Inconel 600

Introdução ao Inconel 600

O Inconel 600, uma superliga níquel-cromo-ferro (Ni-Cr-Fe), é reconhecido por sua excepcional resistência à oxidação e à corrosão em ambientes extremos. Com uma faixa de temperatura de serviço de até 1100°C (2012°F), ele mantém alta resistência mecânica, ao mesmo tempo em que resiste à corrosão sob tensão induzida por cloretos e à carburização. A versatilidade dessa liga austenítica vem de sua composição equilibrada — 72% Ni, 14–17% Cr e 6–10% Fe — tornando-a ideal para aplicações que exigem estabilidade térmica e longa vida útil.

Componentes usinados em superligas de Inconel 600 superalloy machined components — como trocadores de calor, acessórios/estruturas de fornos e reatores nucleares — são amplamente utilizados nos setores aeroespacial, de energia e de processamento químico. Sua capacidade de suportar ambientes ácidos, alcalinos e vapor de alta pressão o posiciona como um material essencial para sistemas críticos.

Propriedades químicas, físicas e mecânicas do Inconel 600

O Inconel 600 (UNS N06600 / W.Nr. 2.4816) é uma liga níquel-cromo padronizada sob ASTM B168 e AMS 5665, projetada para estabilidade em alta temperatura e resistência à corrosão. A seguir, estão suas propriedades críticas:

Composição química (ASTM B168)

Propriedades físicas

Propriedades mecânicas (condição recozida – ASTM B168)

Principais características do Inconel 600

O Inconel 600 (UNS N06600) é uma liga níquel-cromo projetada para ambientes extremos, com propriedades validadas por padrões industriais, incluindo ASTM B168 e AMS 5665. Seus indicadores de desempenho incluem:

• Resistência em alta temperatura: mantém resistência à tração de ≥550 MPa a 600°C e ≥345 MPa a 870°C, superando a maioria dos aços inoxidáveis austeníticos (por exemplo, o 304 perde ~50% da resistência acima de 540°C).

• Resistência à oxidação: forma uma camada estável de óxido Cr₂O₃, resistindo à formação de carepa até 1175°C em ar (conforme ensaios cíclicos de oxidação ASTM G54).

• Resistência à corrosão:

  • Trinca por corrosão sob tensão (SCC) em cloretos: fator de intensidade de tensão limiar (KISCC) de ≥30 MPa√m em MgCl₂ a 42% em ebulição, em conformidade com NACE MR0175 para serviço sour.

  • Estabilidade em meio ácido/alcalino: taxas de corrosão <0,1 mm/ano em ácido sulfúrico 10% (temperatura ambiente) e <0,05 mm/ano em NaOH 50% (ensaios de imersão ASTM G31).

• Propriedades mecânicas:

  • Resistência à tração em temperatura ambiente: 550–690 MPa (ASTM E8/E8M).

  • Limite de escoamento (offset 0,2%): 240–345 MPa.

  • Alongamento: ≥30% (comprimento de referência de 25 mm).

  • Dureza: 150–200 HB (condição recozida, ASTM E10).

• Estabilidade térmica: coeficiente de expansão térmica linear de 13,3 µm/m·°C (20–1000°C), minimizando distorção dimensional sob ciclagem térmica (ASME BPVC Seção II-D).

Desafios e soluções na usinagem CNC do Inconel 600

Principais desafios ao usinar Inconel 600

1. Desgaste rápido da ferramenta

   • Mecanismo: forte tendência ao encruamento (expoente de encruamento n ≈ 0,3) e fases intermetálicas abrasivas (por exemplo, Ni₃Al) aceleram o desgaste de flanco.

   • Impacto: a vida útil de ferramentas de metal duro pode cair para 5–15 minutos sob condições agressivas de corte.

2. Encruamento

   • Sensibilidade à taxa de deformação: devido à recristalização dinâmica, a dureza superficial aumenta em 20–30% durante a usinagem.

   • Risco: deflexão da ferramenta e baixa precisão dimensional (excedendo tolerâncias de ±0,05 mm).

3. Gestão térmica

   • Geração de calor: temperaturas de corte podem exceder 800–1000°C (dados de termografia infravermelha).

   • Consequências: deriva dimensional por expansão térmica e microtrincas.

4. Controle de cavacos

   • Morfologia: cavacos contínuos, longos e “em fita”, com bordas serrilhadas, podem causar empastamento da ferramenta e “galling”/arraste superficial.

Estratégias otimizadas de usinagem

Seleção de ferramenta e geometria

Parâmetros de corte (conforme ISO 3685)

Tratamento de superfície para peças usinadas em Inconel 600

Criticidade das modificações pós-usinagem: a resistência inerente do Inconel 600 à corrosão e ao calor pode ser ainda mais ampliada por engenharia avançada de superfície, garantindo longevidade em ambientes agressivos.

• Revestimento por Deposição Física de Vapor (PVD)

  • Tipos de revestimento: TiAlN (nitreto de titânio-alumínio), CrN (nitreto de cromo) ou AlCrN (nitreto de alumínio-cromo).

  • Espessura: 2–5 µm, aplicado via sputtering magnetron para aumentar a dureza superficial (até ~3000 HV) e reduzir o coeficiente de atrito (<0,3).

  • Aplicações: componentes de alto desgaste (ex.: sedes de válvulas, pás de turbina) operando a 800–1000°C.

• Polimento eletroquímico (ECP)

  • Parâmetros de processo: 20–40 V CC, eletrólitos ácidos (ex.: mistura ácido sulfúrico-fosfórico) a 40–60°C.

  • Resultados:

    • Redução da rugosidade superficial de Ra 1,6 µm para Ra 0,2 µm.

    • Eliminação de microtrincas e contaminantes embutidos, crítica para aplicações nucleares ou farmacêuticas.

• Passivação (ASTM A967)

  • Procedimento: imersão em ácido nítrico (20–50% v/v) a 20–50°C por 20–60 minutos.

  • Benefícios: remove resíduos de ferro livre, melhorando a resistência à corrosão por pites em ambientes ricos em cloretos (ex.: marinho ou plantas químicas).

• Cladding a laser

  • Materiais: ligas à base de cobalto (ex.: Stellite 6) ou overlay de Inconel 625.

  • Espessura da camada: 0,5–3,0 mm, atingindo resistências de ligação >350 MPa.

  • Casos de uso: reparo ou reforço de componentes de alta temperatura (bocais de exaustão, câmaras de combustão/burner cans).

Aplicações industriais de componentes em Inconel 600

1. Energia e processamento químico

   • Câmaras de combustão de turbinas a gás, tubos de trocadores de calor e componentes do núcleo de reatores nucleares.

   • Resiste à oxidação em vapor de alta temperatura e a ambientes químicos corrosivos.

2. Aeroespacial

   • Sistemas de exaustão de motores a jato, componentes de pós-combustor e reversores de empuxo.

   • Mantém integridade estrutural sob ciclagem térmica e tensões mecânicas.

3. Engenharia naval

   • Válvulas para dessalinização de água do mar, eixos de bombas e fixadores para plataformas offshore.

   • Suporta corrosão e erosão em água salgada.