Barra redonda de Inconel 600 (UNS N06600, W.Nr. 2.4816) es una aleación de níquel-cromo que se elige cuando se requiere resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros; para componentes que necesitan una larga vida útil en entornos calientes, oxidantes o ligeramente corrosivos, esta aleación ofrece una opción fiable y fabricable con propiedades estables desde temperaturas criogénicas hasta aproximadamente 1093 °C (2000 °F).
1. Qué es el inconel 600
Inconel 600 surgió del desarrollo de una aleación de níquel a mediados del siglo XX para su uso a altas temperaturas en equipos de hornos, plantas químicas y piezas aeroespaciales. La aleación combina una elevada fracción de níquel con un contenido moderado de cromo y hierro, lo que le confiere una excelente resistencia a la oxidación y una buena resistencia mecánica cuando se deja en estado recocido o se trabaja en frío para aumentar su resistencia. Los fabricantes suministran el metal en muchas formas; la barra redonda sigue siendo una forma común para ejes, elementos de fijación, pasadores, componentes de maquinaria y piezas torneadas que deben funcionar bajo tensión térmica o corrosiva.
2. Composición química y normas
Designación primaria: UNS N06600, a veces referenciado por el número europeo Werkstoff W.Nr. 2.4816. Las especificaciones industriales utilizadas para el material en barra incluyen AMS 5665 (especificaciones de barra y alambre), ASTM/ASME B166 (barra) y hojas de datos propiedad del proveedor. Los rangos de composición típicos siguen las normas de la industria; los valores que se indican a continuación representan los límites máximos/mínimos típicos utilizados para la adquisición y el diseño de ingeniería.
Cuadro 1: Composición química típica (wt%)
| Elemento | Gama típica (wt%) |
|---|---|
| Níquel (Ni) | 72,0 min |
| Cromo (Cr) | 14.0 - 17.0 |
| Hierro (Fe) | 6.0 - 10.0 |
| Manganeso (Mn) | 0 - 1.0 |
| Carbono (C) | 0 - 0.15 |
| Silicio (Si) | 0 - 0.50 |
| Cobre (Cu) | 0 - 0.50 |
| Azufre (S) | ≤ 0.015 |
Las fuentes para conocer los rangos de composición incluyen las hojas de datos del fabricante y las bases de datos de materiales. Utilice certificados químicos de la fábrica para verificar el diseño.
3. Propiedades físicas y mecánicas
3.1 Densidad y constantes térmicas
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Inconel 600 Densidad: aproximadamente 8,47 g/cm³ (0,306 lb/pulg³).
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El coeficiente lineal de expansión térmica y el calor específico están documentados por fuentes de datos de materiales y varían con la temperatura; consulte los datos de la fábrica para obtener datos de diseño precisos.
3.2 Resumen de las propiedades mecánicas (estado típico, recocido)
Tabla 2. Propiedades mecánicas representativas (recocido) Propiedades mecánicas representativas (recocido)
| Propiedad | Valor típico (métrico) | Valor típico (en pulgadas) |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (UTS) | ~620-900 MPa (varía según la forma) | ~90-130 ksi |
| Límite elástico (0,2% offset) | ~220-450 MPa | ~32-65 ksi |
| Alargamiento (en 50 mm) | ~30-50% | |
| Dureza (HB) | ~150-220 HB |
Los valores dependen de la ruta de producción, el trabajo en frío y el tratamiento térmico. El estirado o laminado en frío aumenta la resistencia y reduce la ductilidad; el tratamiento térmico para recocido restablece la ductilidad y reduce la resistencia. Verificar los datos mecánicos con los certificados de laminación del proveedor para las piezas críticas.
3.3 Resistencia a altas temperaturas
La aleación Inconel 600 conserva una resistencia a la tracción razonable a temperaturas elevadas y se ha utilizado a temperaturas de servicio continuo de hasta aproximadamente 1093 °C (2000 °F) en atmósferas oxidantes. La resistencia a la fluencia a largo plazo es moderada en comparación con las superaleaciones con base de níquel desarrolladas específicamente para la fluencia, por lo que la selección debe tener en cuenta la tensión y el tiempo a temperatura.
4. Comportamiento térmico y temperaturas máximas de servicio
Los máximos de diseño dependen del tipo de aplicación:
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Exposición intermitente en ambientes de oxidación: hasta aproximadamente 1093 °C (2000 °F).
