Inconel 625

La aleación Inconel 625 (designación UNS N06625 ) es una superaleación a base de níquelque posee alta resistencia mecánica y resistencia a temperaturas elevadas. Además, demuestra una notable protección contra la corrosión y la oxidación. Su capacidad para soportar altas tensiones y un amplio rango de temperaturas, tanto dentro como fuera del agua, así como su resistencia a la corrosión en entornos altamente ácidos, la convierten en una opción idónea para aplicaciones nucleares y marinas. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

El Inconel 625 se desarrolló en la década de 1960 con el propósito de crear un material que pudiera utilizarse en tuberías de vapor. Se realizaron algunas modificaciones a su composición original que le permitieron ser aún más resistente a la fluencia y soldable. Debido a esto, los usos del Inconel 625 se han extendido a una amplia gama de industrias, como la industria química, y para aplicaciones marinas y nucleares en la fabricación de bombas, válvulas y otros equipos de alta presión. ^{[ 4 ] [ 1 ]}

Debido a los altos niveles de niobio (Nb) del metal , así como a su exposición a entornos hostiles y altas temperaturas, existía preocupación por la soldabilidad del Inconel 625. Por lo tanto, se realizaron estudios para probar la soldabilidad, la resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia del metal, y se determinó que el Inconel 625 era una opción ideal para la soldadura. ^{[ 3 ]} Otros nombres conocidos para el Inconel 625 son Haynes 625, Nickelvac 625, Nicrofer 6020, Altemp 625 y Chronin 625.

El Inconel 625 fue diseñado como un material reforzado por solución sólida sin microestructura significativa. Esto se cumple a bajas y altas temperaturas, pero existe una región (de 923 a 1148 K) donde se forman precipitados que son perjudiciales para las propiedades de fluencia y, por lo tanto, para la resistencia de la aleación. Bajo cualquier condición de fluencia (alta temperatura con una tensión aplicada), se forman carburos de tipo M₂₃C₆ _{en los} límites de grano. Cuando se prueba a 973 K, comienzan a formarse precipitados γ ″ . Estos precipitados de fase γ ″ son de tipo _A₃B ordenado con una composición de Ni₃ ₍ Nb, Al, Ti) y una estructura cristalina tetragonal . Forman una morfología en forma de disco y son coherentes con respecto a la matriz. Cuando se prueba a 998 K, comienza a formarse un precipitado de fase δ que consiste en Ni₃ ₍ Nb, Mo) en una estructura cristalina ortorrómbica. Forman una morfología en forma de aguja y son incoherentes con la matriz. Ambos precipitados pueden disolverse completamente en la matriz cuando la muestra se calienta a 1148 K durante 5 horas. Esto permite recuperar las propiedades de fluencia de la aleación y prolongar la vida útil del material. ^{[ 5 ]}

El rendimiento del Inconel 625 a diferentes temperaturas es extremadamente importante para su uso en todas las aplicaciones, ya que es principalmente un material de alta temperatura. Definir claramente las temperaturas y tensiones de servicio para el Inconel 625 es fundamental para que los ingenieros seleccionen cuándo es apropiado usarlo. Para ello, se puede crear un mapa de mecanismos de deformación , que dicte la tasa de deformación del material a diferentes tensiones y temperaturas homólogas. Para ello, Malmelöv et al. ^{[ 6 ]} crearon un modelo para un modelo de tensión de flujo basado en mecanismos, considerando el endurecimiento de los límites de grano , el endurecimiento por orden de corto alcance, el endurecimiento por solución sólida , las interacciones de largo alcance de las dislocaciones inmóviles y la ruptura de la ley de potencias. El endurecimiento por orden de corto alcance ocurre cuando las dislocaciones encuentran obstáculos locales. Los obstáculos más altos conducen a un menor espaciamiento de obstáculos y una mayor contribución a la resistencia a la fluencia debido al orden de corto alcance. Las interacciones de largo alcance surgen de la acumulación de dislocaciones inmóviles, con una mayor densidad de dislocaciones que conduce a una mayor resistencia. La recuperación del material produce una disminución de estas dislocaciones, mientras que el endurecimiento produce un aumento. La ruptura de la ley de potencias es la transición entre la deformación controlada por ascenso y la controlada por deslizamiento en el material, y tiene una ecuación asociada. En cualquier punto, el mecanismo que produce la menor tensión de fluencia será el dominante, determinando así la tensión de fluencia del material.

