Limite de elasticidade do Inconel 625 em função da temperatura

A resistência ao escoamento da barra de Inconel 625 diminui à medida que a temperatura aumenta, mas a liga mantém uma resistência útil numa ampla gama de temperaturas devido à sua composição de níquel-crómio-molibdénio-níobio. À temperatura ambiente, as barras de Inconel 625 recozidas por solução ou recozidas apresentam normalmente uma resistência ao escoamento entre 330 MPa e 460 MPa, dependendo da forma do produto, da norma, do tratamento térmico e da deformação a frio. A temperaturas elevadas, a resistência ao escoamento típica de curta duração pode situar-se em cerca de 290 MPa a 100 °C, cerca de 260 MPa a 300 °C, cerca de 265 MPa a 500 °C, cerca de 245 MPa a 650 °C e mais baixa a temperaturas mais elevadas. Para utilização em engenharia, a resistência ao escoamento da barra de Inconel 625 em função da temperatura deve ser sempre verificada de acordo com a condição exata da barra, o diâmetro, a norma, o tratamento térmico e o MTC, uma vez que as barras laminadas a quente, forjadas, trefiladas a frio, recozidas e recozidas em solução podem apresentar diferentes níveis de resistência.

1. Resumo da relação entre a resistência ao escoamento da barra de Inconel 625 e a temperatura

Barra de Inconel 625 é amplamente utilizado em aplicações em que a resistência à corrosão e a resistência mecânica devem manter-se fiáveis em condições de temperatura, pressão, água do mar, ácidos, cloretos, gases de escape ou processos químicos. Ao contrário das ligas endurecidas por precipitação, tais como Inconel 718 ou Inconel X-750, O Inconel 625 deve grande parte da sua resistência ao reforço por solução sólida, principalmente devido ao molibdénio e ao nióbio presentes numa matriz de níquel-crómio.

A relação entre o limite de escoamento e a temperatura é importante porque o limite de escoamento indica aos engenheiros quando uma barra começa a deformar-se permanentemente sob carga. À temperatura ambiente, a barra de Inconel 625 pode proporcionar uma forte capacidade de suporte de carga. À medida que a temperatura de serviço aumenta, a resistência ao escoamento diminui gradualmente. No entanto, em comparação com muitos aços inoxidáveis e ligas de níquel não reforçadas, o Inconel 625 mantém uma resistência útil a temperaturas elevadas e oferece também uma excelente resistência à corrosão.

Por que razão os compradores procuram a relação entre rendimento e temperatura

2. Resposta direta: Como é que a resistência ao escoamento do Inconel 625 varia com a temperatura?

A resistência ao escoamento do Inconel 625 diminui geralmente à medida que a temperatura aumenta. Uma referência típica para a Liga 625 indica uma resistência ao escoamento de cerca de 330 MPa a 20 °C, cerca de 290 MPa a 100 °C, cerca de 260 MPa a 300 °C, cerca de 265 MPa a 500 °C, cerca de 245 MPa a 650 °C, cerca de 215 MPa a 800 °C e cerca de 100 MPa a 1000 °C. Estes valores são úteis para comparação técnica, mas não devem substituir a norma ou o MTC efetivamente aplicável a uma encomenda específica de barras.

A diminuição não é perfeitamente linear. Em torno de algumas temperaturas intermédias, o comportamento à tração pode ser influenciado pelo endurecimento por deformação, pelos efeitos do envelhecimento por deformação, pelo método de ensaio e pelo estado metalúrgico. Na prática de compras, o ponto importante é simples: não utilize a resistência ao escoamento à temperatura ambiente para projetos a altas temperaturas. Se a barra for trabalhar a 500 °C, 650 °C, 700 °C ou mais, os dados de resistência a temperaturas elevadas devem ser revistos.

Tabela de referência rápida

3. Identificação da classe da barra de Inconel 625 (UNS N06625)

A barra de Inconel 625 é normalmente identificada como UNS N06625 e W.Nr. 2.4856. Também pode ser designado por Liga 625, Liga de Níquel 625, Liga Inconel 625 ou NiCr22Mo9Nb, dependendo da região e do fornecedor. A identificação correta do tipo é importante porque o Inconel 625 é frequentemente comparado com o Inconel 600, o Inconel 718, o Hastelloy C276, a Liga 825 e os aços inoxidáveis, mas estes materiais apresentam comportamentos diferentes em termos de resistência e temperatura.

