Inconel 718 Superalkoy | US N07718 | W.NR. 2.4668

1. Uvod

Inconel 718 Je li talog očvrsljenog nikla superalloy poznat po svojoj Visoka čvrstoća na povišenim temperaturama (Do 650 ° C), Izvrsna otpornost na koroziju, i Dobra proizvodnja.

Njegova snaga dolazi iz jedinstvene kombinacije legiranih elemenata - posebno Niobium, koji oblici faze stvrdnjavanja koji poboljšavaju mehaničke performanse bez ugrožavanja zavarivanja.

Razvijen u 1960s po posebnim metalima korporacije, Inconel 718 upućeni ključni nedostaci u ranijim legurima, kao što je loša zavarivost i ograničena snaga visokog temperatura.

Danas, igra vitalnu ulogu u vazduhoplovstvo, Generacija energije, i ulje & Gasna industrija, gde je strukturni integritet u ekstremnim uvjetima kritičan.

2. Šta je inconel 718?

Inconel 718 (US N07718; W.NR. 2.4668) Je li nikl-hromi-niobijum superonija široko smatra se Materijal "Workhorse" Zbog izuzetnog salda performansi i obradivost.

Za razliku od mnogih superalloja visoke čvrstoće, Nudi Odlična čvrstoća na visokoj temperaturi pored Vrhunska zavarivost i obrada, čineći ga vrlo svestranim u kompleksnim proizvodnim okruženjima.

Globalno usvajanje ogleda se u brojnim međunarodnim standardima, uključujući ASTM B637 (barovi i šipke), Ams 5662 (Krvarenja zrakoplovske klase), i ISO 9723 (Specifikacije evropskog štapa i žica), Osiguravanje konzistentne kvalitete i pouzdanosti u industriji.

Hemijski sastav

Nekretnine Inconel 718 dolaze iz pažljivog uravnoteženog kemijskog sastava:

3. Mehanička svojstva inconela 718 na različitim temperaturama

4. Otpornost na koroziju i oksidaciju

Inconel 718 nudi izvanrednu otpornost na širok spektar korozivnih okruženja, čineći ga vrlo pouzdanim u aplikacijama izloženim Agresivne hemikalije, vlaga, i Oksidirajuće uvjete visoke temperature.

Njegova otpornost na koroziju prvenstveno je zbog svog Visoki nikl (U) i hrom (CR) sadržaj, zajedno sa molibdenum (Mo) i Niobium (NB) Za poboljšane otpornosti na koroziju i pukotine.

Otpornost na koroziju

Inconel 718 često se koristi u Alati za ulje na ulje, Hemijski reaktori, Pričvršćivači, i Izmjenjivači topline gde je korozija kritični faktor.

Otpornost na oksidaciju

Inconel 718 izvodi dobro u Oksidirajuće atmosfere do ~ 980 ° C, Iako je to Mehanička čvrstoća ograničava praktičnu uslugu na ~ 650 ° C.

• Zaštitni oksidni film: Legura formira a Gusta crkoho (Chromia) sloj, koji se uklanjaju i štiti od dalje oksidacije.
• Termički biciklizam: Održava integritet površine tokom Ponovljeno grijanje i hlađenje, Pogodno za mlazne komponente motora i hardver turbine.
• Sulfidacija: Bolja otpornost u usporedbi s nehrđajućim čelicima u visoko-sumpor okruženja za izgaranje, Iako manje od nekih viših legura koji sadrže.

Otpornost na habanje i žuljenje

Iako ne primarna legura, Inconel 718 pokazuje Dobra otpornost na ljepljivu habanju i žutu, Posebno u pričvršćivim spojevima i komponentama ventila koji rade pod visokim opterećenjima i temperaturama.

5. Tehnike proizvodnje i prerade

Dok Inconel 718 Izlaže odlična mehanička svojstva i otpornost na koroziju, to visoka čvrstoća i Tendencija za otvrdnjavanje radne snage Uvesti izazove za obradu.

