Nickel-Legierung 625

Material

Allgemeine Eigenschaften

Alloy 625 (UNS N06600) ist eine austenitische Nickel-Chrom-Molybdän-Niob-Legierung, die eine einzigartige Kombination aus außergewöhnlicher Korrosionsbeständigkeit und hoher Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich bietet. Die Festigkeit der Legierung 625 wird durch die Feststoffhärtung der Nickel-Chrom-Matrix durch die Anwesenheit von Molybdän und Niob erreicht. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von Ausscheidungshärtungsbehandlungen, was den Herstellungsprozess vereinfacht. Die chemische Zusammensetzung von Alloy 625 trägt zu seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen rauen Betriebsumgebungen bei. Es weist auch eine Beständigkeit gegen Oxidation und Aufkohlung bei hohen Temperaturen auf. Die Legierung weist Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion, Aufprallkorrosion und interkristalline Angriffe auf. Darüber hinaus ist es sehr widerstandsfähig gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion und damit nahezu immun gegen diese Form der Korrosion.

Die außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit von Alloy 625 machen es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Es wird häufig in Branchen wie der chemischen Verarbeitung, der Öl- und Gasindustrie, der Schiffstechnik, der Luft- und Raumfahrt und der Energieerzeugung eingesetzt. Die Legierung eignet sich gut für Umgebungen, in denen mit korrosiven Medien, erhöhten Temperaturen und mechanischen Belastungen zu rechnen ist.

Anträge

Komponenten für die Luft- und Raumfahrt – Faltenbälge und Kompensatoren, Kanalsysteme, Schubumkehrer, Turbinenverkleidungsringe
Luftreinhaltung – Schornsteinauskleidungen, Klappen, Komponenten zur Rauchgasentschwefelung (REA)
Chemische Prozesstechnik – Anlagen zur Handhabung von oxidierenden und reduzierenden Säuren, Superphosphorsäureproduktion
Marinedienst – Dampfleitungsbälge, Schiffsauspuffanlagen der Marine, U-Boot-Hilfsantriebssysteme
Nuklearindustrie – Komponenten für Reaktorkerne und Steuerstäbe, Anlagen zur Wiederaufbereitung von Abfällen
Offshore-Öl- und Gasförderung – Abfackelgasschornsteine, Rohrleitungssysteme, Steigleitungsummantelungen, Sauergasrohre und -rohre
Erdölraffination – Abfackelgasschornsteine
Abfallbehandlung – Komponenten für die Müllverbrennung

Normen

ASTM.................. B 443
ASME.................. SB 443
AMS................... 5599

Chemische Analyse

Gewicht % (alle Werte sind maximal, sofern kein Bereich anders angegeben ist)


Nickel	58.0 Min.	Silizium	0.50
Chrom	20.0 min.-23.0 max.	Phosphor	0.015
Molybdän	8.0 min.-10.0 max.	Schwefel	0.015
Eisen	5.0	Aluminium	0.40
Niob (plus Tantal)	3.15 min.-4.15 max.	Titan	0.40
Kohlenstoff	0.10	Kobalt (falls bestimmt)	1.0
Mangan	0.50

Physikalische Eigenschaften

Dichte

0,305 Pfund/in3
8,44 g/cm3

Spezifische Wärme

0,102 BTU/lb-°F (32-212 °F)
427 J/kg-°K (0-100°C)

Elastizitätsmodul

30,1 x 106 psi
207,5 GPa

Wärmeleitfähigkeit 100 °C (200 °F)

75 BTU/Std/ft2/ft/°F
10,8 W/m-°K

Schmelzbereich

2350 – 2460°F
1290 – 1350°C

Elektrischer Widerstand

50,8 Mikrohm Zoll bei 70 °C
128,9 Mikrohm-cm bei 210°C

Mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient Temperaturbereich
°F	°C	in/in/°F	cm/cm°C
200	93	7,1 x 10-6 cm	12,8 x 10-6 cm
400	204	7,3 x 10-6 cm	13,1 x 10-6 cm
600	316	7,4 x 10-6 cm	13,3 x 10-6 cm
800	427	7,6 x 10-6 cm	13,7 x 10-6 cm
1000	538	7,8 x 10-6 cm	14,0 x 10-6 cm
1200	649	8,2 x 10-6 cm	14,8 x 10-6 cm
1400	760	8,5 x 10-6 cm	15,3 x 10-6 cm
1600	871	8,8 x 10-6 cm	15,8 x 10-6 cm
1700	927	9,0 x 10-6 cm	16,2 x 10-6 cm

