Unterschied zwischen Incoloy und Inconel

Inconel und Incoloy sind unterschiedliche Familien von Nickelbasislegierungen, die sich zwar teilweise überschneiden, aber unterschiedliche technische Funktionen erfüllen. Inconel-Legierungen sind nickelhaltige Superlegierungen, die für eine sehr hohe Festigkeit und eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen entwickelt wurden. Sie enthalten in der Regel mehr als 50 Prozent Nickel und zusätzliche verstärkende Elemente wie Niob, Molybdän oder Kobalt. Incoloy-Legierungen kombinieren Nickel, Eisen und Chrom in einer Ausgewogenheit, die eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Aufkohlung, Nitrierung und viele korrosive chemische Umgebungen bietet und gleichzeitig die Kosten und die thermische Stabilität für einen langen Einsatz bei mittleren bis hohen Temperaturen optimiert. Für strukturelle Hochtemperaturanwendungen und stark korrosive Medien wird normalerweise Inconel gewählt. Für Industrieöfen, petrochemische Erhitzer und einige chemische Prozessanlagen, bei denen Aufkohlungsbeständigkeit und Wirtschaftlichkeit eine Rolle spielen, sind Incoloy-Sorten oft sinnvoller.

1. Schnappschuss im Schnellvergleich

Diese Momentaufnahme spiegelt allgemeine Tendenzen wider; für die Verwendung in der Praxis sind die spezifischen Datenblätter zu konsultieren.

2. Markenzeichen und historischer Hintergrund

Beide Namen fungieren heute als Industriemarken, die sich auf Familien von technischen Nickellegierungen mit unterschiedlichen Entwicklungsgeschichten beziehen. Die Marke INCONEL hat ihren Ursprung in der Erforschung von Nickel-Chrom-Legierungen, die für Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit in sauerstoffhaltigen Hochtemperaturumgebungen entwickelt wurden. Die INCOLOY-Familie entstand aus den Bemühungen, Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen mit ausgewogener thermischer Stabilität und Beständigkeit gegen Aufkohlung und Oxidation für Öfen und Prozessanlagen zu entwickeln. Hersteller, Werkstofflieferanten und Normenausschüsse veröffentlichen Datenblätter und technische Merkblätter, in denen die Chemie, die mechanischen Eigenschaften und die empfohlenen Anwendungen für jede Sorte beschrieben werden.

3 Repräsentative Sorten und UNS-Nummern

In der Praxis beziehen sich die Ingenieure eher auf bestimmte Klassen als auf den Familiennamen allein. Repräsentative Auswahlen:

• Inconel gemeinsame Sorten

  • Inconel 625: UNS N06625. Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit einem Einsatzbereich von kryogenen Temperaturen bis etwa 982°C in vielen Atmosphären.

  • Inconel 718: UNS N07718. Aushärtbar, hohe Festigkeit bis etwa 700°C; weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt und bei hochbeanspruchten Teilen.

  • Inconel C-276: UNS N10276. Außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit in stark oxidierenden und reduzierenden chemischen Medien.

• Incoloy gemeinsame Sorten

  • Incoloy 800 / 800H / 800HT: UNS N08800, N08810, N08811. Nickel-Eisen-Chrom-Reihe, die für thermische Stabilität und Beständigkeit gegen Aufkohlung bei hohen Temperaturen ausgelegt ist.

  • Incoloy 825: UNS N08825. Gute Beständigkeit gegen Säureangriff und Spannungsrisskorrosion in vielen Prozessumgebungen.

Bei Vergleichen ist stets die genaue UNS- oder W.Nr. für die mechanischen und chemischen Grenzwerte anzugeben.

4 Chemie und Legierungsstrategie

Unterschiedliche Designziele führen zu unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen. Nachstehend finden Sie eine vereinfachte Zusammensetzungstabelle, in der typische, repräsentative Sorten verglichen werden. Die Prozentsätze sind ungefähre Grenzwerte aus den Datenblättern der Hersteller; für Beschaffungsentscheidungen ist die genaue Norm heranzuziehen.