Tabela de identificação do grau

Por que o UNS N06625 é importante

Ao adquirir barras de Inconel 625, a cotação, o certificado de material (MTC), a etiqueta do produto e a lista de embalagem devem indicar claramente a referência UNS N06625. Se um fornecedor indicar apenas “barra de Inconel” ou “barra de liga de níquel”, a referência do material não fica suficientemente clara. Para a análise da resistência ao escoamento em função da temperatura, o tipo e o estado exatos são essenciais.

4. Limite de elasticidade do Inconel 625 à temperatura ambiente (bar)

O limite de escoamento à temperatura ambiente da barra de Inconel 625 depende da forma do produto e das condições de fornecimento. No caso de material recozido ou recozido em solução, um valor de referência comum pode situar-se entre 330 MPa e 460 MPa. Algumas normas e formas de produto podem exigir valores mínimos mais elevados. As barras trefiladas a frio ou submetidas a trabalho a frio podem apresentar um limite de elasticidade mais elevado, uma vez que a deformação aumenta a resistência.

Resistência à temperatura ambiente por condição do produto

Por que razão os dados relativos à temperatura ambiente não são suficientes

Um valor de resistência ao escoamento à temperatura ambiente é útil para uma comparação inicial dos materiais, mas não é suficiente para peças que funcionam a temperaturas elevadas. Uma barra que cumpra os requisitos mecânicos à temperatura ambiente pode ainda assim necessitar de uma análise da resistência a temperaturas elevadas, da fluência, da ruptura por tensão ou da tensão admissível segundo a ASME antes de ser aceite para serviço a quente.

5. Tabela de dados sobre o limite de escoamento a temperaturas elevadas

A tabela seguinte fornece uma referência prática para a resistência ao escoamento do Inconel 625 em função da temperatura. Estes valores são úteis para conteúdos técnicos, comparações preliminares de projeto e informação ao comprador. O projeto de engenharia final deve basear-se na norma exigida, nas especificações do cliente, no código de projeto e no certificado de material (MTC) efetivo.

Referência da resistência ao escoamento do Inconel 625 em função da temperatura

Como ler esta tabela

A tabela mostra que o Inconel 625 não perde resistência de forma repentina a temperaturas moderadas. Entre 100 °C e 650 °C, o limite de escoamento permanece dentro de um intervalo útil para muitas aplicações industriais. No entanto, a partir dos 800 °C, a resistência a curto prazo diminui de forma mais acentuada, e o comportamento de fluência dependente do tempo torna-se um fator de projeto importante.

6. Limite de elasticidade a 100 °C, 300 °C, 500 °C, 650 °C e temperaturas superiores

Para muitos compradores, as temperaturas mais importantes não são os intervalos de 100 °C, mas sim pontos de serviço específicos, como 100 °C, 300 °C, 500 °C e 650 °C. Estas temperaturas correspondem frequentemente a aplicações em processamento químico, permutadores de calor, escape marítimo, refinarias, offshore, gases de combustão e corrosão a altas temperaturas.

Limite de elasticidade a 100 °C

A 100 °C, o Inconel 625 pode apresentar um limite de elasticidade de cerca de 290 MPa, de acordo com dados de referência típicos. Este valor continua a ser suficientemente elevado para muitas aplicações em ambientes químicos quentes e em água do mar. Na maioria dos casos, a resistência à corrosão pode ser mais importante do que a resistência mecânica a esta temperatura.

Limite de elasticidade a 300 °C

A 300 °C, o limite de elasticidade pode situar-se em cerca de 260 MPa. Esta faixa de temperatura é comum em equipamentos de processo a quente, permutadores de calor e algumas peças marítimas ou relacionadas com sistemas de escape. O Inconel 625 continua a ser útil porque combina resistência mecânica com resistência à oxidação e aos cloretos.

Limite de elasticidade a 500 °C

A 500 °C, o limite de elasticidade típico pode situar-se em cerca de 265 MPa. A resistência mantém-se suficientemente estável para muitas aplicações, mas os engenheiros devem começar a prestar mais atenção à exposição térmica a longo prazo, à microestrutura e ao nível de tensão.

Limite de elasticidade a 650 °C

A 650 °C, o limite de elasticidade típico pode situar-se em cerca de 245 MPa. Trata-se de um ponto de temperatura crucial, uma vez que muitas discussões sobre projetos a altas temperaturas ocorrem na faixa dos 600 °C a 700 °C. Para uma utilização a longo prazo nesta faixa, os dados de fluência e a condição de recozimento de solução podem ser mais importantes do que a simples resistência ao escoamento a curto prazo.