Ipak, to Odraz nadmašuje mnoge druge superonije na bazi nikla, Zahvaljujući svojoj uravnoteženoj hemiji i mikrostrukturnoj stabilnosti.

Zavarivanje

• Preferirani proces: Plin za zavarivanje lukavog luka (GTAW ili skrenite) je najčešće, koristeći odgovarajuće metale punila kao što su ErnifecR-2 Da bi se osigurala kompozicijska kompatibilnost.
• Ključna razmatranja:

• • Precizna kontrola unosa topline (obično 100-150 trenutna) je od vitalnog značaja za sprečavanje Pucanje likvidacije i vruće pucanje u zoni zahvaćenom toplotom (HAZ).
  • Čišćenje unaprijed zavarivanja i zaštitna čistoća plina smanjuje zagađenje i poroznost.
  • Post zavarivanje toplotne obrade (Pwht) uključuje rješenje žarljivo okolo 980° C, nakon čega slijedi dvostruko starenje za vraćanje mehaničke čvrstoće i precipitacije distribucije.

• Performans: Zavareni zglobovi obično približno zadržavaju 85% Zatezna čvrstoća osnovnog metala na sobnoj temperaturi i do 90% na povišenim temperaturama (~ 650 ° C), izrađujući zavarene spojeve 718 Komponente vrlo pouzdane u kritičnim okruženjima.

Obrada

• Izazovi:

• • Inconel 718's brzo otvrdnjavanje rada-Gde se obrađena površinska tvrdoća može povećati za do 50%-izvedi da se ubrzava trošenje alata i termički naponi.
  • Niska toplotna provodljivost uzrokuje da se toplina koncentrira na zoni rezanja.

• Rješenja:

• • Koristiti Karbidni alati Sa naprednim premazima kao što su Tialn Da biste poboljšali život alata i smanjite adheziju.
  • Primijeniti Niske brzine rezanja (5-10 m / i) u kombinaciji sa Veće stope hrane da se umanji izgradnju topline.
  • Zaposliti High-performanse rashladni uređaji sa ekstremnim pritiskom (Ep) Aditivi za efikasnu rasipanje topline.

• Trošak uticaja: Zbog trošenja alata i sporije brzine, obrada spojene 718 može biti 3 do 4 puta skuplje nego uobičajenih nehrđajućih čelika poput 316L, Uticaj na dizajn i ekonomiju proizvodnje.

Kovanje i formiranje

• Vruće kovanje:

• • Sprovedeno između 980° C i 1,040 ° C Da biste smanjili snagu prinosa i povećali duktilnost tokom deformacije.
  • Omogućuje efikasno usavršavanje zrna i ujednačenu raspodjelu jačanja taloga.
  • Naknadni toplinski tretmani vraćaju puna mehanička svojstva.

• Hladno oblikovanje:

• • Općenito ograničeno na Savijanje i oblikovanje svjetla Zbog velike čvrstoće i rada od legure.
  • Zahtijeva Srednje žarenje (oko 900 ° C) Da biste oslobodili stresove i vraćaju duktilnost za složenije oblike.

• Pažljiva kontrola oblikovanja parametara sprječavaju pucanje i Površinski nedostaci.

Livenje

• Investicijska livenja često se koristi za složene geometrije poput turbinskih noževa i komponenta raketnih motora.
• Međutim, kovani (kovani ili valjani) oblici Inconel 718 su češći za kritične nosive aplikacije zbog:

• • Bolja mehanička svojstva-Tipski, Bat Inconel 718 eksponati ~ 10% niže zatezna čvrstoća i smanjio život umora u odnosu na kovani materijal.
  • Uniformnija mikrostruktura i manje oštećenja livenja.

• Liveniranje zahtijeva strogu kontrolu stope učvršćenja i post-liveni toplinski tretmani za smanjenje segregacije i poroznosti.

