Inconel 600 vs Inconel 625 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Inconel 600 dan Inconel 625 adalah dua paduan berbasis nikel yang banyak digunakan dalam aplikasi rekayasa berkinerja tinggi. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya mempertimbangkan ketahanan korosi, kekuatan mekanik, kemampuan pengelasan, dan biaya saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum mencakup layanan suhu tinggi versus lingkungan korosi agresif, batasan mesin dan fabrikasi, serta ekonomi penambahan paduan.

Perbedaan utama antara paduan ini adalah strategi paduan: Inconel 600 adalah paduan besi nikel-kromium yang dioptimalkan untuk ketahanan oksidasi dan korosi sedang dengan stabilitas suhu tinggi yang baik, sementara Inconel 625 adalah paduan nikel-kromium-molibdenum-niobium yang dirancang untuk kekuatan lebih tinggi dan ketahanan superior terhadap korosi lokal dan celah. Karena pendekatan paduan yang berbeda ini, kedua grade sering dibandingkan ketika desainer harus menyeimbangkan kekuatan dan ketahanan korosi lokal terhadap biaya dan kemudahan fabrikasi.

1. Standar dan Penunjukan

• Inconel 600
• UNS Umum: N06600
• Standar umum: ASTM B127/B163 (batang/roda), ASTM B168 (tabung), ASTM B564 (penempaan), ekuivalen ASME/ASTM
• Internasional: EN (sering terdaftar dalam katalog paduan nikel), ekuivalen JIS/GB dalam beberapa bentuk produk

• Klasifikasi: Paduan berbasis nikel (keluarga nikel-kromium-besi)

• Inconel 625

• UNS Umum: N06625
• Standar umum: ASTM B443/B444 (lembar/plat), ASTM B443/B444 (strip), ASTM B446 (batang), ekuivalen ASME/ASTM
• Internasional: Spesifikasi produk EN, JIS, GB dalam banyak rantai pasokan
• Klasifikasi: Paduan berbasis nikel (keluarga nikel-kromium-molibdenum-niobium)

Catatan: Kedua paduan adalah berbasis nikel (bukan karbon, paduan, baja alat, baja tahan karat, atau HSLA); mereka biasanya ditentukan dengan nomor UNS dan dicakup oleh spesifikasi produk ASTM/ASME untuk paduan nikel.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel berikut merangkum rentang komposisi tipikal untuk elemen kunci dalam setiap paduan (rentang ini mewakili spesifikasi komersial umum dan bentuk produk; konsultasikan spesifikasi ASTM/UNS yang berlaku untuk rentang yang diizinkan secara tepat).

Elemen	Inconel 600 (rentang tipikal, wt%)	Inconel 625 (rentang tipikal, wt%)
C	≤ 0.15	≤ 0.10
Mn	≤ 1.0	≤ 0.50
Si	≤ 0.50	≤ 0.50
P	≤ 0.015	≤ 0.015
S	≤ 0.015	≤ 0.015
Cr	14.0–17.0	20.0–23.0
Ni	Sisa (~72)	Sisa (~58)
Mo	—	8.0–10.0
V	—	Jejak/tidak ada
Nb (dan Ta)	—	3.15–4.15 (Nb+Ta)
Ti	≤ 0.40 (jejak)	≤ 0.40
B	—	≤ 0.010
N	≤ 0.10 (jejak)	≤ 0.05

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja - Nikel (Ni): Menyediakan ketahanan korosi dasar, ketangguhan, dan stabilitas matriks pada suhu tinggi. - Kromium (Cr): Berkontribusi pada ketahanan oksidasi dan korosi umum melalui pembentukan film oksida pelindung. - Molibdenum (Mo) dan Niobium (Nb): Hadir dalam 625 untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi celah dan pitting serta memberikan penguatan larutan padat dan pengendapan; Nb menstabilkan karbida dan membentuk fase kaya niobium yang memperkuat di bawah perlakuan panas tertentu. - Karbon, Mn, Si, P, S: Dijaga rendah untuk meminimalkan kerapuhan dan mengontrol kemampuan pengelasan serta perilaku korosi. Secara keseluruhan, 600 menekankan keseimbangan Ni–Cr–Fe yang lebih sederhana untuk ketahanan oksidasi dan korosi umum, sementara 625 menggunakan tambahan Mo dan Nb untuk mencapai kekuatan lebih tinggi dan ketahanan korosi lokal.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Inconel 600:
• Mikrostruktur tipikal: Matriks nikel austenitik fase tunggal dengan kisi kubik pusat muka (FCC); mungkin mengandung sejumlah kecil endapan karbida (tipe MC) pada karbon yang lebih tinggi atau setelah paparan lama.

