1.1 Dauerfestigkeit bei Raumtemperatur
Inconel 600 weist aufgrund seines hohen Nickelgehalts eine hervorragende Ermüdungsfestigkeit bei Raumtemperatur auf, was für gute Duktilität und Zähigkeit sorgt.
Die Legierung hält hohen Belastungen unter -Zyklusermüdung (HCF) bei mäßigen Spannungsamplituden stand.
Glatte, polierte Proben weisen typischerweise eine Ermüdungsgrenze (Belastbarkeitsgrenze) im Bereich von 200–250 MPa bei vollständig umgekehrter Belastung auf (R=–1).
Oberflächenfehler, Bearbeitungsspuren oder Korrosion können die Ermüdungsgrenze deutlich herabsetzen.
1.2 Dauerfestigkeit bei erhöhten Temperaturen
Mit zunehmender Temperatur nimmt die Dauerfestigkeit von Inconel 600 allmählich ab.
Bei 400–600 Grad beträgt die Dauerfestigkeit etwa 60–70 % des Raumtemperaturwertes.
Bei 700 Grad und mehr sinkt die Dauerfestigkeit deutlicher aufgrund von:
Erhöhte Kriechverformung.
Schwächung der Korngrenzen.
Oxidation und Umweltangriff.
Bei Hochtemperaturermüdung (thermischer Ermüdung) kann es bei Inconel 600 zu zyklischer Oxidation, Rissbildung an Oxidschuppen und Korngrenzenrissen kommen, was die Ermüdungslebensdauer weiter verkürzt.
1.3 Leistung bei geringer Zyklenermüdung (LCF).
Inconel 600 verfügt aufgrund seiner hohen Duktilität und geringen Versprödungsneigung über eine gute Kurzzeitermüdungsbeständigkeit.
Es hält erheblichen plastischen Belastungen bei zyklischer Belastung stand und eignet sich daher für Komponenten, die folgenden Bedingungen ausgesetzt sind:
Thermocycling.
Start-Zyklen zum Starten und Herunterfahren.
Mechanische Zyklen mit großen Dehnungsamplituden.
Bei erhöhten Temperaturen verringert sich die LCF-Lebensdauer aufgrund der Kriech-{0}}Ermüdungswechselwirkung, was Folgendes verursacht:
Kavitation an Korngrenzen.
Ansammlung plastischer Spannungen.
Intergranulares Risswachstum.
1.4 Auswirkung des Schweißens auf das Ermüdungsverhalten
Schweißverbindungen aus Inconel 600 weisen im Allgemeinen eine geringere Dauerfestigkeit auf als das Grundmetall.
Zu den Faktoren, die zu einer verminderten Ermüdungsleistung beitragen, gehören:
Eigenspannungen durch Schweißen.
Schweißfehler (Porosität, Einschlüsse, Hinterschnitt).
Spannungskonzentration an Schweißnähten und -wurzeln.
Erweichung oder Kornwachstum der Wärmeeinflusszone (HAZ).
Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) kann die Ermüdungsleistung verbessern, indem sie Eigenspannungen reduziert, kann jedoch die Hochtemperaturfestigkeit leicht verringern, wenn sie nicht richtig kontrolliert wird.
1.5 Einfluss von Korrosion auf die Ermüdung (Korrosionsermüdung)
Inconel 600 ist in bestimmten Umgebungen anfällig für Korrosionsermüdung, insbesondere:
Chlorid-haltige Lösungen.
Saure Umgebungen.
Wasser oder Dampf mit hoher-Temperatur.
Korrosionsermüdung verringert die Dauerfestigkeit und kann zu einer vorzeitigen Rissbildung führen.
Im Gegensatz dazu zeigt Inconel 600 aufgrund seiner stabilen Oxidschicht eine gute Korrosionsermüdungsbeständigkeit in alkalischen Umgebungen und vielen oxidierenden Medien.
1.6 Wachstumsrate von Ermüdungsrissen
Inconel 600 weist bei Raumtemperatur eine relativ geringe Wachstumsrate von Ermüdungsrissen auf, was für Komponenten von Vorteil ist, bei denen Risse entstehen können, aber eingedämmt werden müssen.
Bei erhöhten Temperaturen erhöht sich die Risswachstumsrate aufgrund von:
Umwelteinflüsse (Oxidation, Kriechen).
Korngrenzengleiten.
Das Risswachstumsverhalten der Legierung wird auch durch das Vorhandensein von Spannungsrisskorrosion (SCC) in bestimmten Umgebungen beeinflusst.
1.7 Anwendungen, bei denen die Ermüdungsleistung wichtig ist
Inconel 600 wird in vielen Anwendungen eingesetzt, die eine gute Ermüdungsbeständigkeit erfordern, darunter:
Kernreaktorkomponenten (Steuerstabantriebsmechanismen, Dampferzeugerrohre).
Wärmetauscherrohre in petrochemischen Anlagen.
Ofenkomponenten, die thermischen Wechseln ausgesetzt sind.
Turbinenabgassysteme und Hochtemperaturkanäle.
Luft- und Raumfahrtkomponenten (bei extremen Ermüdungsanforderungen werden jedoch häufig fortschrittlichere Superlegierungen bevorzugt).
1.8 Zusammenfassung
Inconel 600 weist ein gutes Ermüdungsverhalten bei Raumtemperatur und moderaten Temperaturen auf.
Die Ermüdungsfestigkeit nimmt bei 700 Grad und darüber aufgrund von Kriech-, Oxidations- und Korngrenzeneffekten deutlich ab.
Schweißen, Korrosion und Temperaturwechsel können die Ermüdungslebensdauer verkürzen.
Die Legierung ist für Ermüdungsanwendungen mit hoher -Zykluszahl und niedriger -Zyklusdauer geeignet, es ist jedoch eine sorgfältige Berücksichtigung von Temperatur, Umgebung und Spannungsniveaus erforderlich.