Aditivna proizvodnja

• Nedavni avansi su omogućili Laserski prah krevet fuzija (Lpbf) i Topljenje elektronskih greda (Ebm) Inconel 718.
• AM nudi:

• • Složene geometrije bez alata.
  • Smanjeni materijalni otpad.
  • Fine mikrostrukture s potencijalno poboljšanim mehaničkim svojstvima.

• Post-obrada (Vruće izostatičko prešanje, toplotni tretman) ostaje neophodno za smanjenje poroznosti i optimizirati faze padavina.

6. Toplotni tretman spojeva 718

Toplinska obrada je osnovna za postizanje izuzetnih mehaničkih svojstava inconela 718.

Proces prvenstveno uključuje Rješenje žarenje a slijedi oborine (starost) otvrdnjavanje, koji kontrolira veličinu, distribucija, i volumen udio ključnih pojačanih faza - uglavnom γ "i γ 'u okviru matrice na bazi nikla.

• Rješenje žarenje: Grijanje na 980-1.065 ° C za 1-2 sata, nakon čega slijedi voda. Ovo omalovažava višak taloža i homogenizira mikrostrukturu.
• Srednje starenje: Grijanje na 720 ° C za 8 sati, Zatim hlađenje peći na 620 ° C na 50 ° C / sat.
• Završno starenje: Držanje na 620 ° C za 8 sati, Tada hlađenje vazduhom. Ovo promovira formiranje γ "i γ" talog taloga, maksimiziranje snage.

Δ-fazna kontrola

• Δ-faza (N₃nb) obrasci prvenstveno duž granica žita između 750° C i 900 ° C.
• Iako male količine Δ-faze pomažu kontrolira rast zrna i poboljšavaju otpornost na puzanje, Prekomjerna Δ-faza smanjuje niobij dostupan za γ "padavine, što dovodi do smanjene snage.
• Rasporedi toplotnog tretmana pažljivo se kontroliraju za ravnotežu Δ-fazne formacije, Osiguravanje optimalnih mehaničkih svojstava i žilavosti.

7. Primjene spojeva 718

Jedinstvena kombinacija Inconela 718 visoka čvrstoća, Izvrsna otpornost na koroziju, i Termička stabilnost čini ga materijalom izbora u širokom rasponu zahtjevnih industrija.

Aerospace industrija

• Turbine motori:
  Inconel 718 se koristi za Turbinski diskovi, oštrice, i brtve U mlaznim motorima, Ako izdrži visoke centrifugalne sile i povišene temperature (Do 650 ° C) Bez ugrožavanja mehaničkog integriteta.
• Raketa i svemirski brod:
  Komponente kao što su Slučajevi raketnih motora, Trutne komore, i pričvršćivači koristi od omjera snage i težine i odličnom zavarivanju, Kritično za pokretanje pouzdanosti vozila.
• Komponente zraka:
  Njegova otpornost na koroziju i snagu umora su idealna za dijelovi zupčanika za slijetanje, čahure, i strukturne komponente izloženi oštrim okruženjima.

Generacija energije

• Plinske turbine:
  Inconel 718 obično se koristi u Oštrice kompresora, diskovi, i komponente turbine Zbog svoje čvrstoće čvrstoće i otpornosti na puzanje.
• Steam Turbine:
  Korišteno u dijelovima izloženim visokim temperaturnim i parnim okruženjima, gde je otpor oksidacije od suštinskog značaja.

Ulja & Gas sektor

• Područje alata:
  Otpornost na koroziju u Inconelu 718 i čvrstoća pod visokim pritiskom i temperaturom čine ga idealnim za bušilice, Stabilizatori, i paketi U oštrim podzemnim okruženjima.
• Ventili i fitinzi:
  Otporan na sulfidni stres pukne i hlorida izazvana korozijom, široko se koristi u ventili, pumpe, i podložne posude Rukovanje kiselim plinskim i korozivnim tekućinama.
• Offshore platforme:
  Izloženost morskom okruženju zahtijeva legure poput inconela 718 za borbu protiv slane vode i mehanički stres.