• Respons perlakuan panas: Umumnya disuplai dalam kondisi annealed; tidak merespons pengerasan quench-and-temper konvensional karena merupakan paduan nikel austenitik. Annealing suhu tinggi digunakan untuk mengurangi stres; paparan berkepanjangan pada rentang suhu tertentu dapat mempromosikan pengendapan karbida dan pengurangan kromium batas butir, yang dapat mempengaruhi kerentanan terhadap korosi intergranular.

• Inconel 625:

• Mikrostruktur tipikal: Utamanya matriks FCC yang diperkuat larutan padat; paduan ini dirancang untuk tetap diperkuat larutan padat dalam kondisi yang telah diperlakukan larutan standar. Di bawah paparan termal tertentu (misalnya, 700–900 °C yang berkepanjangan), fase sekunder seperti endapan kaya Nb (fase mirip γ″ atau δ) dan karbida dapat terbentuk, yang meningkatkan kekuatan tetapi dapat mempengaruhi duktilitas dan ketahanan korosi jika tidak terkontrol.
• Respons perlakuan panas: Biasanya disuplai dalam kondisi yang telah diperlakukan larutan (distabilkan) dan dapat diperkuat usia secara moderat melalui perlakuan panas terkontrol yang menghasilkan endapan halus. Ini tidak diperkeras dengan metode quench-and-temper konvensional tetapi dapat mengalami peningkatan kekuatan dari pengendapan fase kaya Nb.

Proses thermo-mechanical (penempaan, pengerjaan dingin) memperhalus struktur butir pada kedua paduan, meningkatkan ketangguhan. Namun, pengerjaan dingin dapat meningkatkan kerentanan terhadap korosi lokal di lingkungan klorida kecuali diikuti dengan pengurangan stres pasca-las atau pasca-bentuk yang sesuai.

4. Sifat Mekanik

Tabel berikut memberikan kinerja komparatif kualitatif dalam kondisi produk umum (annealed/diperlakukan larutan). Nilai tepat tergantung pada bentuk produk, perlakuan panas, dan suhu penggunaan.

Sifat	Inconel 600 (perilaku tipikal)	Inconel 625 (perilaku tipikal)
Kekuatan tarik	Sedang — baik pada suhu tinggi	Lebih tinggi — ditingkatkan oleh penguatan larutan padat Mo/Nb dan endapan
Kekuatan luluh	Sedang	Lebih tinggi (secara signifikan lebih tinggi dalam kondisi yang telah diperlakukan larutan atau usia)
Peregangan (duktilitas)	Duktilitas baik dalam kondisi annealed	Duktilitas baik tetapi dapat berkurang jika diperkuat pengendapan
Ketangguhan impak	Baik di rentang suhu yang luas; mempertahankan ketangguhan pada suhu tinggi	Ketangguhan baik; umumnya sebanding atau sedikit lebih rendah pada suhu ruangan ketika lebih kuat
Kekerasan	Sedang (relatif lunak dalam kondisi annealed)	Lebih tinggi (kekerasan meningkat karena paduan dan kemungkinan pengendapan)

Penjelasan - Inconel 625 dirancang untuk kekuatan statis dan creep yang lebih tinggi dibandingkan Inconel 600 berkat efek gabungan dari Mo dan Nb. Akibatnya, 625 biasanya menunjukkan kekuatan tarik dan luluh yang lebih tinggi, terutama pada suhu layanan dan pada komponen yang menerima stabilisasi atau penuaan. Inconel 600, meskipun tangguh dan stabil pada suhu tinggi, memiliki kekuatan yang lebih rendah tetapi seringkali lebih duktil dan lebih mudah dibentuk.

5. Kemampuan Pengelasan

Kedua paduan dianggap dapat dilas dengan prosedur yang tepat, tetapi ada perbedaan:

• Inconel 600:
• Karbon rendah dan kurangnya pembentuk karbida yang kuat membuatnya umumnya dapat dilas dengan logam pengisi paduan nikel konvensional. Ini tidak rentan terhadap pengerasan di HAZ seperti baja karbon.

