인코넬 625 및 인코넬 713(주조 형태의 경우 일반적으로 713C 또는 713LC로 지정)은 모두 까다로운 온도 및 부식 환경을 위해 제작된 니켈 기반 초합금이지만 각기 다른 역할을 수행합니다. 인코넬 625는 연성 용액 강화 니켈-크롬-몰리브덴-니오븀 합금으로 최대 약 980°C의 극저온에서 뛰어난 내식성과 우수한 강도를 위해 설계되어 화학 공정, 해양 및 여러 항공우주 부품에 선호되는 소재입니다. 인코넬 713C는 침전 경화가 가능한 니켈-크롬 주조 초합금으로, 고온에서의 구조적 무결성을 위해 최초로 설계되어 많은 용액 강화 합금보다 훨씬 높은 고온 강도 및 크리프 저항성을 제공하므로 고온 가스 경로 부품 및 항공 엔진 주조에 일반적으로 사용됩니다. 요컨대 내식성, 가공성 및 용접성이 최우선이라면 625를 선택하고, 주조 부품의 고온 강도와 구조적 안정성이 요구 사항의 최우선이라면 713C를 선택하세요.
합금 제품군 개요 및 역사적 배경
두 합금 모두 니켈 기반 초합금 계열에 속합니다. 니켈은 고온에서 인성과 산화 저항성의 탁월한 균형을 제공합니다. 제조업체는 화학 및 해양 환경에서 발생하는 부식 및 용접성 문제를 해결하기 위해 625를 개발했습니다. 713C는 1000°C에 육박하는 온도에서 높은 크리프 강도가 필수적인 가스 터빈 및 산업용 버너 하드웨어용으로 만들어진 주조 니켈-크롬 합금에서 발전했습니다. 따라서 이 두 합금은 625의 경우 부식 수명, 713C의 경우 구조적 고온 성능이라는 서로 다른 엔지니어링 문제에서 출발했습니다.
인코넬 625 VS 인코넬 713
| 특징 | 인코넬 625(UNS N06625) | 인코넬 713(713C/713LC) |
|---|---|---|
| 기본 합금 형태 | 가공(시트, 플레이트, 바, 튜브, 와이어) | 주조 부품(인베스트먼트 및 샌드캐스팅) |
| 강도 유형 | 견고한 솔루션 강화 | 강수량 경화(감마 프라임/탄화물) |
| 일반적인 사용 온도 범위 | 최대 ~980°C의 극저온(서비스) | 최대 ~980-1000°C의 고온 구조물 서비스 |
| 내식성 | 우수(구멍, 틈새, 염화물 환경) | 양호~보통(합금 종류 및 환경에 따라 다름) |
| 용접성 | 우수(용접 용이성, 용접 후 최소한의 열처리로 강도 유지) | 까다로운 작업(주조 합금은 더 민감한 경우가 많으며, 구조 부품에는 용접이 일반적이지 않음) |
| 일반적인 산업 | 화학 처리, 해양, 석유 및 가스, 원자력, 오염 제어 | 항공우주 주조 열간 부품, 산업용 터빈, 고온 주물 |
| 기계 가공성 | 보통, 작업 경화 및 공구 마모 가능 | 까다로운 주조 미세 구조와 높은 경도로 인해 가공이 복잡합니다. |
| 공통 표준 | ASTM B443, AMS/ASME 지정 | 니켈 합금 가이드라인 및 파운드리 사례의 사양 참고 자료 |
이 표에는 엔지니어가 합금을 선택할 때 사용하는 실질적인 차이점이 요약되어 있습니다.
화학 성분의 차이와 그 의미
화학 성분은 이러한 합금 간의 거의 모든 기능적 차이를 결정합니다. 아래는 일반적인 구성 범위를 간략하게 비교한 것입니다.
