Inconel 625 vs Hastelloy C276 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali memilih antara Inconel 625 dan Hastelloy C-276 ketika desain memerlukan paduan nikel yang tahan korosi dan berkinerja tinggi. Keputusan biasanya menyeimbangkan ketahanan korosi (termasuk ketahanan terhadap pitting, korosi celah, dan serangan kimia) terhadap kekuatan, kemampuan pengelasan, ketersediaan, dan biaya. Dalam lingkungan layanan yang berkisar dari pengolahan kimia hingga maritim dan dirgantara, dilema pemilihan sering kali adalah "ketahanan korosi maksimum vs. kinerja mekanis dan kemampuan fabrikasi yang optimal."
Perbedaan metalurgi utama antara kedua paduan ini adalah strategi paduannya: satu menekankan penguatan larutan padat berbasis nikel dengan tambahan niobium (Inconel 625), sementara yang lainnya menekankan kandungan molibdenum dan tungsten yang lebih tinggi untuk memperpanjang ketahanan korosi dalam lingkungan kimia yang agresif (Hastelloy C-276). Karena perbedaan itu mempengaruhi banyak perilaku hilir (sifat mekanik, kinerja korosi, karakteristik fabrikasi), kedua paduan ini sering dibandingkan untuk komponen layanan berat.
1. Standar dan Penunjukan
Standar utama dan penunjukan umum untuk setiap paduan mencakup spesifikasi industri dan nomor UNS:
- Inconel 625
- UNS: N06625
- ASTM/ASME Umum: ASTM B443 (untuk produk yang ditempa), ASTM B443/B444 untuk lembaran/plat/strip/tempa; referensi kode boiler dan bejana tekan ASME sesuai yang berlaku.
- Setara EN/JIS/GB: Tidak ada nomor standar EN 1:1 langsung; sering kali dirujuk dalam lembar data pemasok.
-
Kategori: Paduan berbasis nikel (umumnya diperlakukan sebagai paduan berkinerja tinggi daripada baja tahan karat).
-
Hastelloy C-276
- UNS: N10276
- ASTM/ASME Umum: ASTM B622 (untuk bentuk tempa tahan korosi dan pipa), ASTM B619/B626 untuk bentuk produk lainnya.
- Setara EN/JIS/GB: Seperti banyak paduan Ni yang bersifat paten, nomor EN langsung terbatas; digunakan sesuai spesifikasi material.
- Kategori: Paduan tahan korosi berbasis nikel (sering dikelompokkan dengan paduan korosi berkinerja tinggi).
Keduanya adalah paduan berbasis nikel daripada baja karbon, baja tahan karat, baja alat, atau kelas HSLA.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Di bawah ini adalah tampilan ringkas dari rentang komposisi tipikal. Nilai-nilai tersebut mewakili rentang tipikal (wt%) yang ditemukan dalam lembar data vendor dan standar; selalu verifikasi sertifikasi pabrik spesifik untuk pengadaan.