• Karena Inconel 600 adalah austenitik fase tunggal, ia memiliki kekhawatiran hardenability yang rendah dari karbon; kerentanan terhadap retak panas sedang dan dapat dikelola dengan praktik yang telah ditetapkan.

• Inconel 625:

• Juga mudah dilas; namun, kekuatan yang lebih tinggi dan paduan (Mo, Nb) meningkatkan potensi untuk retak strain-age dan kebutuhan untuk prosedur las yang terkontrol dan pencocokan pengisi.
• Perlakuan panas pasca-las kadang-kadang digunakan untuk mengurangi stres residual di bagian yang lebih tebal.

Indeks kemampuan pengelasan (interpretasi kualitatif) - Rumus setara karbon IIW dan Pcm membantu memprediksi risiko retak/hardenability hidrogen pada baja; meskipun mereka dirancang untuk baja, mereka menggambarkan jenis analisis yang digunakan untuk kemampuan pengelasan:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretasi: Untuk paduan nikel, penerapan langsung dari rumus ini terbatas, tetapi keberadaan Nb dan Mo dalam 625 meningkatkan istilah pembilang yang analog dengan hardenability yang lebih tinggi—artinya lebih banyak perhatian pada input panas las, pemilihan pengisi, dan perlakuan pra/pasca-las yang diperlukan. Secara keseluruhan, kedua paduan dapat dilas dengan baik saat menggunakan prosedur yang memenuhi syarat dan logam pengisi yang cocok.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Perilaku korosi:
• Inconel 600: Ketahanan baik terhadap oksidasi dan banyak lingkungan korosif; unggul dalam atmosfer pengoksidasi suhu tinggi dan menahan korosi umum di banyak media. Ini kurang tahan dibandingkan 625 terhadap lingkungan klorida yang agresif atau lingkungan reduksi yang mempromosikan pitting, korosi celah, atau retak korosi stres.
• Inconel 625: Ketahanan superior terhadap korosi lokal (pitting dan celah) dan terhadap berbagai asam reduksi dan lingkungan yang mengandung klorida berkat Mo dan Nb; sering menjadi pilihan utama di mana ketahanan terhadap celah dan pitting sangat penting (misalnya, sistem air laut, pemrosesan kimia).
• Indeks tahan karat:
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) biasanya diterapkan pada baja tahan karat dan dihitung sebagai:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• PREN umumnya tidak digunakan untuk paduan berbasis nikel seperti Inconel 600/625; namun, rumus ini menggambarkan peran kuat Mo dan N dalam ketahanan pitting. Untuk paduan nikel, komposisi absolut (Cr, Mo, Ni, Nb) dan stabilitas film pasif dalam lingkungan tertentu menentukan kinerja.
• Perlindungan permukaan:
• Galvanisasi dan sistem cat standar jarang digunakan pada paduan nikel dalam layanan korosif suhu tinggi; perlakuan permukaan berfokus pada penyelesaian mekanis, pasivasi, dan pelapisan yang sesuai jika diperlukan. Dalam aplikasi non-kritis, pengecatan atau pelapisan pada substrat yang lebih murah dapat digunakan.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan

• Kemampuan mesin:
• Kedua paduan dianggap sulit untuk diproses dibandingkan dengan baja karbon. Inconel 625 umumnya lebih keras dan lebih kuat, membuatnya lebih menantang untuk diproses (memerlukan kecepatan lebih lambat, kekakuan lebih tinggi, dan alat yang kuat). Inconel 600 agak lebih mudah tetapi masih memerlukan alat karbida dan parameter yang konservatif.
• Kemampuan pembentukan:
• Inconel 600 relatif duktil dalam kondisi annealed dan dapat dibentuk dengan mudah dalam banyak operasi lembar/plat. Inconel 625, meskipun dapat dibentuk, memerlukan lebih banyak tenaga dan dapat kembali lebih banyak karena kekuatan luluh yang lebih tinggi.
• Penyelesaian permukaan dan penghalusan:
• Keduanya memerlukan penyelesaian permukaan berkualitas tinggi dan dapat dipoles secara elektro atau secara mekanis untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam layanan. Penggilingan dan penyelesaian harus memperhitungkan pengerasan kerja dalam 625.

