientar una decisión de ingeniería.

Característica	Inconel 625	Inconel 718	Ingeniería para llevar
Fortalecimiento primario	Solución sólida (Mo, Nb)	Endurecimiento por precipitación (Nb, Ti, Al)	El 718 se puede endurecer para obtener una resistencia mucho mayor. La resistencia del 625 está incorporada y es estable sin un tratamiento térmico complejo.
Temperatura de fusión	1290-1350 °C	1260-1336 °C	El punto de fusión ligeramente más alto del Inconel 625 proporciona una pequeña ventaja térmica, pero la mejor resistencia a altas temperaturas del 718 es a menudo el factor clave para las piezas estructurales.
Densidad de Inconel	Inconel 625 densidad: 8,44 g/cm³	Inconel 718 densidad: 8,19 g/cm³	El 718 es un poco más liviano, un factor pequeño pero quizás relevante en las matemáticas de peso aeroespacial, donde cada gramo cuenta.
Temperatura máxima de servicio.	~980 °C (1800 °F)	~700 °C (1300 °F) para mayor resistencia	El 625 es mejor en resistencia a la corrosión y oxidación a temperaturas más altas. El 718 es mejor en resistencia pura hasta su límite de temperatura de envejecimiento de ~700 °C.
Límite elástico (envejecido)	~414 MPa	~1034 MPa	Elija 718 para usos que necesitan máxima resistencia y resistencia a la fluencia, como discos de turbinas, pernos de alta resistencia y herramientas petrolíferas de fondo de pozo.
Resistencia a la corrosión	Superior	Bien	Elija 625 para una mejor resistencia a medios más corrosivos, especialmente en procesamiento químico, entornos marinos y condiciones ácidas.
Soldabilidad	Excelente	Bueno (puede agrietarse después de soldar si no se trata térmicamente adecuadamente)	El acero 625 generalmente se considera más tolerante y más fácil de soldar, lo que lo hace ideal para estructuras fabricadas complejas sin necesidad de un tratamiento térmico inmediato posterior a la soldadura.

El punto de fusión del inconel 718 es ligeramente inferior al del 625. Sin embargo, el factor crítico para su uso estructural a altas temperaturas no es la temperatura de fusión del inconel, sino la temperatura a la que mantiene su resistencia. La resistencia del inconel 718 disminuye drásticamente por encima de su temperatura de envejecimiento, de aproximadamente 700 °C.

Por el contrario, el Inconel 625, si bien tiene una resistencia base menor, mantiene mejor sus propiedades a temperaturas incluso más altas, pasando de una función basada en la resistencia a una función de resistencia a la corrosión/oxidación.

Las diferencias de rendimiento en entornos hostiles están bien documentadas. El mayor contenido de cromo y molibdeno del Inconel 625 le otorga una clara ventaja. Esto es medible, como lo demuestran estudios detallados de resistencia a la corrosión y al desgaste que comparan su comportamiento con el de otras aleaciones en condiciones adversas.

La elección es clara: para obtener la mayor resistencia por debajo de 700 °C, elija 718. Para una mejor soldabilidad y resistencia a la corrosión, especialmente a temperaturas superiores a 700 °C, elija 625.

Análisis de la composición química

Las excepcionales propiedades del material Inconel 625 no son fruto de la casualidad. Provienen directamente de una composición química cuidadosamente diseñada, donde cada elemento de aleación desempeña una función específica y sinérgica.

Comprender este vínculo entre la composición y la interpretación permite al ingeniero pasar del simple uso de datos a un verdadero conocimiento del material. Explica el porqué de las cifras.

Descifrando la fórmula

La composición nominal de Inconel 625 es una clase magistral de diseño metalúrgico.

• Níquel (Ni ≥ 58%): El níquel forma la matriz austenítica, la columna vertebral de la aleación. Proporciona tenacidad inherente, ductilidad y, lo más importante, una resistencia excepcional al agrietamiento por corrosión bajo tensión por iones cloruro, un modo de fallo común en aceros inoxidables en entornos marinos o químicos.

• Cromo (Cr 20-23%): El cromo es el principal elemento que proporciona resistencia a la oxidación y la corrosión a altas temperaturas. Forma una capa pasiva, adherente y autorreparadora de óxido de cromo (Cr₂O₃) sobre la superficie del material, protegiendo el metal subyacente de ataques.

• Molibdeno (Mo 8-10%): El molibdeno es un elemento fundamental. Proporciona un importante refuerzo en solución sólida, lo que aumenta la alta resistencia de la aleación sin necesidad de tratamiento térmico. Es fundamental para la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, especialmente en entornos ricos en cloruros y ácidos no oxidantes.

• Niobio (Nb 3,15-4,15%): Este es el ingrediente secreto del Inconel 625. El niobio trabaja con el molibdeno para endurecer la matriz de la aleación, proporcionando un potente refuerzo en solución sólida. También estabiliza la aleación durante la soldadura mediante la formación de carburos de niobio, lo que previene la formación de otras fases dañinas en los límites de grano. Esta estabilización es una de las principales razones de la excepcional soldabilidad de la aleación.

El equilibrio de estos elementos crea un todo mucho mayor que la suma de sus partes. La sinergia entre el níquel, el cromo y el molibdeno proporciona un nivel de resistencia a la corrosión que pocas aleaciones comerciales pueden igualar en una gama tan amplia de medios agresivos, tanto oxidantes como reductores.

Resumen de ingeniería

Inconel 625 (UNS N06625) es más que un simple conjunto de puntos de datos; es un material que resuelve problemas de ingeniería extremos.

Su perfil está definido por un trío único de capacidades: alta resistencia y tenacidad desde temperaturas criogénicas hasta elevadas, excelente capacidad de fabricación y soldabilidad, y resistencia a la corrosión de clase mundial en muchos medios agresivos.

Desde la alta densidad del inconel 625, que debe considerarse en los diseños aeroespaciales, hasta su baja conductividad térmica, un reto para los operarios, cada propiedad influye directamente en su uso. La temperatura de fusión del inconel 625 determina su uso en las secciones calientes de motores y hornos, mientras que su alto límite elástico proporciona integridad estructural bajo una enorme presión.

Esta aleación se utiliza donde fallan materiales de menor calidad. Se utiliza en núcleos de reactores y barras de control en energía nuclear, en líneas de flujo flexibles y tubos ascendentes en la extracción submarina de petróleo y gas, en toberas de escape y sistemas de combustión en la industria aeroespacial, y en recipientes de reacción e intercambiadores de calor en plantas de procesamiento químico.

Elegir Inconel 625 es una decisión que prioriza la confiabilidad, la longevidad y la seguridad en entornos donde las fallas no son una opción. Al comprender los datos clave presentados en este manual, los ingenieros pueden especificar, diseñar e implementar con confianza esta excepcional superaleación para superar los límites del rendimiento.