Inconel 600 vs Inconel 625 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Inconel 600 (UNS N06600) dan Inconel 625 (UNS N06625) adalah dua paduan berbasis nikel yang banyak digunakan dalam lingkungan industri yang memiliki suhu tinggi, korosif, dan stres tinggi. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali dihadapkan pada pilihan antara keduanya saat menentukan bahan untuk penukar panas, pipa proses, turbin, wadah kimia, dan perangkat keras bawah laut. Faktor pengambilan keputusan yang umum adalah kinerja korosi dibandingkan dengan biaya, kekuatan statis atau creep yang diperlukan dibandingkan dengan kemampuan fabrikasi, dan kemampuan las dibandingkan dengan stabilitas jangka panjang.
Perbedaan praktis utama antara kedua paduan ini adalah strategi paduannya: Inconel 625 secara sengaja diperkaya dengan molibdenum dan niobium (dan memiliki kandungan besi yang lebih rendah) untuk memberikan kekuatan yang jauh lebih tinggi dan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi lokal dibandingkan dengan Inconel 600, yang merupakan paduan nikel-besi yang lebih distabilkan dengan kromium dengan kandungan paduan yang lebih rendah dan kekuatan pada suhu ruangan yang lebih rendah. Karena perbedaan dalam paduan ini, kedua jenis ini biasanya dibandingkan ketika desainer perlu menyeimbangkan kekuatan, ketahanan terhadap korosi lokal, kemampuan las, dan biaya.
1. Standar dan Penunjukan
Standar/kode utama yang mencakup Inconel 600 dan Inconel 625 meliputi: - ASTM / ASME: - Inconel 600: ASTM B166 / ASME SB‑166 (untuk lembaran, strip, dan pelat); standar produk lainnya untuk batang, forging, kawat. - Inconel 625: ASTM B446 (pipa), ASTM B443/B444/B446 untuk berbagai bentuk produk, dan ekuivalen ASME. - EN: dicakup di bawah standar paduan nikel Eropa (misalnya, EN 2.4816 untuk paduan yang mirip dengan 625). - JIS / GB: standar Jepang dan Cina memiliki penunjukan ekuivalen untuk paduan nikel-kromium; periksa tabel nasional untuk ekuivalensi yang tepat. - UNS: N06600 (Inconel 600), N06625 (Inconel 625).
Klasifikasi material: - Keduanya adalah paduan tahan korosi berbasis nikel (bukan baja karbon, baja alat, atau HSLA). Mereka biasanya diperlakukan sebagai paduan austenitik nikel-kromium berkinerja tinggi (analog stainless dalam keluarga paduan nikel).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut mencantumkan rentang komposisi tipikal yang sering dikutip dalam spesifikasi produk UNS/ASTM. Nilai diberikan dalam persen berat dan merupakan rentang tipikal — verifikasi terhadap standar produk yang berlaku atau sertifikat pabrik untuk pengadaan.
| 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 | Balance (≈72 min) | ≈58 min |
| Mo | — | 8.0–10.0 |
| V | jejak / tidak ditentukan | jejak / tidak ditentukan |
| Nb (Nb+Ta) | — | 3.15–4.15 (Nb dominan) |
| Ti | ≤ 0.50 (sering sangat rendah) | ≤ 0.40 |
| B | jejak (sangat rendah) | jejak (sangat rendah) |
| N | ≤ 0.10 (biasanya rendah) | ≤ 0.05 (biasanya rendah) |
| Fe | ≈6.0–10.0 | ≤ 5.0 |
| Cu | ≤ 0.50 | ≤ 0.50 |
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja - Kromium (Cr): memberikan ketahanan terhadap oksidasi dan korosi umum pada kedua paduan. 625 memiliki Cr yang lebih tinggi daripada 600, membantu pasivitas di beberapa lingkungan. - Nikel (Ni): elemen dasar yang menyediakan matriks kubik berpusat wajah (austenitik) dan stabilitas suhu tinggi. - Molybdenum (Mo) dan Niobium (Nb): hadir dalam jumlah substansial di 625; Mo meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting dan celah serta meningkatkan kekuatan melalui efek larutan padat; Nb (dengan Ni) berkontribusi pada penguatan larutan padat dan menstabilkan mikrostruktur terhadap presipitat karbida / intermetalik tertentu. - Besi (Fe): lebih tinggi di 600; mengencerkan elemen paduan lainnya dan mengurangi biaya. - Karbon dan elemen jejak mempengaruhi kemampuan las dan potensi pembentukan karbida; keduanya memiliki C yang diizinkan rendah.