Comportamento a temperaturas mais elevadas

Acima dos 700 °C, o Inconel 625 continua a apresentar resistência útil em condições de curta duração, mas a abordagem de conceção altera-se. A resistência ao escoamento, por si só, já não é suficiente. A resistência à ruptura por fluência, a deformação dependente do tempo, a oxidação, a carbonetação, a fadiga térmica e o tempo de exposição tornam-se fatores críticos.

7. Por que é que o Inconel 625 mantém a resistência a temperaturas elevadas

O Inconel 625 mantém a resistência a temperaturas elevadas porque a sua matriz de níquel-crómio é reforçada por molibdénio e nióbio. Este mecanismo de reforço por solução sólida dificulta o movimento das deslocações e ajuda a liga a manter a resistência mecânica a temperaturas em que muitos aços inoxidáveis e ligas comuns se enfraquecem mais rapidamente.

Outro ponto importante é que o Inconel 625 não necessita de tratamento térmico de endurecimento por precipitação para atingir a sua resistência normal. Isto confere-lhe um desempenho estável e uma excelente capacidade de processamento. Além disso, reduz o risco de perda de resistência causada por um tratamento de envelhecimento incorreto, o que pode constituir um problema nas ligas endurecidas por envelhecimento.

Resumo do mecanismo de reforço

8. Efeito do níquel, crómio, molibdénio e nióbio na resistência a altas temperaturas

A resistência a altas temperaturas da barra de Inconel 625 depende do efeito combinado do níquel, do crómio, do molibdénio e do nióbio. Cada elemento tem uma função específica. A liga não é simplesmente “rica em níquel”. Trata-se de uma liga de Ni-Cr-Mo-Nb cuidadosamente equilibrada, concebida para oferecer resistência e resistência à corrosão.

Efeito Níquel

O níquel constitui a matriz de base. Confere à liga boa ductilidade, estabilidade térmica e resistência à corrosão sob tensão induzida por cloretos. O níquel permite também que a liga mantenha propriedades mecânicas úteis a temperaturas elevadas.

Efeito Cromo

O crómio melhora a resistência à oxidação e ajuda a proteger a superfície da liga em ambientes com gases quentes ou oxidantes. Contribui também para a resistência contra muitos meios corrosivos.

Efeito do molibdénio

O molibdénio é um dos elementos de reforço mais importantes do Inconel 625. Reforça a matriz de níquel e melhora a resistência à corrosão por pite e à corrosão em fendas, especialmente em ambientes que contêm cloretos.

Efeito do nióbio

O nióbio, frequentemente mencionado em conjunto com o tântalo, contribui para o endurecimento da matriz e para a resistência a altas temperaturas. No Inconel 625, o nióbio é um dos motivos pelos quais a liga consegue manter a resistência sem o endurecimento por precipitação convencional.

9. Resistência ao escoamento da barra de Inconel 625 recozida vs. recozida em solução

As barras de Inconel 625 recozidas e recozidas em solução podem apresentar diferentes limites de elasticidade e desempenho a altas temperaturas. Esta distinção é importante porque a liga 625 é fornecida em diferentes classes ou condições, dependendo da temperatura de aplicação e dos requisitos de serviço.

Barra de Inconel 625 recozida

A barra de Inconel 625 recozida é frequentemente utilizada em aplicações que exigem resistência à corrosão a temperaturas inferiores a cerca de 600 °C. Apresenta boa ductilidade, resistência à corrosão e usinabilidade. O limite de escoamento à temperatura ambiente pode ser superior ou inferior, dependendo da forma do produto e da norma aplicável, mas a principal vantagem reside no equilíbrio entre a resistência à corrosão e o comportamento durante a fabricação.

Barra de Inconel 625 recozida

A barra de Inconel 625 submetida a recozimento de solução é frequentemente escolhida para aplicações a temperaturas mais elevadas, acima dos 600 °C, uma vez que o estado de recozimento de solução proporciona uma melhor resistência à fluência e estabilidade térmica. O recozimento de solução é normalmente realizado a uma temperatura mais elevada do que o recozimento de amolecimento e é seguido de um arrefecimento rápido.

Comparação de condições

10. Diferenças na resistência das barras laminadas a quente, forjadas e trefiladas a frio

A resistência das barras de Inconel 625 depende não só do tipo de liga e da temperatura, mas também do processo de fabrico. As barras laminadas a quente, as barras forjadas e as barras trefiladas a frio podem apresentar diferentes valores de limite de elasticidade, resistência à tração, dureza, estrutura granular, estado da superfície e tolerância dimensional.