Anmerkungen: Die genauen Grenzwerte variieren je nach Spezifikation und Produktform. Inconel-Ingenieure verlassen sich auf Elemente wie Niob und Molybdän, um die Festigkeitssteigerung durch Mischkristalle und Ausscheidungen sowie die Beständigkeit gegen örtliche Korrosion zu gewährleisten. In der Incoloy-Chemie ist der Nickelanteil niedriger und der Eisenanteil höher, um ein Gleichgewicht zwischen Kosten, Wärmeausdehnung und Leistung in aufkohlenden Umgebungen herzustellen.

5. Mikrostruktur und Verfestigungsmechanismen

• Inconel Ausscheidungsgehärtete Güten wie 718 sind auf eine kontrollierte Wärmebehandlung angewiesen, um Gamma-Grund- und Gamma-Doppelgrundausscheidungen zu erzeugen, die eine hohe Streck- und Kriechfestigkeit aufweisen. Mischkristallelemente wie Mo und Nb sorgen für Hochtemperaturstabilität und Lochfraßbeständigkeit. Ausscheidungsfreie Sorten wie 625 erhalten ihre Festigkeit durch Mischkristallhärtung und Kaltbearbeitung.

• Incoloy Legierungen wie die Serie 800 sind im Allgemeinen austenitisch und beruhen auf Mischkristall- und Gefügestabilität, um der Bildung von Sigma-Phasen bei längerer Belastung zu widerstehen. 800H und 800HT werden für eine verbesserte Kriechbeständigkeit durch die Kontrolle des Kohlenstoffs und geringe Zusätze von Titan und Aluminium modifiziert. Die mikrostrukturelle Stabilität von Incoloy bei anhaltend hohen Temperaturen ist ein entscheidender Vorteil für den Einsatz in Öfen.

Die Kenntnis der Mikrostruktur ist für die Festlegung der Wärmebehandlung, des Schweißverfahrens und der zu erwartenden Lebensdauer bei Kriech- oder zyklischem Wärmebetrieb von wesentlicher Bedeutung.

6. Mechanische Eigenschaften und Temperaturgrenzen

Nachstehend sind repräsentative mechanische Werte für handelsübliche Bedingungen aufgeführt. Die Werte variieren je nach Produktform, Wärmebehandlung und Prüfverfahren.

Die Konstrukteure müssen das Datenblatt des Lieferanten und die geltenden Vorschriften für die spezifischen zulässigen Spannungen bei Temperatur beachten.

7 Korrosionsbeständigkeit und Einsatzumgebung

• Allgemeine Korrosion und Lochfraß: Inconel-Sorten mit höherem Nickel- und Molybdängehalt weisen in der Regel eine bessere Beständigkeit gegenüber Chlorid und reduzierenden Säuren auf. Inconel C-276 und 625 sind bekannt für ihre Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in Seewasser und vielen Säuren.

• Aufkohlungs- und Nitrieratmosphären: Die Incoloy 800-Familie eignet sich gut zum Aufkohlen und Nitrieren, wie es in Öfen und einigen chemischen Prozessen üblich ist, da die Legierung so ausgewogen ist, dass versprödende Karbide und Sigma-Phasen minimiert werden. Dies macht Incoloy zu einer häufigen Wahl für Heizrohre, Muffeln und andere Ofenkomponenten.

• Spannungsrisskorrosion: In bestimmten Chloridumgebungen und bei hohen Zugspannungen kann nickelhaltiges Inconel eine bessere Beständigkeit bieten, aber bei der Auswahl müssen Testdaten und Erfahrungswerte berücksichtigt werden. Incoloy 825 wurde für den Einsatz in sauren Gasen und chloridreichen Umgebungen spezifiziert, in denen eine Immunität gegen lokale Korrosion und SCC bei moderaten Temperaturen erforderlich ist.

Die Materialauswahl sollte auf der Grundlage der tatsächlichen Prozesschemie, der Temperatur, des Fließverhaltens und der erwarteten mechanischen Belastung erfolgen.

8 Herstellung, Schweißen, Umformen und Fügen

• Schweißen: Viele Inconel- und Incoloy-Sorten lassen sich mit passenden Schweißzusatzwerkstoffen gut schweißen. Inconel 718 erfordert kontrollierte thermische Zyklen und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, um die Aushärtung wiederherzustellen; die Spezifikationen für das Schweißverfahren sind für stark beanspruchte Teile entscheidend. Inconel 625 und C-276 sind im Allgemeinen leichter zu schweißen und weisen eine gute HAZ-Korrosionsbeständigkeit auf.