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Servicio continuo de alta tensión: temperaturas de diseño conservadoras a menudo limitadas a rangos inferiores para controlar la fluencia y el crecimiento del grano.
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Buena resistencia a la carburización y servicio en ambientes clorados hasta temperaturas moderadas. Para obtener datos precisos sobre la fluencia, utilice las curvas tiempo-temperatura del fabricante o consulte las tablas de rotura por fluencia.
5. Comportamiento frente a la corrosión y entornos limitantes
La aleación 600 ofrece una gran resistencia a muchos medios corrosivos debido a su alto contenido en níquel. Las características específicas incluyen:
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Alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducida por cloruros en muchos medios acuosos.
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Buena resistencia a la oxidación y a la carburación en gases a alta temperatura.
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Vulnerabilidad: las atmósferas sulfurosas y las sales fundidas a alta temperatura favorecen la fragilización y el ataque intergranular en determinadas condiciones. Para la exposición a ácidos fuertemente oxidantes o sales fundidas ricas en haluros, seleccione una aleación con mayor contenido de cromo o cambios deliberados de aleación.
Los ingenieros deben probar los materiales candidatos en condiciones de proceso representativas. Los datos de corrosión de los proveedores y los estudios de casos de la industria constituyen una parte fundamental de la selección de materiales para componentes de procesamiento químico o generación de energía.
6. Notas sobre fabricación, forja, mecanizado y soldadura
6.1 Conformado y forjado
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La aleación 600 se puede trabajar en caliente y en frío; las temperaturas de forja en caliente suelen superar los 980 °C, con un enfriamiento controlado para evitar la oxidación superficial o el crecimiento del grano. Las prácticas de trabajo en caliente siguen las tablas estándar de forja de aleaciones de níquel del laminador.
6.2 Trabajo en frío y tratamiento térmico
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El aumento de resistencia del trabajo en frío es significativo y se utiliza a menudo para muelles, alambres y barras estiradas pesadas.
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La aleación no se endurece por envejecimiento; el recocido completo restaura la ductilidad. Los programas típicos de recocido que se suelen utilizar oscilan entre 1.000 y 1.100 °C, seguidos de un enfriamiento controlado, pero deben seguirse las recomendaciones del laminador y las especificaciones aplicables (AMS/ASTM).
6.3 Mecanizado
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La maquinabilidad es moderada; la vida útil de la herramienta depende de la dureza, el control de la viruta y la generación de calor. Utilizar herramientas de metal duro afiladas, reglajes rígidos y avances conservadores para evitar el endurecimiento por deformación cerca de las superficies. Los fluidos de corte que proporcionan refrigeración y evacuación de virutas mejoran el rendimiento. Para piezas torneadas pequeñas, utilizar geometrías de herramienta optimizadas y rompevirutas.
6.4 Soldadura fuerte y blanda
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La aleación 600 es fácilmente soldable con metales de aportación adecuados. Raramente se requiere precalentamiento para secciones finas, pero para secciones gruesas siga los protocolos de cualificación de procedimientos. Puede ser necesario el recocido por disolución posterior a la soldadura o el alivio de tensiones para piezas a presión críticas según los requisitos del código. Para soldar metales distintos, tenga en cuenta la difusión y las interacciones galvánicas.
7. Aplicaciones típicas y criterios de selección
Entre los usos comunes del material en barra redonda se incluyen ejes, pasadores, fijaciones, vástagos de válvulas, rodillos de hornos, pozos de termopares y componentes en plantas químicas, generación de energía y equipos terrestres aeroespaciales. Motores de selección:
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Temperatura de servicio y ambiente de corrosión requeridos
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Carga mecánica y ciclos de fatiga
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Vía de fabricación (estirado en frío, laminado en caliente, forjado)
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Necesidades de certificación y trazabilidad para equipos a presión o servicios nucleares
Cuadro 3: Ejemplos de aplicación
| Aplicación | Por qué elegir el redondo de aleación 600 |
|---|---|
| Ejes de rodillos del horno | Resistencia a la oxidación a alta temperatura |
| Vástagos y ejes de válvulas | Solidez, resistencia a la corrosión, baja respuesta magnética |
| Accesorios para plantas químicas | Resistencia al cloruro SCC y a muchos ácidos orgánicos |
| Componentes nucleares (no básicos) | Rendimiento demostrado con la certificación adecuada |
8. Grados industriales, equivalencias y comparaciones
La aleación 600 compite con otras aleaciones de níquel y aceros inoxidables de alto grado. Comparaciones prácticas:
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El Inconel 625 (UNS N06625) ofrece una mayor resistencia y una mayor resistencia a la corrosión en muchos entornos agresivos, pero a un coste más elevado.