Mechanische Eigenschaften

Typische Werte bei 20 °C (68 °F)

Streckgrenze 0,2 % Versatz		Ultimative Zugfestigkeit Kraft		Verlängerung in 2 Zoll.	Härte
psi (min.)	(MPa)	psi (min.)	(MPa)	% (min.)	(max.)
65,000	448	125,000	862	50	200 Brinell

Korrosionsbeständigkeit

Die hochlegierte chemische Zusammensetzung der Legierung 625 bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen stark korrosiven Umgebungen. Hier sind einige wichtige Punkte zur Korrosionsbeständigkeit von Alloy 625:Immunität gegen Angriffe unter milden Bedingungen:Alloy 625 ist praktisch immun gegen Angriffe unter milden Bedingungen wie Atmosphäre, Süß- und Meerwasser, neutralen Salzen und alkalischen Lösungen. Nickel und Chrom in der Legierung tragen zu ihrer Beständigkeit gegen oxidierende Lösungen bei. Die Kombination aus Nickel und Molybdän bietet Beständigkeit in nicht oxidierenden Umgebungen. Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion: Alloy 625 ist beständig gegen Lochfraßkorrosion, d. h. lokale Korrosion, die kleine Löcher oder Vertiefungen in der Materialoberfläche verursachen kann. Es widersteht auch der Spaltkorrosion, die in engen Räumen oder Spalten auftritt. Verhinderung interkristalliner Risse: Niob, das in der Legierung 625 enthalten ist, wirkt während des Schweißens als Stabilisator und verhindert interkristalline Rissbildung. Interkristalline Risse können während des Schweißens entlang der Grenzen der Metallkörner auftreten. Immunität gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion: Der hohe Nickelgehalt der Legierung 625 macht sie praktisch immun gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion. Chlorid-Spannungsrisskorrosion ist eine Art von Korrosion, die in Gegenwart von Chloriden und Zugspannung auftritt. Beständigkeit gegen Mineralsäuren, Laugen und organische Säuren: Alloy 625 widersteht dem Angriff von Mineralsäuren wie Salz-, Salpeter-, Phosphor- und Schwefelsäure. Es zeigt auch eine Beständigkeit gegen Laugen und organische Säuren sowohl unter oxidierenden als auch unter reduzierenden Bedingungen.

Die Korrosionsbeständigkeit der Legierung 625 ermöglicht den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen eine Exposition gegenüber rauen Umgebungen und korrosiven Substanzen zu erwarten ist. Es ist jedoch wichtig, spezifische Betriebsbedingungen zu berücksichtigen und sich mit Werkstoffingenieuren oder Legierungsherstellern zu beraten, um die Eignung der Legierung für eine bestimmte Anwendung sicherzustellen.

Korrosionsbeständigkeit von Nickellegierungen in 24-Stunden-Tests bei kochender 40%iger Ameisensäure.

Legierung	Korrosionsrate
	MPY	mm/a
Legierung 825	7.9	0.2
Nickel 200	10.3-10.5	0.26-0.27
Legierung 400	1.5-2.7	0.038-0.068
Legierung 600	10.0	0.25
Legierung G-3	1.8-2.1	0.046-0.05
Legierung 625	6.8-7.8	0.17-0.19
Legierung C-276	2.8-2.9	0.07-0.074

Korrosionsbeständigkeit von Nickellegierungen in vier 24-Stunden-Tests in siedender Essigsäure

Legierung	Essigsäure Konzentration	Korrosions-/Erosionsrate
Legierung	Essigsäure Konzentration	MPY	mm/a
Legierung 825	10%	0.60-0.63	0.0152-0.160
Legierung 625	10%	0.39-0.77	0.01-0.19
Legierung C-276	10%	0.41-0.45	0.011-0.0114
Legierung 686	80%	<0,1*	<0,01*