| Elemen | Inconel 625 (wt% tipikal) | Hastelloy C-276 (wt% tipikal) |
|---|---|---|
| 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 | Keseimbangan (~58) | Keseimbangan (~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 |
Bagaimana paduan mempengaruhi perilaku - Nikel (Ni) adalah matriks dasar yang memberikan duktilitas dan ketahanan terhadap banyak media korosif. - Kromium (Cr) memberikan kemampuan oksidasi dan pasivasi umum. - Molibdenum (Mo) dan tungsten (W) secara dramatis meningkatkan ketahanan terhadap korosi lokal (pitting, celah) dan ketahanan terhadap asam reduksi; kandungan Mo+W yang lebih tinggi dalam C-276 memberikan ketahanan yang lebih baik dalam banyak lingkungan kimia yang agresif. - Niobium (Nb) dan tantalum (Ta) dalam Inconel 625 berkontribusi pada penguatan larutan padat yang kuat dan stabilisasi terhadap presipitat tertentu, meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan ketahanan terhadap creep. - Karbon rendah dalam C-276 meminimalkan presipitasi karbida dan serangan intergranular dalam kondisi las atau sensitisasi.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur (seperti yang dibuat dan setelah pemrosesan termal tipikal) - Kedua paduan pada dasarnya adalah larutan padat berbasis nikel fase tunggal dalam kondisi annealed. Mereka tidak bergantung pada transformasi martensitik seperti baja; sebaliknya, sifat mereka berasal dari penguatan larutan padat dan, untuk Inconel 625, pengelompokan/presipitasi yang terkontrol dari fase kaya Nb jika dipanaskan. - Inconel 625: matriks Ni kubik pusat wajah (FCC) yang didominasi dengan Cr, Mo, dan Nb dalam larutan padat. Di bawah paparan pemanasan/aging tertentu, fase kaya Nb kecil (γ″/δ-seperti) atau karbida dapat terbentuk jika terpapar suhu tinggi untuk waktu yang lama; namun, N06625 dirumuskan untuk menahan presipitasi fase yang merugikan dan biasanya digunakan dalam kondisi annealed. - Hastelloy C-276: matriks Ni FCC dengan Mo dan W yang lebih tinggi dalam larutan. Ini sangat tahan terhadap presipitasi intermetallic dan pembentukan karbida ketika digunakan dalam kondisi annealed standar; namun, paparan suhu tinggi yang berkepanjangan masih dapat menyebabkan fase batas butir dalam kondisi ekstrem.
Respons perlakuan panas dan rute pemrosesan tipikal - Tidak ada paduan yang mendapatkan manfaat dari siklus quench-and-temper konvensional seperti baja. Annealing larutan (misalnya, pemanasan hingga suhu homogenisasi tertentu dan pendinginan cepat) digunakan untuk melarutkan presipitat dan mengembalikan ketahanan korosi setelah fabrikasi/pengelasan. - Pemrosesan termo-mekanis (pekerjaan panas) mengontrol ukuran butir dan mempengaruhi ketangguhan; kedua paduan merespons pekerjaan panas yang terkontrol diikuti oleh annealing. - Normalisasi tidak berlaku dalam arti baja. Untuk paduan Ni yang dapat dikeraskan dengan presipitasi, aging khusus digunakan; Inconel 625 bukanlah paduan yang terutama dikeraskan dengan presipitasi tetapi dapat menunjukkan beberapa penguatan terkait usia — biasanya disuplai dalam bentuk annealed untuk ketahanan korosi terbaik.
4. Sifat Mekanik
Perilaku mekanik tipikal pada suhu ruangan (kondisi annealed). Berikan ini sebagai rentang kualitatif/tipikal — konfirmasi sertifikat pabrik untuk desain.
| Sifat | Inconel 625 (annealed, tipikal) | Hastelloy C-276 (annealed, tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (UTS) | Sedang hingga tinggi (umumnya dalam rentang MPa atas untuk paduan Ni) | Sedang (umumnya dalam urutan yang sama tetapi sering sedikit lebih rendah dari 625) |
| Kekuatan luluh (offset 0.2%) | Relatif tinggi untuk paduan tahan korosi (larutan padat + Nb) | Lebih rendah dari 625 dalam kondisi annealed |
| Peregangan (%) | Duktilitas yang baik (umumnya peregangan tinggi) | Duktilitas baik hingga sangat baik |
| Kekerasan | Sedang (lunak relatif terhadap baja yang dikeraskan) | Sedang |
Interpretasi - Inconel 625 umumnya menunjukkan kekuatan luluh/tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan Hastelloy C-276 karena paduannya (terutama Nb/Ta dan desain larutan padat) menekankan kekuatan sambil mempertahankan kinerja korosi. - Hastelloy C-276 menekankan ketahanan korosi maksimum (Mo + W) dan oleh karena itu cenderung sedikit kurang kuat dalam kondisi annealed, tetapi masih duktil dan tangguh untuk operasi fabrikasi tipikal.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan sangat baik untuk kedua paduan dibandingkan dengan banyak baja tahan karat, tetapi ada perbedaan penting.
