Inconel vs. Edelstahl im industriellen Einsatz

Inconel und Edelstahl sind sehr beliebte Metalllegierungen, die eine hervorragende Dimensionsstabilität in extrem korrosiven Umgebungen bieten. Jede hat jedoch unterschiedliche Anwendungsgebiete. Wenn es um Inconel im Vergleich zu Edelstahl geht, spielen drei entscheidende Faktoren eine Rolle:Kosten, Temperaturtoleranz und Festigkeit.

In diesem Artikel untersuchen wir die Eigenschaften von Inconel und Edelstahl und die Anwendungen, für die sie gut geeignet sind, damit Sie basierend auf Ihren Projektanforderungen die beste Entscheidung treffen können.

Inconel

Inconel ist eine Superlegierung auf Nickel-Chrom-Basis, die dafür bekannt ist, ein hervorragendes Festigkeitsprofil bei hohen Temperaturen von etwa 2.000 °F unter rauen korrosiven Umgebungen zu zeigen. Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften wird Inconel in Strahltriebwerken, Öl- und Gasförderungen, Salzwasseranwendungen und Wärmebehandlungsanwendungen eingesetzt. Einige beliebte Anwendungen von Inconel sind:

• Turbinen.
• Schwermaschinenteile.
• Turbojet-Triebwerksteile.
• Metalldruckguss.
• Erdgasleitungen.
• 3D-Druck.

Allerdings sind Inconel-Legierungen viel teurer als Edelstahllegierungen.

Edelstahl

Chrom ist das Hauptlegierungselement in Edelstahl (ca. 10-20 %), das Edelstahl eine 200-mal höhere Korrosionsbeständigkeit verleiht als selbst Weichstahl. Es kann wie folgt in fünf verschiedene Gruppen eingeteilt werden:

1. austenitisch

• Am häufigsten verwendet
• Schweißbar, nicht magnetisch und nicht wärmebehandelbar
• Wird in Geräten zur Lebensmittelverarbeitung, Küchenutensilien und medizinischen Geräten verwendet

2. Ferritisch

• Enthält 12–17 % Chrom, weniger als 0,1 % Kohlenstoff sowie Molybdän, Aluminium und Titan
• Bietet eine gute Duktilität und Formbarkeit
• Hat eine geringe Festigkeit bei hohen Temperaturen
• Magnetisch und nicht wärmebehandelbar
• Günstigste Sorte

3. Martensitisch

• Enthält 11–17 % Chrom, 1,2 % Kohlenstoff und weniger als 0,4 % Nickel
• Höherer Kohlenstoffgehalt wirkt sich auf das Umformen und Schweißen aus
• Vor- und Nachwärmebehandlung ist erforderlich, um andere zuverlässige Eigenschaften zu erhalten
• Wird für zahnärztliche, chirurgische Geräte, Messer und andere Schneidwerkzeuge verwendet

4. Duplex

• Enthält 20–25 % Chrom, 5 % Nickel, Molybdän und Stickstoff
• Höhere Streckgrenze und größere Chlorid-Spannungskorrosionsrisse
• Verwendet in chemischen Anlagen und Rohrleitungen

5. Ausscheidungshärtbar

• Ausscheidungswärmebehandlung zur Verringerung der Plastizität
• Leicht zu bearbeiten, sehr langlebig und hoch auf Streckgrenze und Zugfestigkeit
• Viermal härter als austenitischer Stahl
• Wird in der Öl- und Gas-, Nuklear- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet

Inconel vs. Edelstahl:Anwendungsunterschiede

Obwohl beide Metalle ein ähnliches physikalisches Aussehen haben können, unterscheiden sie sich in vielen anderen Aspekten. Darüber hinaus gibt es beide Metalle in unterschiedlichen Qualitäten, und keine zwei Legierungen desselben Metalls haben ähnliche Eigenschaften. Zum Beispiel können Legierungen aus rostfreiem Stahl der Güteklasse 316 unter Chloridlösungen eine bessere Leistung erbringen als Legierungen aus rostfreiem Stahl der Güteklasse 304. Darüber hinaus kann sich die Festigkeit des Metalls in Abhängigkeit von der erhaltenen Wärmebehandlung ändern. Beispielsweise ist die Zugfestigkeit von „wie gewalzten“ Inconel-Stäben höher als die von lösungsbehandelten Stäben. Selbst eine geringfügige Variation der sekundären Elemente kann das endgültige Festigkeitsprofil verändern.