표: 일반적인 공칭 구성(wt%)
| 요소 | 인코넬 625(일반) | 인코넬 713C(일반) |
|---|---|---|
| 니켈(Ni) | 잔액(약 58-63%) | 균형(종종 >60%) |
| 크롬(Cr) | 20-23% | 12-14% |
| 몰리브덴(Mo) | 8-10% | 3.8-5.2% |
| 니오븀(Nb, 때때로 Cb로 보고됨) | 3.0-4.2% | 1.8-2.8%(Nb+Ta) |
| 알루미늄(Al) | 0.2-0.4% | 5.5-6.5% |
| 티타늄(Ti) | ~0.3% | 0.5-1.0% |
| 탄소(C) | ≤0.10% | 0.08-0.20% |
| 철(Fe) | ≤5% 일반 | ≤2.5% 일반 |
| 기타(Si, Mn, B, Zr) | 추적 | 추적, 일부 성적에서 의도적인 B, Zr 포함 |
주요 요점
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크롬 함량은 625에서 눈에 띄게 높습니다. 이는 강력한 산화 및 내식성을 지원합니다.
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625의 몰리브덴과 니오븀 함량이 더 높고 결합되어 강력한 고체 용액 강화와 함께 피팅 및 틈새 부식에 대한 내성을 제공합니다.
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713C는 알루미늄과 티타늄 함량이 높아 적절한 열처리 시 우수한 크리프 저항성과 고온 강도를 제공하는 침전상을 형성합니다.
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713C에 탄소와 붕소를 첨가하면 탄화물과 입자 경계 강도가 향상되어 주조 부품이 온도에서 구조적 안정성을 확보할 수 있습니다.
미세 구조, 경화 메커니즘 및 열처리
합금이 다르게 작동하는 이유를 이해하려면 짧은 야금학 입문서가 필요합니다.
인코넬 625 - 메커니즘
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강도는 주로 고용체 강화에서 발생합니다. 니오븀과 몰리브덴은 니켈 매트릭스에 용해되어 변형에 대한 격자 저항을 증가시킵니다. 이를 통해 복잡한 노화 처리 없이도 우수한 연성과 고온 강도의 조합을 얻을 수 있습니다.
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단조 625의 미세 구조는 대부분 내화 원소가 균일하게 분포된 면 중심의 입방 니켈 매트릭스로 유지됩니다. 극한의 열 이력에서 일부 이차 상이 형성될 수 있지만 표준 가공은 매트릭스를 안정적으로 유지합니다.
인코넬 713C - 메커니즘
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713C는 침전물 경화를 위해 설계되었습니다. 알루미늄과 티타늄 함량이 높아 감마 프라임(Ni3(Al,Ti)) 및 기타 강화 침전물을 생성합니다. 입자 경계의 탄화물과 붕화물도 크리프 및 파열 저항에 기여합니다.
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주조 713C의 열처리에는 일반적으로 고온 구조 하중을 위한 최적의 침전물 분포를 개발하기 위해 용액 처리와 숙성 과정이 포함됩니다. 이러한 열처리는 625보다 더 복잡하고 최종 특성에 더 중요합니다.
실무적 시사점
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625는 신뢰할 수 있는 인성과 더 간단한 열처리를 제공하여 용접 제작에 도움이 됩니다.
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713C는 적절하게 주조하고 숙성하면 고온에서 훨씬 더 높은 지속 하중 성능을 제공하지만, 미세 구조는 주조 품질과 열 주기에 민감합니다.
실온 및 고온에서의 기계적 특성
아래는 대표적인 값입니다. 설계 작업에는 인증된 공급업체 데이터와 해당 자재 구매 사양을 사용합니다.
표: 대표적인 기계적 특성(일반적인 범위)
| 속성 | 인코넬 625(일반 가공) | 인코넬 713C(일반 주조, 열처리) |
|---|---|---|
| 밀도 | ~8.44g/cm³ | ~8.2-8.4 g/cm³ |
| 실온 인장 강도(궁극) | ~800~1,200MPa(제품 형태에 따라 다름) | ~700~1,100MPa(열처리에 따라 다름) |
| 실온 항복 강도(0.2% 증명) | ~275~690MPa(가변적) | ~300-700 MPa |
| 연신율(실온) | 가공된 형태의 일반적인 30% | 5-20% 일반 주조, 열처리에 따라 다름 |
| 크리프 강도(상승 온도) | 적당한 온도까지 양호 | 숙성 시 700-1000°C에서 우수한 내크리프성 제공 |
| 서비스 온도(장기) | 많은 서비스에서 최대 ~982°C | 유사한 범위의 고온 구조물 서비스를 위한 설계 |
참고: 정확한 수치는 제품 형태, 공급업체 처리 및 인증에 따라 다릅니다. 중요한 부품에 대해서는 항상 밀 인증서를 요청하세요. 특수 금속 데이터시트 및 제조업체 카탈로그는 수치에 대한 설계 권한이 있습니다.