• Bildung von: Die Serie Incoloy 800 hat gute Kaltumformungseigenschaften und kann zu Rohren und Blechen gezogen oder gewalzt werden. Ausscheidungshärtbare Inconel-Legierungen eignen sich im gehärteten Zustand nur bedingt für die Kaltumformung; Lösungsglühen und Alterungsprozesse spielen eine Rolle.

• Wärmebehandlung: Bei Inconel 718 führen spezifische Lösungsglüh- und Alterungsbehandlungen zu maximaler Festigkeit. Incoloy 800H und 800HT werden im Wesentlichen wärmebehandelt, um das Korngefüge zu stabilisieren und die Kriechfestigkeit zu optimieren, und nicht, um eine Ausscheidungshärtung zu erreichen. Beachten Sie die technischen Merkblätter der Lieferanten für die empfohlenen Zyklen.

Zur guten Herstellungspraxis gehören qualifizierte Schweißverfahren, die Kontrolle der Zwischenlagentemperaturen und gegebenenfalls ein Spannungsabbau nach der Herstellung.

9. Normen, Spezifikationen und Prüfanforderungen

Bei der Angabe einer der beiden Produktfamilien sind die korrekten Normen und Wärmenummern anzugeben. Typische Referenzdokumente sind:

• Technische Bulletins und Datenblätter des Herstellers für die jeweilige UNS.

• AMS- und ASTM-Materialspezifikationen für Druckteile und Hardware für die Luft- und Raumfahrt. Beispiel: AMS 5666 für Inconel 625 Daten und Beschaffung.

• Nationale und internationale Normen für die Prüfung, z.B. ASTM E8 für die Zugfestigkeit, ASTM G48 für die Bewertung von Lochfraß und Spaltkorrosion, ASTM G28 für die Korrosion in bestimmten Medien. Konsultieren Sie die Normenausschüsse für zulässige Spannungen in Druckbehältern bei Temperatur.

• Lieferantenzertifikate und Werksprüfberichte nach EN 10204/3.1 oder 3.2 sind in der Beschaffung üblich.

Geben Sie bei Bestellungen die vollständige UNS, die Materialform und die Wärmebehandlung an, um eine korrekte Materialkontrolle zu gewährleisten.

10. Typische Anwendungen und Fallbeispiele aus der Industrie

• Typische Verwendungen von Inconel

  • Gasturbinen- und Flugzeugtriebwerkskomponenten, bei denen hohe Temperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit erforderlich sind.

  • Chemische Prozessanlagen, die mit starken Säuren, Halogenidumgebungen und oxidativen Medien umgehen, bei denen Lochfraß ein Problem darstellt, z. B. Inconel C-276 in chemischen Reaktoren.

  • Marine- und Unterwassersysteme, die eine hervorragende örtliche Korrosionsbeständigkeit erfordern.

• Typische Verwendungen von Incoloy

  • Ofenkomponenten, Strahlungsrohre und Wärmebehandlungsvorrichtungen aufgrund ihrer Aufkohlungsbeständigkeit und Dimensionsstabilität.

  • Wärmetauscher und Rohrleitungen in petrochemischen Anlagen, wo ein ausgewogener Nickelgehalt und eine gute Temperaturbeständigkeit Incoloy kosteneffizient machen.

  • Einige Anwendungen in der chemischen Verfahrenstechnik, bei denen Kosten und angemessene Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind, z. B. Incoloy 825 in sauren Gasumgebungen.

Ein Beispiel: Ein Raffinerieerhitzer kann Incoloy 800HT-Rohre für eine lange Lebensdauer unter aufkohlendem Rauchgas verwenden, während er sich für Inconel-Platten oder -Bolzen entscheidet, bei denen ein hohes lokales Korrosionsrisiko besteht.

11 Auswahlkriterien und Entscheidungsmatrix

Bei der Wahl zwischen den beiden Familien sollten Sie die folgenden Faktoren berücksichtigen:

• Prozess-Chemie: Stark oxidierende oder halogenidreiche Ströme begünstigen Inconel-Sorten mit hohem Ni- und Mo-Gehalt. Aufkohlende oder nitrierende Atmosphären begünstigen die Serie Incoloy 800.