Faktor: - Karbon rendah dalam C-276 mengurangi presipitasi karbida dan risiko korosi intergranular di HAZ las. - Inconel 625 terkenal karena kemampuan pengelasannya yang sangat baik, kebutuhan minimal untuk perlakuan panas pasca-las, dan ketahanan terhadap retak las karena kandungan nikel yang tinggi dan penguatan larutan padat.
Indeks kemampuan pengelasan yang berguna (penggunaan kualitatif) - Rumus setara karbon untuk baja (contoh) dapat digunakan untuk memperkirakan kemampuan pengerasan: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Parameter yang lebih komprehensif: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi (kualitatif) - Rumus ini disesuaikan untuk baja dan tidak langsung kuantitatif untuk paduan Ni, tetapi mereka menggambarkan bahwa elemen seperti Nb dan Mo meningkatkan metrik untuk kerentanan terhadap retak atau pengerasan yang disebabkan oleh pengelasan pada baja. Untuk paduan Ni, kandungan Ni yang tinggi dan kemampuan pengerasan yang secara inheren rendah berarti kedua paduan sangat toleran dalam pengelasan. - Praktik terbaik: gunakan logam pengisi yang cocok, kontrol input panas, dan ikuti rekomendasi pemasok. Inconel 625 biasanya dapat dilas tanpa anneal pasca-las; C-276 juga dapat dilas dengan baik tetapi perhatian terhadap pemilihan pengisi dan menghindari kontaminasi sangat penting.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Untuk baja non-tahan karat, perlindungan permukaan seperti galvanisasi, pengecatan, atau pelapisan adalah standar; untuk paduan berbasis Ni, ketahanan korosi intrinsik adalah titik desain dan pelapisan permukaan kurang umum digunakan kecuali untuk alasan biaya atau kosmetik.
- PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) terutama digunakan untuk baja tahan karat: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini tidak langsung berlaku untuk paduan berbasis nikel; gunakan hanya sebagai metrik perbandingan baja tahan karat.
Perilaku korosi - Hastelloy C-276 memberikan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi lokal (pitting, korosi celah) dan korosi umum dalam lingkungan asam reduksi dan mengandung klorida karena kandungan Mo dan W yang lebih tinggi. C-276 sering ditentukan untuk lingkungan kimia campuran-oksidasi/reduksi, klorin basah, dan asam organik yang agresif. - Inconel 625 menawarkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai media korosif termasuk air laut, asam hidrofluorat pada konsentrasi tertentu, dan banyak media industri lainnya. Kompromi antara sifat mekanik yang kuat dengan ketahanan korosi yang sangat baik menjadikannya paduan Ni serbaguna yang populer. - Dalam aplikasi di mana pengikatan galvanik penting, pertimbangkan perbedaan potensial elektrokimia; paduan Ni lebih mulia daripada baja dan dapat mempercepat korosi logam yang kurang mulia jika dihubungkan tanpa isolasi.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan
- Kemampuan mesin: Kedua paduan lebih sulit untuk diproses dibandingkan dengan baja karbon dan baja tahan karat. Mereka mengeras saat bekerja dan menghasilkan panas tinggi; rekomendasi alat mencakup pengaturan yang kaku, alat karbida tajam, umpan yang terkontrol, dan aliran pendingin yang tinggi. Inconel 625 dianggap menantang tetapi dapat dikelola; C-276 sering diproses dengan cara yang sama atau sedikit lebih buruk karena kandungan Mo/W yang tinggi.
- Kemampuan pembentukan: Keduanya memiliki duktilitas yang baik untuk pembentukan dan pembengkokan saat annealed. Pembentukan panas umum untuk bagian berat. Springback mungkin lebih terlihat dibandingkan dengan baja yang lebih lunak.
- Penyelesaian permukaan dan penggilingan memerlukan abrasif dan pendinginan yang sesuai; kedua paduan merespons dengan baik terhadap pemolesan elektrolitik untuk permukaan yang kritis terhadap korosi.