내식성 및 내산화성
부식 거동은 종종 혹독한 환경에서 합금 선택을 좌우합니다.
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인코넬 625: 염화물 피팅, 틈새 부식 및 응력 부식 균열에 대한 탁월한 내성을 발휘합니다. 몰리브덴과 크롬 함량이 높아 산과 염화물이 함유된 물의 산화 및 환원 작용에 대한 저항성이 뛰어나 화학 공정, 해수 응용 분야 및 다양한 석유 및 가스 환경에서 많이 사용됩니다. 황화물 및 사워 서비스 호환성에 대해서는 NACE/ISO 자격을 확인하세요.
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인코넬 713C: 니켈-크롬 베이스로 인해 내산화성은 우수하지만 크롬과 몰리브덴 함량이 낮아 수성 또는 할로겐화물 환경에서의 전반적인 내식성은 일반적으로 625보다 덜 견고합니다. 713C는 수성 부식보다는 고온 산화 저항성과 열 피로에 최적화되어 있습니다.
표: 실제 부식 비교(정성적)
| 환경 | 인코넬 625 | 인코넬 713C |
|---|---|---|
| 해수, 염화물 서비스 | 우수 | 보통에서 보통 |
| 산성 염화물 용액 | 우수 | 제한적 |
| 공기 중 고온 산화 | 매우 좋음 | 매우 좋음 |
| 황산화/연소 가스 | Good | 변형에 따라 좋음에서 매우 좋음 |
제작, 용접 및 주조 동작
이러한 합금에는 다양한 제조 경로와 공장 관행이 필요합니다.
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양식 및 제작
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625는 일반적으로 시트, 플레이트, 바, 튜브, 단조 및 와이어 등 가공된 형태로 제공됩니다. 제조 공장에서 625를 용접, 성형 및 가공하는 방법은 잘 정립된 관행에 따라 이루어집니다. 용접 절차가 까다롭지 않으며 강도 회복을 위해 용접 후 광범위한 열처리가 필요하지 않은 합금입니다.
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713C는 일반적으로 인베스트먼트 주조 또는 정밀 모래 주조를 통해 생산되는 주조 합금입니다. 주조 부품은 다공성 및 분리를 방지하기 위해 응고, 열처리 및 주조 후 검사에 대한 세심한 관리가 필요합니다. 주조 초합금 가공과 주조 부품의 마감 처리는 까다로울 수 있습니다.
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용접
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625: 일반적인 기술과 일치하는 필러 금속으로 용접성이 우수합니다. 균열 취약성이 최소화됩니다.
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713C: 주조 미세 구조물에 대한 민감성으로 인해 구조물 수리를 위해 용접을 피하는 경우가 많습니다. 수리를 위해 용접이 필요한 경우 전문 절차와 자격을 갖춘 용접공이 필수적입니다.
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가공
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두 합금 모두 가공 경화성이며 툴링 마모를 유발합니다. 713C 주물 가공은 침전물과 카바이드 네트워크로 인해 더 어려울 수 있습니다.
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일반적인 양식, 애플리케이션 및 업계 사용 사례
인코넬 625 일반적인 용도
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화학 공장의 열교환기 및 배관
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해양 엔지니어링 분야의 해수 밸브, 플랜지 및 부품
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내식성과 인성이 요구되는 로켓 모터 케이스 및 극저온 응용 분야
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원자력 발전소 부품 및 오염 제어 장비
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염화물 부식 및 H2S 노출에 직면한 오일 및 가스 취급 시스템.
인코넬 713C 일반적인 용도
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에어로엔진 주조 터빈 디스크, 연소기 및 고정자 부품, 슈라우드 및 기타 핫 섹션 하드웨어
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높은 크리프 저항성과 열 피로 저항성이 필요한 산업용 가스터빈 주조 부품, 버너 부품 및 고정 장치
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정밀 주조, 고온 구조 부품이 필요하고 용접/제작이 최소화되어야 하는 모든 애플리케이션.