Singkatnya, Inconel 625 adalah kelas paduan yang lebih tinggi, dengan Mo/Nb yang lebih tinggi yang dirancang untuk kekuatan yang lebih tinggi dan ketahanan korosi lokal yang lebih baik dibandingkan dengan Inconel 600.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur (seperti yang diproduksi) - Kedua paduan pada dasarnya adalah larutan padat berbasis nikel austenitik (FCC) pada suhu ruangan. Inconel 600 biasanya menunjukkan matriks austenitik fase tunggal yang relatif sederhana dengan karbida yang terdispersi mungkin ada di batas butir setelah paparan lama. Inconel 625 juga merupakan matriks austenitik fase tunggal dalam kondisi larutan-annealed tetapi mengandung jumlah Mo dan Nb yang lebih tinggi yang meningkatkan penguatan larutan padat dan potensi untuk membentuk fase intermetalik atau Laves, atau presipitat Ni3Nb (delta atau gamma″/gamma′′-seperti), di bawah paparan termal yang berkepanjangan atau perlakuan penuaan tertentu.
Respons perlakuan panas - Inconel 600: Respons didominasi oleh annealing pelepasan stres dan annealing larutan; ini bukan paduan penguatan presipitasi. Konsep normalisasi/penyiraman yang digunakan untuk baja tidak berlaku—proses termal bertujuan untuk mengembalikan duktilitas dan menghomogenkan mikrostruktur. - Inconel 625: Biasanya disuplai dalam kondisi larutan-annealed (lunak). Ini terutama diperkuat oleh larutan padat; penuaan terkontrol tidak umum digunakan untuk menghasilkan kondisi penguatan presipitasi berkekuatan tinggi seperti Inconel 718. Namun, di bawah beberapa paparan suhu tinggi jangka panjang, presipitat (misalnya, Ni3Nb, nitrit, atau fase Laves) dapat terbentuk, yang dapat meningkatkan kekerasan tetapi dapat mengurangi duktilitas dan ketangguhan. Proses termal yang hati-hati (larutan anneal diikuti dengan pendinginan cepat) digunakan untuk menghindari presipitat yang merugikan di mana duktilitas atau kemampuan las menjadi prioritas.
Efek dari pengerjaan mekanis - Kedua paduan dapat dikerjakan dingin dan akan mengeras; 625 cenderung mengeras lebih kuat karena paduan, membuat pembentukan dan pemesinan lebih menantang setelah pengerasan sebagian.
4. Sifat Mekanis
Sifat mekanis tergantung pada bentuk produk (lembaran, pelat, batang, pipa), perlakuan panas, dan suhu. Tabel di bawah ini memberikan rentang suhu ruangan yang representatif untuk memungkinkan perbandingan rekayasa; selalu konfirmasi dengan sertifikasi pemasok.
| Sifat (RT) | Inconel 600 (tipikal, annealed) | Inconel 625 (tipikal, larutan-annealed) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (UTS) | ~500–900 MPa | ~700–1100 MPa |
| Kekuatan luluh (0.2% bukti) | ~200–400 MPa | ~350–700 MPa |
| Peregangan (dalam 50 mm) | ~30–50% | ~30–50% |
| Ketangguhan impak (Charpy, tipikal) | Baik — nilai sedang tergantung pada bentuk | Baik — umumnya sebanding atau lebih tinggi di bagian berat |
| Kekerasan (HV / HRB) | Lebih rendah (lebih lunak) | Lebih tinggi (tergantung pada suhu & penuaan) |
Interpretasi - Kekuatan: Inconel 625 umumnya lebih kuat (UTS dan kekuatan luluh lebih tinggi) dibandingkan Inconel 600 karena penguatan larutan padat dari Mo dan Nb serta total kandungan paduan yang lebih besar. - Duktilitas/ketangguhan: Kedua paduan mempertahankan duktilitas dan ketangguhan yang baik dalam kondisi annealed/larutan-annealed. 625 dapat menunjukkan ketangguhan yang berkurang jika intermetalik kasar terbentuk setelah paparan suhu tinggi yang berkepanjangan. - Untuk aplikasi di mana kekuatan statis/creep yang lebih tinggi dan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi lokal atau retak korosi stres klorida diperlukan, 625 adalah pilihan yang lebih kuat. Untuk layanan suhu/tekanan sedang di mana biaya dan fabrikasi yang lebih sederhana menjadi prioritas, 600 sering dipilih.
5. Kemampuan Las
Pertimbangan kemampuan las bergantung pada karbon, kandungan paduan, dan kecenderungan untuk membentuk fase yang rentan terhadap retak. Kedua paduan dapat dilas dengan prosedur pengelasan paduan nikel yang umum; namun, perbedaan itu penting.