Die folgende Tabelle vergleicht die wesentlichen Eigenschaften der beiden beliebtesten Legierungen, Inconel 625 und Edelstahl 304.

	Inconel 625	Edelstahl 304
Zugfestigkeit	135.000 psi (930 MPa)	75.000 psi (515 MPa)
Schmelzpunkt	2.460 °F (1350 °C)	2.550 °F (1400 °C)
Betriebstemperatur	1.800 °F (982 °C)	1.697 °F (952 °C)
Streckgrenze	75.000 psi (517 MPa)	30.000 psi (205 MPa)
Dehnung	42,5 %	35 %
Bearbeitbarkeit	Arm	Arm
Korrosionsbeständigkeit	Gut, besonders beständig gegen Lochfraß und Spaltkorrosion	Gut, bietet ausgezeichnete Beständigkeit gegen die meisten oxidierenden Säuren

Gemäß dem obigen Vergleich wäre Inconel 625 für Anwendungen, die eine hohe Zugfestigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern, eine ideale Wahl gegenüber Edelstahl 304; Daher wird Inconel 625 in Wärmetauschern und Gasturbinen verwendet. Andererseits eignet sich Edelstahl 304 aufgrund seines niedrigen Betriebstemperaturbereichs gut für Anwendungen, die Dimensionsstabilität in Verbindung mit Korrosionsbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen erfordern.

Wenn es um Korrosionsbeständigkeit geht, haben beide spezifische Anwendungsgebiete. Inconel 625 bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Chloridionen und Meerwasser. Aufgrund seiner hohen Korrosionsdauerfestigkeit bietet es Schutz vor Loch- und Spaltkorrosion; Daher wird es als Drahtseil für Festmacherkabel, Abgaskanäle für Marine-Nutzboote und Dampfleitungsbälge verwendet. Andererseits widersteht Edelstahl 304 der Korrosion durch oxidierende Säuren wie Schwefelsäure und wird häufig in chemischen Behältern, einschließlich solchen für den Transport, sowie in Automobil- und Luft- und Raumfahrtkomponenten verwendet.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass beide Legierungen schlechte Bearbeitungseigenschaften aufweisen. Die Bewältigung der Herausforderungen bei der Bearbeitung von Inconel im Vergleich zu Edelstahl ist unerlässlich, um den Materialabfall und die Kosten unter Kontrolle zu halten.

Herausforderungen bei der Bearbeitung von Inconel und Edelstahl

Während es wichtig ist, die Unterschiede zwischen Inconel und Edelstahl zu verstehen, ist es ebenso wichtig zu verstehen, wie die einzigartigen Eigenschaften der einzelnen Materialien zu ihrer Bearbeitbarkeit beitragen.

Beispielsweise erschwert die Festigkeit von Inconel die Bearbeitung, da es zur Kaltverfestigung neigt und daher Werkzeuge beschädigen oder das Werkstück verformen kann. Eine der besten Möglichkeiten, dies zu überwinden, besteht darin, Inconel-Legierungen vor der Bearbeitung zu lösen, um die Spannungen abzubauen. Es ist auch ratsam, Keramikwerkzeuge zu verwenden, um kontinuierliche Schnitte zu erzielen und die Kaltverfestigung beim Schneiden von Inconel-Blöcken zu reduzieren.

Das präzise Trennen von Edelstahl ist auch wegen seines hohen Nickelgehalts eine Herausforderung, der während des Bearbeitungsprozesses zu starken plastischen Verformungen führt. Die Oberfläche wird bei nachfolgenden Versuchen schwer zu durchdringen. Dadurch wird mehr Schnittkraft benötigt, was zu Werkzeugversagen aufgrund zu hoher Reibungswärme führt. Die Verwendung von industriellen Bandsägen und die Einhaltung des richtigen Schneidevorgangs können Ihnen dabei helfen, Präzision schneller und einfacher zu erreichen.

Wenn Sie nicht über die richtige Einrichtung und das richtige Fachwissen verfügen, um mit diesen anspruchsvollen Metallen umzugehen, ist es besser, die Aufgabe an einen sachkundigen Dienstleister auszulagern.

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