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El Inconel 718 ofrece una excelente resistencia mecánica a altas temperaturas, pero se endurece con el paso del tiempo y es más complejo de procesar.
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Los aceros inoxidables austeníticos (304/316) son más baratos, pero fallan antes en ambientes oxidantes a alta temperatura o bajo tensiones de corrosión por cloruros. Elija 600 cuando el contenido de níquel y la temperatura de servicio determinen la selección del material.
9. Compras, tamaños de existencias, tolerancias y factores de coste
9.1 Tamaños y acabados comunes
La barra redonda se vende en acabados estirado brillante, pelado, torneado y laminado en caliente. Los diámetros típicos van desde pequeños tamaños de barra (unos pocos milímetros) hasta grandes diámetros de barra (cientos de milímetros), con rangos comerciales comunes para piezas mecanizadas entre 3 mm y 300 mm, dependiendo de la capacidad del proveedor. Las tolerancias estándar siguen las tablas AMS/ASTM en función del acabado.
Cuadro 4: Formas y tolerancias típicas del material (ilustrativo)
| Formulario | Diámetro típico | Acabado superficial típico | Clase de tolerancia |
|---|---|---|---|
| Dibujo brillante | 3 mm - 100 mm | suave | +/- 0,1-0,5 mm |
| Suelo torneado | 6 mm - 200 mm | precisión | equivalentes h9/h10 |
| Laminado en caliente | 25 mm - 800 mm | áspero | tolerancias más amplias |
Confirmar las dimensiones y tolerancias reales con el proveedor en la fase de presupuesto.
9.2 Factores de coste
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Composición de la aleación y precio de la chatarra de níquel
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Vía de transformación (en frío o triturada cuesta más)
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Nivel de certificación y requisitos de inspección (trazabilidad térmica, PMI, END)
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Cantidad y plazo de entrega
Los compradores que buscan mejores precios a menudo se comprometen a realizar pedidos mínimos más grandes o aceptan certificados de fábrica estándar en lugar de paquetes de inspección completos.
10. Control de calidad, pruebas y certificaciones
En los segmentos de equipos a presión, aeroespacial y nuclear, los controles de calidad típicos incluyen:
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Certificados térmicos de fábrica/lote con análisis químico completo
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Ensayos mecánicos: tracción, dureza, impacto cuando sea necesario.
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Pruebas no destructivas: pruebas ultrasónicas para detectar defectos internos, PMI para verificar la química
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Inspección dimensional y comprobación del estado de la superficie
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Documentación de trazabilidad que relaciona la barra acabada con el calor de fusión y los registros de procesamiento.
Cumplimiento de especificaciones comúnmente referenciadas: AMS 5665 (bar), ASTM/ASME B166 (bar), códigos industriales para piezas a presión. Utilice auditorías de proveedores y listas de proveedores aprobados para compras críticas.
11. Manipulación, almacenamiento, acabados superficiales y pasivación
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Almacenar en lugares secos y protegidos para evitar la contaminación de la superficie y las manchas.
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Para montajes de gran pureza, solicite acabados limpios o decapados al laminador y mantenga la limpieza durante la manipulación.
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La pasivación no suele ser necesaria para las aleaciones base níquel del mismo modo que para los aceros inoxidables; sin embargo, puede realizarse un decapado y una limpieza para eliminar óxidos o incrustaciones después del trabajo en caliente. Siga las instrucciones del proveedor para cualquier tratamiento químico con el fin de evitar daños.
12. Consejos prácticos de diseño y modos de fallo
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Tenga en cuenta la dilatación térmica y la dilatación diferencial al unir a aceros o aleaciones diferentes; los ejes largos pueden requerir soportes flexibles.
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Cuando la fatiga sea crítica, minimice los defectos superficiales del mecanizado y especifique el granallado o el rectificado superficial para aumentar la vida a fatiga.
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Hay que vigilar la carburación o sulfuración en ciertas atmósferas de horno; el alto contenido de níquel ayuda pero no proporciona inmunidad absoluta.