8. Aplikasi Tipikal
| Inconel 625 – Penggunaan Tipikal | Hastelloy C-276 – Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Komponen dirgantara (rangka mesin, bagian afterburner) dan casing motor roket di mana kekuatan + ketahanan korosi diperlukan | Peralatan proses kimia yang menangani korosif campuran, pemulihan asam, sistem klorinasi |
| Komponen maritim: sistem air laut, pipa, dan flens | Scrubber desulfurisasi gas buang, kontrol polusi, reaktor kimia dengan asam reduksi |
| Penukar panas dan bejana tekan yang terpapar suhu tinggi dan atmosfer korosif | Pengolahan limbah, peralatan proses elektrokimia, aliran korosif kertas/pulp |
| Pengikat, pegas, dan fabrikasi las yang mengalami stres tinggi yang mendapatkan manfaat dari kekuatan tinggi dan kemampuan pengelasan | Pelapisan tangki, katup, dan fitting untuk pengolahan kimia yang agresif |
Alasan pemilihan - Pilih Inconel 625 di mana beban mekanik, suhu, dan kemudahan fabrikasi (kemampuan pengelasan) sangat penting sambil tetap menuntut ketahanan korosi yang luas. - Pilih Hastelloy C-276 ketika penggerak utama adalah ketahanan korosi terhadap klorida, oksidator/reduktor campuran, atau lingkungan kimia yang sangat asam/reduksi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: Hastelloy C-276 biasanya lebih mahal daripada Inconel 625 per kilogram karena kandungan Mo dan W yang lebih tinggi dan biaya material yang terkait. Harga pasar bervariasi dengan harga komoditas elemen (Mo, W, Ni).
- Ketersediaan: Inconel 625 diproduksi dalam berbagai bentuk produk (batang, plat, pipa, konstruksi las) dan sangat tersedia di seluruh dunia. Hastelloy C-276 tersedia secara luas tetapi mungkin ditawarkan dalam lebih sedikit bentuk pabrik standar dan di beberapa daerah mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama untuk pesanan besar atau khusus.
- Tip pengadaan: tentukan nomor UNS, bentuk produk, dan laporan uji pabrik yang diperlukan (MTR) untuk menghindari kebingungan substitusi; variasi harga dapat signifikan tergantung pada pasar untuk Mo dan Ni.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | Inconel 625 | Hastelloy C-276 |
|---|---|---|
| Kemampuan pengelasan | Sangat baik; toleran; perlakuan panas pasca-las minimal biasanya diperlukan | Sangat baik; memerlukan pengisi yang cocok dan perhatian untuk menghindari kontaminasi |
| Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan luluh/tarik lebih tinggi dalam kondisi annealed; ketangguhan sangat baik | Ketangguhan baik; umumnya kekuatan sedikit lebih rendah dalam kondisi annealed |
| Biaya | Lebih rendah (relatif) dan lebih banyak tersedia | Biaya lebih tinggi karena Mo/W; terkadang waktu tunggu lebih lama |
Rekomendasi - Pilih Inconel 625 jika Anda memerlukan kombinasi yang kuat dari kekuatan tinggi, kemampuan pengelasan yang sangat baik, dan ketahanan korosi yang sangat baik di berbagai lingkungan — tipikal untuk perakitan yang mengalami stres tinggi, suhu tinggi, atau pengelasan di mana kemudahan fabrikasi dan kinerja mekanis adalah prioritas. - Pilih Hastelloy C-276 jika lingkungan layanan didominasi oleh serangan kimia yang sangat agresif (klorida, agen pengoksidasi dan reduksi campuran, asam organik) dan ketahanan korosi maksimum adalah persyaratan dominan, bahkan dengan biaya material yang lebih tinggi dan potensi batasan fabrikasi.
Catatan pengadaan akhir: selalu konfirmasi lot/heat paduan spesifik dengan laporan uji pabrik, verifikasi bentuk produk dan kondisi perlakuan panas yang diperlukan, dan pertimbangkan analisis biaya seumur hidup (biaya material awal vs. pemeliharaan/perbaikan dan umur layanan) saat memilih antara kedua paduan nikel berkinerja tinggi ini.