표준, 사양 및 조달 참고 사항
엔지니어는 조달 과정에서 자재 사양과 표준을 참조합니다. 일반적인 참고 자료는 다음과 같습니다:
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인코넬 625: 이음매 없는 용접 파이프 및 튜브용 ASTM B443, 시트/스트립/플레이트 형태용 AMS 제품 사양, 전 세계적으로 사용되는 UNS N06625 지정. 제조업체 기술 게시판은 제품 제한 및 기계적 데이터를 제공합니다.
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인코넬 713C: 종종 파운드리 테스트 보고서 및 주조 열처리 문서와 함께 합금 명칭 "713C"(또는 일부 파운드리 변형의 경우 713LC)로 지정됩니다. 설계자는 인장, 크리프 파열, 입자 크기, 경도 및 비파괴 검사를 포함한 주조 승인 테스트를 요구해야 합니다.
중요 부품을 주문할 때는 구매 주문 문서에 열처리, 입자 크기, NDT 요건, 합격 기준을 포함하세요. 사워 또는 석유 서비스의 경우, 필요한 경우 NACE/ISO 인증을 포함하세요.
선택 결정 매트릭스 및 엔지니어링 권장 사항
엔지니어는 일반적으로 여러 가지 요소를 고려합니다. 아래는 요약된 의사 결정 흐름입니다.
인코넬 625를 지정해야 하는 경우
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염화물 함유 액체 또는 피팅제에 대한 노출
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용접 어셈블리 또는 광범위한 제작이 필요한 경우
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광범위한 온도 범위에서 인성과 내식성 모두에 대한 요구 사항
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예측 가능한 가공 기계적 특성 및 인증 추적성이 필요한 상황
인코넬 713C 지정 시기
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크리프 저항이 중요한 고온에서 기계적 부하가 지속되는 작업은 다음과 같습니다.
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부품 형상에 맞는 주조 및 용접이 최소화됩니다.
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열 피로 또는 주기적인 고온의 기계적 요구가 수명 예측을 좌우하는 경우
선택 체크리스트 예시
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부식성 미디어가 있습니까? 625를 선호합니다.
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복잡한 형상과 최대 크리프 강도를 주조해야 하나요? 713C를 선호합니다.
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용접 수리가 가능한가요? 625를 선호합니다.
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고온 가스 흐름에서 주기적인 열 피로가 주요 위험 요소인가요? 주조 미세 구조가 최적화된 713C를 선호합니다.
비용, 가용성 및 공급망 고려 사항
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재료 비용 은 니켈, 몰리브덴, 니오븀 원자재 가격에 따라 변동합니다. 단조 625 바 및 시트는 여러 글로벌 공급업체에서 광범위하게 제공됩니다. 맞춤형 단조의 경우 리드 타임이 더 길어질 수 있습니다.
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713C 주조는 더 전문적입니다. 리드 타임에는 파운드리 일정, 패턴 제작 및 주조 후 열처리가 반영됩니다. 주조의 복잡성과 필요한 검사에 따라 비용이 증가합니다.
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대규모 조달의 경우 배송 지연을 방지하기 위해 현재 공장 가용성, 열처리 기록 및 공급업체 추적성을 요청하세요.
실용적인 가공, 검사 및 서비스 팁
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카바이드 공구와 낮은 절삭 속도를 사용하여 공작물 경화를 완화합니다. 열 경사를 제어하는 절삭유 전략은 공구 수명에 도움이 됩니다.
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주조 713C 부품의 경우 방사선 촬영 또는 초음파 테스트를 사용하여 내부 다공성을 검사합니다. 다공성은 서비스를 제한할 수 있습니다.
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713℃의 부적절한 노화는 크리프 수명을 저하시키고 625의 부적절한 열 주기는 바람직하지 않은 침전물을 촉진할 수 있으므로 열처리 기록에 주의하세요.
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사워 또는 해저 서비스에서는 적절한 경우 NACE MR0175 / ISO 15156 규정 준수 진술서를 요구합니다.
사례 예시 및 장애 모드 고려 사항
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케이스: 해양 밸브 본체 - 한 고객은 염화물 서비스에서 발생하는 피팅으로 인해 수명이 짧아지자 316L에서 인코넬 625로 교체했습니다. 625 부품은 고장 사이의 평균 시간이 길어지고 용접 수리가 가능했습니다.