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Para entornos húmedos ricos en cloruros con tensión de tracción, confirme la resistencia a la SCC mediante pruebas de laboratorio utilizando una química del agua representativa antes de la selección final.
13. Preguntas más frecuentes (FAQ)
P1: ¿Cuál es la composición nominal de la barra redonda de Inconel 600?
A1: Composición nominal: níquel ~72% min, cromo 14-17%, hierro 6-10%, con pequeñas cantidades de Mn, Si, Cu y carbono hasta 0,15% en peso. Verificar con los certificados de los molinos para su obtención.
P2: ¿Qué normas se aplican a las barras de Inconel 600?
A2: Las referencias comunes incluyen AMS 5665 para barras y alambre, ASTM/ASME B166 para barras, además de normas nacionales como las equivalentes BS/DIN. Las fichas técnicas de los proveedores identifican la plena conformidad.
P3: ¿Se endurece por envejecimiento el Inconel 600?
A3: No. La resistencia aumenta sólo con el trabajo en frío; el tratamiento térmico (recocido) restablecerá la ductilidad y reducirá la resistencia. Esta propiedad simplifica la programación del tratamiento térmico.
P4: ¿Se puede soldar Inconel 600 con acero inoxidable?
A4: Sí, con metales de aportación y procedimientos adecuados. La soldadura de aleaciones diferentes requiere prestar atención a la dilución, la tensión térmica y los posibles efectos galvánicos. Se recomienda la cualificación del procedimiento para uniones críticas.
P5: ¿Qué intervalo de temperatura de funcionamiento es seguro?
A5: Útil entre temperaturas criogénicas y aproximadamente 1093 °C (2000 °F) para la resistencia a la oxidación. Para servicios de larga duración y alta tensión, utilice temperaturas conservadoras más bajas guiándose por los datos de fluencia.
P6: ¿En qué se diferencia la aleación 600 de la aleación 625?
A6: La aleación 625 proporciona una mayor resistencia y una resistencia superior a la corrosión en muchos medios agresivos. Elija la aleación 600 cuando el contenido de níquel y la resistencia moderada a la corrosión a temperaturas elevadas se ajusten a los requisitos y al presupuesto.
P7: ¿Existen modos de fallo comunes en las barras redondas?
A7: Agrietamiento por fatiga originado por daños superficiales, fluencia a alta temperatura durante largos tiempos de permanencia bajo tensión y corrosión localizada en ambientes altamente sulfurosos o de sales fundidas. Las medidas preventivas incluyen el acabado superficial y la selección de una aleación superior cuando sea necesario.
P8: ¿Qué acabados y tolerancias puedo pedir?
A8: Los acabados de estirado brillante, rectificado torneado, pelado y laminado en caliente están ampliamente disponibles. Los estirados de precisión y las barras rectificadas cumplen tolerancias más estrictas según la AMS o las tablas de los proveedores. Confirmar en presupuestos.
P9: ¿Es el precio del níquel el principal factor de coste?
R9: Sí. Los precios del mercado del níquel, la ruta de producción y las necesidades de certificación son los factores que más contribuyen al coste final de la barra. La compra a granel reduce el precio por unidad.
Q10: ¿Qué pruebas deben solicitarse en la compra de piezas críticas?
A10: Solicite un análisis químico completo del laminador, ensayos de tracción, dureza, PMI o espectroanálisis, ensayos ultrasónicos para barras grandes y trazabilidad hasta el número de colada con documentación certificada. Las pruebas adicionales pueden incluir metalografía y pruebas de fluencia cuando así lo exijan los códigos de aplicación.
14. Lista de control de la selección final (rápida)
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Confirme la temperatura de servicio y el entorno.
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Confirmar las cargas mecánicas y los ciclos de fatiga requeridos.
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Obtener certificados de fábrica y trazabilidad.
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Especifique el acabado superficial y la tolerancia de mecanizado.
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Decidir el nivel de inspección y las necesidades de END.
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Comparar el coste total de la vida útil con aleaciones alternativas.
15. Observaciones finales
La barra redonda de Inconel 600 sigue siendo una opción ampliamente utilizada y probada cuando la resistencia moderada a altas temperaturas y una resistencia fiable a la oxidación son factores prioritarios. La selección adecuada equilibra la exposición medioambiental, la demanda mecánica y las restricciones de adquisición. Los proveedores publican datos detallados sobre el laminado para los diseñadores; incorpore siempre la certificación del proveedor en la aceptación final del material.
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