El Inconel 625 puede experimentar una serie de cambios microestructurales durante la fluencia por compresión, incluyendo recristalización , precipitación de γ ″ y precipitación de δ. Es bien sabido que las aleaciones a base de níquel pueden tener maclas de recocido debido a la energía de falla de apilamiento media-baja del níquel . ^{[ 7 ]} Godasu, Prakash y Mula ^{[ 8 ]} encontraron que en ensayos de compresión con velocidad de deformación constante, la velocidad de recristalización del Inconel 625 está controlada por la formación de maclas Σ3 en la interfaz de límites de grano de alto ángulo en migración. Estas maclas de recristalización eventualmente forman granos dinámicamente recristalizados. Además, encontraron que los carburos dentro del Inconel 625 pueden ser sitios de nucleación para la recristalización dinámica debido a su incoherencia.

El uso de Inconel 625 bajo tensión por encima de 923 K puede resultar en la formación de precipitados perjudiciales, según Mathew et al. ^{[ 9 ]} A 973 K, γ ″ se forma dentro de los granos, que finalmente se descompone en fase δ a temperaturas más altas, con δ solubilizando de nuevo en la matriz a temperaturas entre 1123 y 1148 K. Estas transformaciones de fase tienen lugar principalmente dentro del grano. Mathew et al. informa que la tensión durante la fluencia acelera la nucleación de estos precipitados debido al exceso de dislocaciones y vacantes de la deformación por tracción. En otro estudio, ^{[ 10 ]} Mathew et al. informa que a las temperaturas donde se forman estos precipitados, el alargamiento a la rotura es aproximadamente la mitad que cuando los precipitados están solubilizando. Esto indica que δ está fragilizando fuertemente el Inconel 625 cuando se desarrolla en la microestructura.

Inconel 625 es una aleación utilizada para aplicaciones cruciales en los sectores nuclear y aeroespacial, lo que la convierte en una aleación atractiva para el uso de procesos de fabricación aditiva, para reducir el desperdicio de material y aumentar la complejidad de las piezas, y potencialmente permitir un control más preciso de la microestructura. ^{[ 11 ]} Kumar et al. demostraron que Inconel 625 fabricado mediante Deposición de Energía Dirigida ( DED ). Las aleaciones DED tienen altos gradientes de temperatura durante la construcción, lo que lleva a tensiones residuales dentro de la aleación. Además, el uso de los parámetros de impresión establecidos por Kumar et al. resultó en el crecimiento de dendritas dentro del Inconel 625, lo que causó una resistencia superior, pero peor ductilidad en comparación con el Inconel 625 fundido. Se encontró que el tratamiento térmico redujo estas tensiones residuales, así como aumentó la ductilidad de la aleación.

Los distintos métodos de fabricación aditiva dan lugar a microestructuras diferentes. Gamon et al. demostraron una variedad de microestructuras en Inconel 625 al fabricar la aleación con diversas técnicas de fabricación aditiva. ^{[ 12 ]} La morfología del grano incluía partículas aplanadas, columnas/dendritas, granos columnares equiaxiales completos y agujas delta dentro de granos columnares/dendríticos. El tamaño de los granos también dependía de la técnica empleada. Este estudio demuestra la versatilidad del Inconel 625 y su capacidad para ser procesado de diferentes maneras, según la aplicación requerida.

Como era de esperar, las microestructuras que dieron lugar a tamaños de grano más pequeños mostraron una mayor microdureza a temperatura ambiente, debido al efecto Hall-Petch.

Las normas ASTM (Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales) para diversos productos fabricados con Inconel 625 son las siguientes:

Los mercados para Inconel 625 incluyen:

• Costa afuera
• Marina
• Nuclear
• Procesamiento químico ^{[ 18 ]}
• Aeroespacial
• Bujías incandescentes

Las aplicaciones de productos y tecnologías de Inconel 625 incluyen: ^{[ 19 ]}

• componentes del agua de mar
• Chimeneas de antorcha
• Sistemas de conductos para aeronaves
• Equipos especializados para agua de mar
• Equipos para procesos químicos
• Anillos de la cubierta de la turbina
• Sistemas de inversión de empuje del motor
• sistemas de escape de motores a reacción
• Hornos de calderas

El Inconel 625 se fabrica comúnmente en forma de tuberías, placas, bridas y barras debido a su excelente soldabilidad y alta conformabilidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones tales como sistemas de tuberías marinas, intercambiadores de calor, líneas de transporte de productos químicos y sistemas de conductos de turbinas de gas. ^{[ 20 ]}

Las especificaciones y certificaciones incluyen: ^{[ 21 ]}

• AMS: 5599, 5666, 5837, 5869
• MS: 5837
• ASME: SB 443 Gr 1, SB 446 Gr 1
• ASTM: B 443 Gr 1, B 446 Gr 1
• EN: 2.4856
• ISO: 15156-3
• NACE: MR0175-3
• UNS: N06625
• Material: 2,4856

• Inconel
• Incoloy
• Monel
• Hastelloy
• Nimonic