- Inconel 600: Kemampuan las yang baik menggunakan logam pengisi nikel yang cocok dengan N06600. Risiko pengerasan yang lebih rendah dibandingkan dengan baja; kerentanan terhadap retak panas rendah tetapi perhatian diperlukan untuk menghindari kontaminasi dan mengontrol input panas pada bagian berat.
- Inconel 625: Kemampuan las yang sangat baik dalam banyak praktik; logam pengisi yang cocok (misalnya, ERNiCrMo‑3) umum digunakan. Kandungan paduan yang lebih tinggi dapat meningkatkan risiko retak solidifikasi jika komposisi las atau prosedur tidak benar; 625 umumnya dianggap dapat dilas dengan teknik dan pemilihan pengisi yang tepat.
Indeks kemampuan las (penggunaan kualitatif) - Indeks contoh yang berlaku untuk baja dapat digunakan untuk interpretasi kualitatif kemampuan las. Untuk baja: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ dan $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Meskipun rumus ini dikembangkan untuk baja dan tidak langsung berlaku untuk paduan nikel, mereka menggambarkan peran elemen paduan—Nb dan Mo yang lebih tinggi meningkatkan indeks numerik, menunjukkan kecenderungan yang lebih tinggi untuk tantangan kemampuan las pada baja. Dalam paduan nikel, Mo/Nb yang lebih tinggi meningkatkan rentang solidifikasi dan mengubah perilaku pencairan; praktisi menggunakan pedoman pengelasan spesifik paduan daripada indeks CE baja.
Saran praktis - Perlakuan panas sebelum dan setelah pengelasan: Biasanya tidak diperlukan untuk 600 dan 625 untuk sebagian besar aplikasi; pelepasan stres atau larutan anneal dapat digunakan untuk kasus tugas tertentu. Kontrol input panas dan gunakan kawat pengisi yang sesuai untuk mencocokkan sifat korosi dan mekanis.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Inconel 600: Ketahanan korosi umum dan oksidasi yang sangat baik hingga suhu tinggi karena Cr dan Ni. Ketahanan yang baik terhadap karburisasi dan banyak media korosif; kurang tahan dibandingkan 625 terhadap pitting, korosi celah, dan serangan lokal yang diinduksi klorida karena kurangnya kandungan Mo dan Nb yang tinggi.
- Inconel 625: Ketahanan yang superior terhadap pitting, korosi celah, dan retak korosi stres klorida berkat Mo dan Nb yang tinggi. Juga memiliki ketahanan oksidasi yang sangat baik pada suhu tinggi.
Penggunaan PREN - PREN (Angka Setara Ketahanan Pitting) umumnya digunakan untuk baja tahan karat: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Untuk paduan nikel, PREN memiliki penggunaan terbatas karena kinerja korosi diatur oleh keseimbangan elemen yang berbeda (Ni, Mo, Nb) dan efeknya pada kimia film pasif. Namun, rumus PREN menyoroti mengapa Mo yang lebih tinggi di 625 meningkatkan ketahanan korosi lokal.
Perlindungan permukaan - Untuk material non-tahan karat atau paduan yang lebih rendah, galvanisasi atau cat adalah umum. Untuk grade Inconel, pelapisan permukaan jarang diperlukan untuk ketahanan korosi; namun, untuk keausan atau abrasi, pelapisan keras atau pelapisan dapat diterapkan untuk kebutuhan layanan tertentu.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan
- Kemampuan mesin: Kedua paduan lebih sulit untuk diproses dibandingkan dengan baja tahan karat atau baja karbon yang umum. Secara umum, Inconel 600 memiliki kemampuan mesin yang sedikit lebih baik dibandingkan 625 karena 625 mengeras lebih banyak dan mengandung Mo/Nb yang lebih tinggi yang mengurangi kemampuan pemotongan. Gunakan alat karbida atau CBN yang tajam, kecepatan lambat, dan umpan berat untuk meminimalkan pengerasan; kontrol pendingin dan chip yang konsisten sangat penting.
- Kemampuan pembentukan: Keduanya dapat dibentuk menggunakan teknik pembentukan logam standar saat di-annealed/larutan-annealed. Pengerasan kerja yang lebih besar pada 625 perlu dikelola—anneal perantara mungkin diperlukan untuk pembentukan yang luas.
- Pengelasan dan pembentukan termal: Gunakan prosedur yang memenuhi syarat; 625 memerlukan perhatian untuk menghindari retak solidifikasi dalam geometri las tertentu, meskipun umumnya dilas dalam industri.
