Inconel versus roestvrij staal

‍Inconel

Inconels zijn een klasse van op nikkel-chroom gebaseerde superlegeringen die worden gekenmerkt door een hoge corrosieweerstand, oxidatieweerstand, sterkte bij hoge temperaturen en kruipweerstand. Inconel is door twee factoren bestand tegen hoge temperaturen en extreem corrosieve omgevingen. Een reden is vanwege de vorming van de intermetallische verbinding Ni3Nb in de gamma dubbele prime (ɣ'') fase. Deze intermetallische fase werkt als een ‘lijm’ op de korrelgrenzen. Deze 'lijm' voorkomt dat de korrels in omvang toenemen bij verhitting tot hoge temperaturen (grotendeels, kleinere korrels betekenen een hoge sterkte en grotere korrels lenen zich voor een hogere vervormbaarheid). Ten tweede heeft Inconel een hoge corrosieweerstand door de passiveringslaag die ontstaat bij verhitting. Beide factoren maken Inconel ideale legeringen voor toepassingen van gasturbines met hete secties tot diepzeeboringen. Dus wat is het nadeel van deze legeringen? Ze zijn duur, moeilijk te bewerken en moeilijk te bewerken.

Download onze Metal Design Guide

Roestvrij staal

Roestvast staal wordt gekenmerkt door een chroomgehalte van meer dan 10,5 gew.%. Roestvast staal heeft een hogere corrosieweerstand dan traditioneel staal. Er zijn vijf klassen roestvast staal:Austenitisch, Ferritisch, Martensitisch, Duplex en Precipitation Hardenable roestvast staal. Deze roestvaste staalsoorten zijn genoemd naar de microstructuur die zich in die legeringen vormt. Duplex roestvast staal is een mix van austenitische en ferritische microstructuren, en door precipitatieharding kunnen zich precipitaten vormen om de sterkte van deze klasse roestvast staal te vergroten. De sterkte en de corrosieweerstand van het roestvast staal is afhankelijk van deze microstructuren. Austenitisch roestvast staal zal bijvoorbeeld de meest ductiele klasse van roestvast staal zijn, maar ook het meest corrosiebestendig. Aan de andere kant heeft de martensitische klasse typisch een veel hogere sterkte, maar minder corrosieweerstand. Austenitisch roestvast staal heeft een grotere, meer gelijkassige korrelstructuur, wat het deze eigenschappen geeft in vergelijking met de kleinere draaibankstructuur die wordt aangetroffen in martensitisch roestvast staal. Roestvrij staal is een diverse groep legeringen die in alles terug te vinden is, van keukenbestek tot structurele bouwtoepassingen tot biomedische en voedselbereidingstoepassingen.

‍Wat is het verschil?

Om te beginnen is Inconel veel duurder dan legeringen van roestvrij staal. Inconel heeft ook een veel betere corrosieweerstand en sterkte bij hoge temperaturen. Bij lagere temperaturen zullen staalsoorten zoals 17-4PH roestvrij staal echter een hogere sterkte hebben dan Inconel. Bij het kiezen tussen de twee verschillende legeringen zijn de belangrijkste beslissende factor kosten, temperatuur en sterkte. Als een goedkoper, maar relatief sterk onderdeel nodig is, is roestvrij staal waarschijnlijk de beste keuze. Als er een luchtkritisch onderdeel nodig is met hoge temperaturen, dan is Inconel een veel betere legering voor die toepassing.

Waarom 3D printen?

Omdat Inconel erg duur en moeilijk te bewerken is, kan het veel gemakkelijker zijn om het in 3D te printen. 3D-printen vermindert de hoeveelheid afvalmateriaal, arbeidskosten, gereedschapskosten en een kortere doorlooptijd, wat op zijn beurt de kosten van het onderdeel kan verlagen. Roestvast staal daarentegen hangt sterk af van de toepassing, de huidige kosten van het onderdeel en de bewerkbaarheid. 3D-printen van zowel Inconel als roestvrij staal met de Markforged Metal X is een geweldige oplossing voor vele toepassingen, waaronder die in de olie- en gasindustrie in ons Inconel 625-materiaal of het vervangen van legacy-onderdelen door ons 17-4 PH roestvrij staal. Het 3D-printen van deze onderdelen kan de kosten, materiaalverspilling en doorlooptijd verminderen, wat belangrijk is in dure legeringen zoals Inconel 625, of het verkorten van de doorlooptijd met onmogelijke legacy-onderdelen.