Barra de Inconel 625 laminada a quente

A barra laminada a quente é frequentemente utilizada como matéria-prima para usinagem geral. Normalmente, apresenta boa ductilidade e resistência equilibrada. Pode ser necessário prever uma margem de usinagem, uma vez que a superfície não é tão lisa como a das barras descascadas ou retificadas.

Barra forjada de Inconel 625

As barras forjadas são frequentemente utilizadas para diâmetros maiores e componentes pesados. O forjamento pode melhorar a estrutura e a solidez interna quando realizado de forma adequada. As barras forjadas de grandes dimensões podem exigir ensaios por ultrassons e uma inspeção mais detalhada.

Barra de Inconel 625 trefilada a frio

As barras trefiladas a frio apresentam normalmente um limite de elasticidade superior ao do material laminado a quente recozido, uma vez que a deformação a frio aumenta a resistência. Oferecem também melhores tolerâncias e acabamento superficial. No entanto, em aplicações a altas temperaturas, os efeitos da deformação a frio podem alterar-se durante a exposição térmica, pelo que o estado final deve ser cuidadosamente avaliado.

11. Limite de escoamento vs. resistência à tração a diferentes temperaturas

A resistência ao escoamento e a resistência à tração são propriedades mecânicas diferentes. A resistência ao escoamento indica a tensão a partir da qual se inicia a deformação permanente. A resistência à tração indica a tensão máxima antes da fratura. O Inconel 625 pode manter uma resistência à tração relativamente elevada a temperaturas elevadas, mesmo quando a resistência ao escoamento diminui.

Comparação entre o limite de elasticidade e a resistência à tração

Que valor devem os engenheiros utilizar?

Para evitar deformações permanentes, o limite de escoamento é normalmente o valor determinante. Para comparar a resistência à ruptura, a resistência à tração é útil. Para utilização prolongada a altas temperaturas, os dados relativos à resistência à fluência e à ruptura por tensão podem ser mais importantes do que o limite de escoamento e a resistência à tração. Em equipamentos sob pressão a altas temperaturas, deve ser utilizada a tensão admissível prevista na norma aplicável.

12. Resistência a altas temperaturas em comparação com o Inconel 600, o Inconel 718 e o aço inoxidável

O Inconel 625 é frequentemente comparado com o Inconel 600, o Inconel 718 e o aço inoxidável, uma vez que estes materiais são utilizados em ambientes industriais semelhantes. A escolha certa depende da resistência, da temperatura, da resistência à corrosão, da soldabilidade, do custo e da aceitabilidade do endurecimento por precipitação.

Inconel 625 vs Inconel 600

O Inconel 600 é uma liga de níquel-crómio-ferro com boa resistência à oxidação e à corrosão, mas não contém o mesmo sistema de reforço com teores elevados de molibdénio e nióbio que o Inconel 625. O Inconel 625 proporciona normalmente maior resistência e melhor resistência à corrosão por pite e por fendas em ambientes clorados.

Inconel 625 vs Inconel 718

O Inconel 718 é uma liga de níquel endurecida por precipitação com uma resistência muito superior à do Inconel 625 em muitos intervalos de temperatura. No entanto, o Inconel 625 oferece geralmente uma maior facilidade de fabrico e uma excelente resistência à corrosão sem necessidade de endurecimento por precipitação. Se for necessária resistência máxima, o Inconel 718 pode ser a escolha preferida. Se a resistência à corrosão e a soldabilidade forem mais importantes, o Inconel 625 pode ser mais adequado.

Inconel 625 vs Aço Inoxidável

Em comparação com o aço inoxidável 304 ou 316, o Inconel 625 apresenta uma resistência muito superior à corrosão sob tensão por cloretos, à corrosão por pite, à corrosão em fendas e a muitos ambientes corrosivos a altas temperaturas. O aço inoxidável é mais barato, mas pode não oferecer resistência mecânica e resistência à corrosão suficientes a temperaturas elevadas.

13. Limites de temperatura de aplicação para a barra de Inconel 625

O Inconel 625 pode ser utilizado desde temperaturas criogénicas até temperaturas muito elevadas, mas o limite prático de aplicação depende das condições, da tensão, do ambiente de corrosão, do tempo de exposição e das normas de projeto. Algumas fichas técnicas descrevem temperaturas de serviço até cerca de 982 °C para a liga, mas isso não significa que todas as barras de Inconel 625 possam suportar tensões elevadas a essa temperatura.