8. Aplikasi Tipikal
| Inconel 600 — Penggunaan Tipikal | Inconel 625 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Perapian, keranjang perlakuan panas, pemanas industri dan retort | Pipa dan wadah pemrosesan kimia yang terpapar klorida atau lingkungan asam |
| Komponen peralatan, elemen tahan listrik | Sistem laut dan bawah laut, termasuk riser dan umbilicals |
| Pipa generator uap (desain lama), perangkat keras tahan oksidasi | Pengikat berkekuatan tinggi, komponen mesin roket dan dirgantara, sistem knalpot |
| Pelapisan oven tahan korosi, penukar panas di lingkungan klorida sedang | Flens suhu tinggi, kolom, dan peralatan proses di mana ketahanan terhadap pitting/korosi dan kekuatan lebih tinggi diperlukan |
Alasan pemilihan - Pilih Inconel 600 untuk ketahanan oksidasi suhu sedang, fabrikasi yang lebih sederhana, dan biaya yang lebih rendah di mana ketahanan korosi lokal yang tinggi atau kekuatan yang sangat tinggi tidak diperlukan. - Pilih Inconel 625 di mana kekuatan statis/creep yang tinggi, ketahanan pitting dan korosi celah yang superior, serta stabilitas paduan dalam lingkungan agresif membenarkan biaya material yang lebih tinggi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: Inconel 625 biasanya lebih mahal per kilogram dibandingkan Inconel 600. Biaya yang lebih tinggi mencerminkan kandungan Mo dan Nb serta kontrol produksi yang lebih ketat.
- Ketersediaan: Kedua paduan diproduksi secara global dalam bentuk termasuk pelat, lembaran, batang, pipa, dan pipa las. Inconel 600 cenderung banyak tersedia dalam bentuk umum karena sejarah panjang dan penggunaan industri yang luas. Inconel 625 juga tersedia secara luas tetapi bentuk produk khusus atau forging bagian besar mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama dan jumlah pesanan minimum yang lebih tinggi.
- Tip pengadaan: Tentukan grade UNS yang tepat, bentuk produk, dan persyaratan pengujian pabrik (misalnya, analisis panas, uji tarik, PMI) untuk menghindari substitusi.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel ringkasan
| Karakteristik | Inconel 600 | Inconel 625 |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Sangat baik dalam praktik umum; pemilihan pengisi yang lebih sederhana | Sangat baik saat menggunakan pengisi Ni‑Mo‑Nb yang sesuai; perhatian lebih pada prosedur |
| Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan sedang, ketangguhan yang sangat baik | Kekuatan lebih tinggi, ketangguhan yang baik dalam kondisi larutan-annealed |
| Biaya | Lebih rendah (lebih ekonomis) | Lebih tinggi (paduan premium) |
Rekomendasi akhir - Pilih Inconel 600 jika: - Aplikasi Anda memerlukan ketahanan oksidasi dan korosi umum yang baik pada suhu tinggi tetapi tidak memerlukan tingkat ketahanan pitting/crevice tertinggi atau kekuatan statis/creep yang tinggi. - Kesederhanaan fabrikasi, biaya material yang lebih rendah, dan kemampuan las yang baik menjadi prioritas. - Penggunaan tipikal: peralatan perlakuan panas, komponen perapian suhu sedang, dan di mana biaya atau ketersediaan paduan menjadi kendala.
- Pilih Inconel 625 jika:
- Lingkungan layanan mengandung klorida, sulfida, atau spesies agresif lainnya di mana ketahanan terhadap korosi pitting/crevice dan SCC klorida diperlukan.
- Kekuatan statis, creep, atau kelelahan yang lebih tinggi diperlukan pada suhu tinggi atau suhu ambien dan ketebalan bagian yang lebih rendah diinginkan.
- Penggunaan tipikal: sistem proses kimia, aplikasi bawah laut, komponen dirgantara yang terpapar fluida agresif atau stres mekanis di mana umur yang lebih panjang dan margin keselamatan yang lebih tinggi membenarkan biaya material yang lebih tinggi.
Catatan penutup Selalu konfirmasi pemilihan akhir dengan penilaian gabungan terhadap beban mekanis, data korosi untuk lingkungan yang dimaksud (termasuk suhu), rencana fabrikasi dan pengelasan, biaya siklus hidup, dan sertifikasi pemasok. Untuk aplikasi kritis, minta analisis panas material, sertifikat uji mekanis, dan, jika perlu, pengujian korosi atau kualifikasi rekayasa dari rakitan yang dilas.