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케이스: 터빈 고정자 - 한 파운드리는 고온 가스 경로 베인용 713C 주물을 공급하여 다공성 및 노화 주기를 엄격하게 제어함으로써 부품의 크리프 수명을 연장했습니다.
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장애 모드 - 625 불량은 일반적으로 코팅/검사 누락 시 기계적 과부하 또는 극심한 국부 부식과 관련이 있습니다. 713C 불량은 주조 결함, 부적절한 열처리 또는 잘못 설계된 필렛의 높은 사이클 피로에서 비롯되는 경우가 많습니다.
자주 묻는 질문
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터빈 애플리케이션에서 인코넬 625가 713C를 대체할 수 있나요?
아니요; 625는 고온 가스 경로에서 713C의 장기 크리프 강도와 일치하는 침전 경화 미세 구조가 부족합니다. 대체하기 전에 철저한 엔지니어링 평가를 수행하세요. -
713C는 용접이 가능한가요?
구조물 수리를 위한 주물 713C 용접은 어렵고 일반적으로 피하는 것이 좋습니다. 용접이 필요한 경우 전문가는 반드시 자격을 갖춘 절차를 따라야 합니다. -
염화물에 의한 응력 부식 균열에 대한 저항성이 더 우수한 합금은 무엇입니까?
인코넬 625는 크롬, 몰리브덴, 니오븀 함량이 높아 염화물 피팅 및 응력 부식 균열에 대한 저항성이 뛰어납니다. -
두 합금 모두 니켈 기반인가요?
예; 둘 다 니켈 기반 초합금이지만 디자인 강조점과 이차 합금 원소는 크게 다릅니다. -
625를 강수량 경화시킬 수 있나요?
625는 주로 용액 강화 합금입니다. 일부 특수 열처리를 통해 제한된 이차상을 생성하지만 고전적인 감마 프라임 강수량 강화용으로 설계되지 않았습니다. -
판재와 시트 중 어떤 합금을 더 쉽게 조달할 수 있나요?
인코넬 625는 단조 판재와 시트로 널리 사용되며, 713C는 일반적으로 주조 공장에서만 생산됩니다. -
713C 주물에 대한 테스트를 지정하려면 어떻게 해야 하나요?
각 열에 대한 인장, 크리프 파열, 경도, 금속 조직학 및 NDT 보고서를 요구합니다. 파운드리에 열처리 주기 기록을 제공하도록 요청합니다. -
두 합금 모두 자성을 띠나요?
두 합금 모두 니켈 매트릭스 특성으로 인해 일반적인 조건에서는 기본적으로 비자성입니다. 특정 저온 작업 후에는 약간의 자기 반응이 나타날 수 있습니다. -
어느 쪽이 더 높은 서비스 온도를 제공하나요?
두 제품 모두 고온에서 우수한 성능을 발휘하지만 713C는 적절하게 주조 및 숙성된 경우 고온에서 구조 하중을 견딜 수 있도록 맞춤 제작되었습니다. 625는 부식 및 중간 정도의 고온 강도에 우수한 성능을 발휘합니다. -
합금 구매 시 어떤 인증을 요청해야 하나요?
두 합금에 대한 화학적 조성, 인장 및 열처리 기록이 포함된 밀 테스트 인증서를 요청하세요. 625의 경우 ASTM/AMS/ASME 지정을 확인합니다. 713C의 경우 파운드리 테스트 보고서와 에이징 사이클 세부 정보가 필요합니다.
사양 지정 전 최종 엔지니어링 체크리스트
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작동 환경 확인: 부식성 액체 또는 고온 가스 구조물 하중?
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제품 형태 선택: 형상 및 제작 요구 사항에 따라 단조 625 또는 주조 713C.
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공급업체에 공장/파운드리 인증서, 열처리 주기 및 NDT 보고서를 요청하세요.
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서비스에 염화물이 포함된 경우 625를 선호합니다. 고온에서 지속적인 부하가 지배적인 경우에는 지정된 에이징이 적용된 713C를 선호합니다.
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713C를 선택할 때 주조 부품 리드 타임과 엄격한 검사를 위한 예산 시간.