8. Aplikasi Tipikal

Inconel 600	Inconel 625
Elemen pemanas, komponen tungku, dan tabung perlindungan termokopel (ketahanan oksidasi suhu tinggi)	Komponen proses kimia (penukar panas, pipa) dengan media klorida, sistem air laut, dan komponen tahan korosi lepas pantai
Generator uap, liner pembakaran, dan pengencang suhu tinggi di mana ketahanan oksidasi penting	Komponen turbin gas, perangkat keras roket dan dirgantara di mana kekuatan terhadap berat dan ketahanan korosi diperlukan
Peralatan laboratorium dan pemrosesan makanan di mana ketahanan korosi umum dengan biaya moderat dapat diterima	Flens, pengikat, dan bahan pengisi las untuk lingkungan agresif atau rentan celah yang memerlukan kekuatan tinggi

Rasional pemilihan - Pilih Inconel 600 ketika ketahanan oksidasi, stabilitas termal, dan biaya adalah prioritas dan lingkungan operasi tidak menuntut ketahanan korosi lokal yang ekstrem. - Pilih Inconel 625 ketika kekuatan statis atau siklik yang lebih tinggi, dan ketahanan terhadap pitting/celah/korosi stres dalam lingkungan klorida atau reduksi adalah persyaratan utama, yang membenarkan biaya paduan yang lebih tinggi.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Inconel 625 umumnya lebih mahal daripada Inconel 600 karena kandungan Mo dan Nb yang lebih tinggi serta biaya paduan yang terkait. Harga bervariasi dengan pasar bahan baku global (Mo, Nb, Ni).
• Ketersediaan berdasarkan bentuk produk: Kedua paduan tersedia secara luas dalam bentuk pipa, tabung, plat, lembar, batang, kawat, dan bahan habis pakai las. Inconel 625 memiliki ketersediaan yang luas dalam bentuk berat dan rekayasa karena permintaan dalam dirgantara dan pemrosesan kimia; Inconel 600 tetap umum untuk perangkat keras suhu tinggi secara umum.
• Waktu tunggu: Bentuk khusus, penempaan besar, atau pengiriman perlakuan panas eksotis akan meningkatkan waktu tunggu untuk kedua paduan; 625 kadang-kadang memiliki waktu tunggu lebih lama untuk penempaan besar dengan integritas tinggi atau bentuk tempa kustom.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (perbandingan relatif)

Metrik	Inconel 600	Inconel 625
Kemampuan pengelasan	Baik — sederhana dengan pengisi Ni standar	Baik — memerlukan prosedur terkontrol untuk bagian yang lebih tebal
Kekuatan–Ketangguhan	Kekuatan sedang, ketangguhan sangat baik pada suhu tinggi	Kekuatan lebih tinggi, ketangguhan sangat baik; kemungkinan duktilitas berkurang jika diperkuat pengendapan
Ketahanan korosi (umum)	Ketahanan oksidasi dan korosi umum yang sangat baik	Ketahanan pitting/celah dan klorida yang superior
Biaya	Lebih rendah (relatif)	Lebih tinggi (relatif)

Rekomendasi akhir - Pilih Inconel 600 jika: - Aplikasi memerlukan ketahanan oksidasi suhu tinggi yang baik dan ketahanan korosi umum dengan biaya paduan yang lebih rendah. - Kesederhanaan fabrikasi dan duktilitas pembentukan penting. - Lingkungan layanan tidak agresif terhadap pitting atau mempromosikan celah (misalnya, klorida terbatas).

• Pilih Inconel 625 jika:
• Aplikasi menuntut kekuatan statis atau creep yang lebih tinggi, atau ketahanan superior terhadap pitting, korosi celah, dan retak korosi stres yang diinduksi klorida.
• Komponen akan beroperasi dalam lingkungan kimia agresif (air laut, asam reduksi) atau di bawah beban mekanis yang berat di mana rasio kekuatan terhadap berat dan ketahanan korosi jangka panjang membenarkan biaya tambahan.
• Konstruksi yang dilas memerlukan pengisi berkekuatan tinggi dan ketahanan terhadap korosi lokal di sambungan.

Catatan penutup Pilihan antara Inconel 600 dan Inconel 625 bersifat spesifik aplikasi: evaluasi lingkungan (klorida, spesies reduksi, suhu), beban mekanis, batasan fabrikasi, dan total biaya siklus hidup. Untuk sistem kritis, konfirmasi pilihan dengan pengujian material dalam kondisi layanan yang representatif dan konsultasikan standar yang berlaku serta pemasok material untuk komposisi dan data sifat mekanik yang tepat untuk bentuk produk yang dipilih.