• Betriebstemperatur: Bei extremen mechanischen Belastungen über ~600°C können ausscheidungsgehärtete Inconel-Sorten eine höhere Kriechfestigkeit bieten. Bei langfristiger thermischer Stabilität im Bereich von 600°C bis 850°C, wo Aufkohlung ein Problem darstellt, ist Incoloy 800H/HT oft die bessere Wahl.

• Mechanische Belastung: Hohe statische oder zyklische Belastungen bei erhöhter Temperatur rechtfertigen oft Inconel 718 oder ähnliche hochfeste Legierungen.

• Fabrikation und Schweißen: Überlegen Sie, ob ein angepasster Schweißzusatz, ein Schweißverfahren und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen sinnvoll sind.

• Kosten und Beschaffung: Der Nickelgehalt bestimmt die Rohstoffkosten. Bei vielen Projekten werden Lebenszykluskosten und Wartungsintervalle gegen den Anschaffungspreis abgewogen.

Entscheidungsmatrix (vereinfacht)

Bestätigen Sie immer mit Korrosionsprüfungen, Lieferantenangaben und Vorschriften.

12. Überlegungen zu Angebot, Kosten und Beschaffung

Der Marktpreis und die Verfügbarkeit von Nickel beeinflussen die Wahl der Legierung. Inconel-Sorten mit höherem Nickelgehalt und kritischen Legierungselementen wie Niob kosten in der Regel mehr pro Kilogramm als die Serie Incoloy 800. Bei großen Mengen werden die Lieferanten Material mit Vorlaufzeiten anbieten, die der Nachfrage und dem Lagerbestand entsprechen. Für kritische Teile sollten Werksprüfberichte und Inspektionen durch Dritte vorgeschrieben werden. Für Druckgeräte sind rückverfolgbare Zertifizierungen und die Einhaltung der AMS/ASTM-Normen zu verlangen, sofern anwendbar.

13. Überlegungen zu Umwelt, Lebenszyklus und Reparatur

Das Recycling von Nickellegierungen ist üblich, aber energieintensiv. Bei der Reparatur von Bauteilen vor Ort werden in der Regel abgestimmte Zusatzwerkstoffe und qualifizierte Schweißverfahren verwendet. Oberflächenbehandlungen, Plattierungen und Beschichtungen können die Lebensdauer verlängern, wenn die Wahl der Basislegierung allein nur marginal ist. In bestimmten Chemieanlagen hat sich die Auskleidung oder Plattierung von Kohlenstoffstahl mit Inconel wirtschaftlich besser bewährt als die Herstellung der kompletten Komponente aus einer Superlegierung. Bewerten Sie die gesamten Lebenszykluskosten, einschließlich Ausfallzeiten, Ersatzteile und Reparierbarkeit.

14. Praktische Spezifikations-Checkliste für die Beschaffung

Wenn Sie eine Bestellung aufgeben, sollten Sie folgende Angaben machen:

1. Genaue UNS-Nummer und Handelsbezeichnung (zum Beispiel Inconel 625 - UNS N06625).

2. Form und Abmessungen des Produkts.

3. Wärmebehandlungsbedingungen und Härtegrenzwerte.

4. Erforderliche mechanische Eigenschaften und Prüfverfahren (ASTM E8 Zugfestigkeit, Härte).

5. Anforderungen an Korrosionstests, falls zutreffend (ASTM G48, API oder kundenspezifische Tests).

6. Rückverfolgbarkeit und Zertifikatsniveau (EN 10204 3.1 oder gleichwertig).

7. Spezifikation und Qualifikationsanforderungen für Schweißzusatzwerkstoffe.

8. Inspektion und Abnahmekriterien für Oberflächenbeschaffenheit und Abmessungen.

Durch die Bereitstellung vollständiger Informationen wird das Risiko von Materialfehlern und kostspieliger Nacharbeit verringert.

15 Häufig gestellte Fragen

1. Sind Inconel und Incoloy austauschbar?
   Nein. Obwohl sie in ihrer Zusammensetzung Nickel enthalten, weisen sie unterschiedliche Legierungsgleichgewichte und Einsatzbereiche auf. Ersetzen Sie sie nur nach einem gründlichen Eigenschaftsvergleich und einer Eignungsprüfung.