Abaixo dos 600 °C

Abaixo dos 600 °C, o Inconel 625 é amplamente utilizado em processos químicos, engenharia naval, petróleo e gás, serviços em ambientes ácidos, fixadores, eixos, peças de válvulas e equipamentos resistentes à corrosão. O estado recozido ou recozido macio é frequentemente utilizado em muitas aplicações em serviços sujeitos à corrosão.

Acima de 600 °C

Para aplicações a temperaturas superiores a cerca de 600 °C, a liga 625 submetida a recozimento em solução é frequentemente considerada, uma vez que proporciona melhor estabilidade a altas temperaturas e resistência à deformação por fluência. A estas temperaturas, devem ser avaliados a tensão prolongada, a ruptura por deformação por fluência, a oxidação, a carburação e a fadiga térmica.

Utilização a temperaturas muito elevadas

Entre 800 °C e 1000 °C, o limite de elasticidade diminui significativamente. O Inconel 625 ainda pode ser utilizado em determinadas aplicações envolvendo gases quentes, sistemas de escape, fornos ou equipamentos térmicos, mas o projeto deve ter em conta o tempo, a carga, a oxidação e a fluência. Para componentes de secção quente de resistência muito elevada, podem ser consideradas outras ligas, tais como o Inconel 718, o Inconel X-750, as classes Nimonic ou a Liga 617, dependendo das condições.

14. Como verificar os dados relativos ao limite de elasticidade e à temperatura no MTC e nas normas

Para verificar corretamente o limite de escoamento das barras de Inconel 625, os compradores devem analisar o Certificado de Teste de Material (MTC), a norma aplicável, o estado das barras, as dimensões do produto e se são necessários ensaios a temperaturas elevadas. Muitos MTCs indicam a resistência à tração à temperatura ambiente, o limite de escoamento, o alongamento, a dureza, a composição química, o número de lote e a norma. Os valores a temperaturas elevadas podem não estar indicados, a menos que sejam exigidos pela ordem de compra ou pelas especificações do projeto.

O que verificar no MTC

Como redigir um pedido de cotação claro

Um pedido de informação claro pode ser redigido da seguinte forma: Barra redonda de Inconel 625, UNS N06625, ASTM B446, diâmetro de 40 mm, comprimento de 3000 mm, em estado de recozimento de solução, quantidade de 500 kg, acompanhada de um Certificado de Teste (MTC) que indique a composição química e as propriedades mecânicas à temperatura ambiente. Se for necessária uma resistência ao escoamento a alta temperatura, o comprador deve indicar a temperatura de ensaio, tal como o ensaio de resistência ao escoamento a 650 °C exigido de acordo com as especificações do projeto.

15. Questões relacionadas com a resistência ao escoamento da barra de Inconel 625 em função da temperatura

Qual é o limite de elasticidade do Inconel 625 a 650 °C?

A resistência ao escoamento típica do Inconel 625 a 650 °C é de cerca de 245 MPa, de acordo com os dados de referência comuns para altas temperaturas. Os valores reais podem variar de acordo com o estado da barra, o tratamento térmico, a forma do produto, o diâmetro, a norma e o método de ensaio. Para a aceitação do projeto ou da conceção, os compradores devem verificar a norma exigida e o MTC, em vez de utilizarem apenas uma tabela de dados gerais.

O Inconel 625 perde resistência a altas temperaturas?

Sim, o Inconel 625 perde resistência ao escoamento à medida que a temperatura aumenta, mas mantém a resistência útil melhor do que muitos aços inoxidáveis e ligas comuns. A sua resistência a altas temperaturas deve-se principalmente ao reforço por solução sólida de molibdénio e nióbio numa matriz de níquel-crómio. A temperaturas muito elevadas, a fluência, a ruptura por tensão, a oxidação e o tempo de exposição tornam-se mais importantes do que apenas a resistência ao escoamento a curto prazo.

O Inconel 625 é mais resistente do que o Inconel 718 a altas temperaturas?

O Inconel 625 não é, normalmente, mais resistente do que o Inconel 718 quando a resistência mecânica máxima é o principal critério de comparação, uma vez que o Inconel 718 é endurecido por precipitação e pode atingir níveis de resistência muito mais elevados. No entanto, o Inconel 625 oferece excelente resistência à corrosão, soldabilidade e estabilidade reforçada por solução sólida sem tratamento de envelhecimento. Para serviços com corrosão severa e produtos químicos a altas temperaturas, o Inconel 625 pode ser preferível; para componentes aeroespaciais ou de turbinas de alta resistência, o Inconel 718 pode ser mais adequado.