Widerstand von Nickellegierungen gegen Aufprallangriff durch Meerwasser bei 150 ft/sec (45,7 m/s)

Legierung	Korrosions-/Erosionsrate
	MPY	mm/a
Legierung 625	Null	Null
Legierung 825	0.3	0.008
Legierung K-500	0.04	0.01
Legierung 400	1.5-2.7	0.038-0.068
Legierung 600	0.4	0.01
Nickel 200	40	1.0

Die vergleichende PREN-Nummer für die Legierung 625 ist in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Äquivalenzzahlen für Lochfraß (PREN) für korrosionsbeständige Legierungen

Legierung	Ni	Cr	Moment	W	Nb	N	PREN
Edelstahl 316	12	17	2.2	—	—	—	20.4
Edelstahl 317	13	18	3.8	—	—	—	23.7
Legierung 825	42	21.5	3	—	—	—	26.0
Legierung 864	34	21	4.3	—	—	—	27.4
Legierung G-3	44	22	7	—	—	—	32.5
Legierung 625	62	22	9	—	3.5	—	40.8
Legierung C-276	58	16	16	3.5	—	—	45.2
Legierung 622	60	20.5	14	3.5	—	—	46.8
SSC-6MO	24	21	6.2	—	—	0.22	48.0
Legierung 686	58	20.5	16.3	3.5	—	—	50.8

Oxidationsbeständigkeit

Die Oxidations- und Zunderbeständigkeit von Alloy 625 ist einer Reihe von hitzebeständigen austenitischen Edelstählen wie 304, 309, 310 und 347 bis zu 982 °C (1800 °F) und unter zyklischen Heiz- und Kühlbedingungen überlegen. Oberhalb von 982 °C (1800 °F) kann die Skalierung zu einem einschränkenden Faktor für den Betrieb werden.

Fertigungsdaten

Die Legierung 625 kann leicht geschweißt und mit den üblichen Fertigungsverfahren in der Werkstatt verarbeitet werden, aber aufgrund der hohen Festigkeit der Legierung widersteht sie der Verformung bei Warmumformtemperaturen.

Warmumformung

Der Warmarbeitstemperaturbereich für Alloy 625 beträgt 900 – 1177 °C (1650 – 2150 °F). Schwere Arbeiten müssen so nah wie möglich an 1177 °C (2150 °F) herankommen, während leichtere Arbeiten bis zu 927 °C (1700 °F) erfolgen können. Die Warmumformung sollte in gleichmäßigen Reduktionen erfolgen, um eine Duplex-Kornstruktur zu vermeiden

Alloy 400 lässt sich mit praktisch allen Kaltfertigungsverfahren leicht kaltverformen. Die Kaltumformung sollte an geglühtem Material durchgeführt werden. Die Legierung hat eine etwas höhere Kaltverfestigungsrate als Kohlenstoffstahl, aber nicht so hoch wie Edelstahl 304.

Kaltumformung

Die Legierung 625 kann nach den üblichen Fertigungsverfahren in der Werkstatt kalt umgeformt werden. Die Legierung sollte sich im geglühten Zustand befinden. Die Kaltverfestigungsraten sind höher als bei den austenitischen Edelstählen.
Schweißen
Alloy 625 kann problemlos mit den meisten Standardverfahren geschweißt werden, einschließlich GTAW (WIG), PLASMA, GMAW (MIG/MAG), SAW und SMAW (MMA). Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht erforderlich. Das Bürsten mit einer Edelstahldrahtbürste nach dem Schweißen entfernt die Hitzetönung und erzeugt eine Oberfläche, die kein zusätzliches Beizen erfordert.

Zerspanung

Die Legierung 625 sollte vorzugsweise im geglühten Zustand bearbeitet werden. Da Alloy 625 zur Kaltverfestigung neigt, sollten nur niedrige Schnittgeschwindigkeiten verwendet und das Schneidwerkzeug immer eingerastet sein. Eine ausreichende Schnitttiefe ist erforderlich, um den Kontakt mit der zuvor geformten kaltverfestigten Zone zu vermeiden.