2. Welche Legierungsfamilie widersteht der Aufkohlung besser?
   Die Incoloy 800-Familie wurde für Aufkohlungs- und Nitrierungsumgebungen entwickelt und weist unter solchen Ofenbedingungen in der Regel bessere Eigenschaften auf.

3. Was ist bei erhöhter Temperatur stärker?
   Bestimmte Inconel-Sorten, insbesondere aushärtbare Sorten wie 718, weisen bei korrekter Wärmebehandlung eine höhere Hochtemperaturfestigkeit und Kriechbeständigkeit auf.

4. Ist Inconel teurer als Incoloy?
   Im Allgemeinen ja, aufgrund des höheren Nickelgehalts und der strategischen Legierungselemente. Der Preis schwankt mit den Nickelpreisen auf dem Markt.

5. Kann ich Inconel 625 an Incoloy 800 schweißen?
   Das Schweißen von unähnlichen Legierungen ist mit der richtigen Wahl des Schweißzusatzes und qualifizierten Verfahren möglich, aber das Verhalten der WEZ und die Unterschiede in der Wärmeausdehnung müssen berücksichtigt werden. Es werden Testschweißungen und Verfahrensprüfungen empfohlen.

6. Auf welche Normen sollte ich mich bei der Spezifikation beziehen?
   Verwenden Sie die technischen Bulletins der Hersteller und Industriespezifikationen wie AMS-, ASTM- oder EN-Normen sowie UNS-Nummern, um Klarheit zu schaffen. Für Inconel 625 wird häufig auf die Norm AMS 5666 verwiesen.

7. Welche Legierung ist besser für Meerwasser geeignet?
   Hoch nickel- und molybdänhaltige Inconel-Sorten weisen in der Regel eine bessere Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltangriff in chloridhaltigen Umgebungen auf als viele Incoloy-Sorten. Für den spezifischen Einsatz wird ein Praxistest empfohlen.

8. Wie wichtig ist die Wärmebehandlung nach dem Schweißen für Inconel 718?
   Sehr wichtig. 718 erhält seine Festigkeit durch Ausscheidungen, die sich bei kontrollierter Alterung bilden. Thermische Zyklen und Alterung nach dem Schweißen stellen die mechanischen Eigenschaften wieder her und verringern die Anfälligkeit für Rissbildung.

9. Sind Incoloy-Legierungen resistent gegen Spannungsrisskorrosion?
   Einige Incoloy-Sorten, wie z. B. 825, bieten eine gute Beständigkeit in bestimmten Säure-Chlorid-Umgebungen. Allerdings müssen Belastung, Temperatur und spezifische Chemie bewertet werden.

10. Soll ich mich für eine Verkleidung oder eine Vollmetallkonstruktion entscheiden?
    Das Plattieren von Kohlenstoffstahl mit einer dünnen Schicht aus Inconel oder Incoloy kann für einige Anwendungen wirtschaftlich sein. Die Wahl hängt von den mechanischen Belastungen, dem Korrosionsgrad und der Konstruierbarkeit ab. Konsultieren Sie die Lebenszykluskostenmodelle und die Hinweise der Lieferanten.

16 Abschließende Empfehlungen für Ingenieure und Beschaffung

1. Geben Sie in den Beschaffungsunterlagen die genaue UNS und Produktform an.

2. Stimmen Sie die Legierungsauswahl auf die Prozesschemie und die Betriebstemperatur ab und nicht auf die Markenbekanntheit.

3. Verlangen Sie Werksprüfzeugnisse und geeignete zerstörungsfreie Prüfungen, wenn es um Sicherheit oder Druckbehälter geht.

4. Wenn Sie unsicher sind, geben Sie Korrosionsproben in kleinem Maßstab oder Schleifentests unter realen Prozessbedingungen in Auftrag, um die Auswahl zu bestätigen. Die technischen Dienste der Hersteller können oft helfen.

Maßgebliche Referenzen

• Technisches Merkblatt zur INCONEL®-Legierung 625 - Special Metals Corporation
• Technisches Merkblatt INCOLOY® alloy 800 - Special Metals Corporation
• Technisches Merkblatt zur INCONEL®-Legierung 718 - Special Metals Corporation
• VDM Alloy 625 Datenblatt - VDM Metals