Pojašnjenje i specijalizirane aplikacije

• Aditivna proizvodnja:
  Kompatibilnost legure sa laserskim prahom krevetom fuzije (Lpbf) i topljenje elektronskog snopa (Ebm) Omogućuje proizvodnju kompleksa, Lagani dijelovi prethodno nemogući sa tradicionalnom proizvodnjom.
• Alati za obradu velike brzine:
  Alati za rezanje izrađeni od inconela 718 izdržati visoku toplotnu i mehaničku opterećenje, Proširenje životnog vijeka u zahtjevnim operacijama.
• Kriogene aplikacije:
  Zadržala je njegova žilavost po izuzetno niskim temperaturama (do -270 ° C) čini ga pogodnim za Oprema za skladištenje i transport u tekućim plinovima.

8. Ograničenja performansi i režimi neuspjeha

• Termomehanički umor (TMF): Ne uspijeva nakon 500-1.000 ciklusa (25° C do 650 ° C) u kombiniranom toplinskom i mehaničkom stresu, rizik u turbinskim motorima.
• Termičko vezanje: Produženo izlaganje iznad 700 ° C uzrokuje δ-fazni grub, Smanjenje žilavosti od strane 30% i povećanje rizika od loma.
• Pucanje stresa-korozije (SCC): Javlja se u vrućem (>100° C) rješenja hlorida (npr., Offshore rashladni sistemi) na stresovima >70% snage prinosa, Iako rijetko u dobro dizajniranim sistemima.

9. Prednosti i ograničenja

Inconel 718 ističe se kao jedan od najsaminijalnijih i široko korištenih superonija sa sjedištem u niku, Nudeći jedinstvenu kombinaciju nekretnina koja ga čine pogodnim za ekstremnu i zahtjevnu okruženju:

Prednosti inconela 718

Izuzetna čvrstoća na visokoj temperaturi

• Održava visoko zatezanje, prinos, i puzeći snagu do otprilike 650° C, Vanperforming mnogih drugih legura u sličnim uvjetima.

Izvanredan otpor korozije i oksidacije

• Formira stabilnu, Zaštitni oksidni sloj koji odupire oksidaciji na povišenim temperaturama.
• Vrlo otporan na hlorid, sumpor, i kiselo okruženja, čineći ga idealnim za oštre hemijske i morske aplikacije.

Dobra materijalnost i zavarivanje

• Za razliku od mnogih drugih superoma na bazi nikla, Inconel 718 može biti pouzdano zavaren Uz minimalne rizike pucanja.
• To obratnost, Dok je izazovan, je bolji od mnogih drugih superoma, Omogućavanje efikasne proizvodnje.

Odličan otpor puzanja i umora

• Izlaže vrhunsku otpornost na deformacija puzanja i Termomehanički umor, Bitno za zrakoplovne turbinske komponente i opremu za proizvodnju električne energije.

Široke performanse temperature

• Održava mehanička svojstva od Kriogene temperature (-270° C) do visokih temperatura (~ 650 ° C).

Mikrostrukturalna stabilnost

• Kontrolirano očvršćivanje i stabilna mikrostruktura smanjuju fazu nestabilnost i produžuju život komponenata.

Kompatibilnost sa naprednom proizvodnjom

• Prilagodljiv Aditivna proizvodnja tehnike poput laserskog praškasta fuzija (Lpbf) i topljenje elektronskog snopa (Ebm), Omogućavanje složenih dijelova geometrije.

Ograničenja inconela 718

• Visoki trošak: Sirovina ($40-60 / kg) je 8-10 × 316l; Obrada dodaje 30-50% na troškove izrade.
• Složenost obrade: Zahtijeva specijalizirano topljenje (Došao sam) i alat, Ograničavanje pristupačnosti.
• Temperaturni strop: Neefikasno iznad 650 ° C; zamijenjen inconelu 738 ili jednokristalne legure za >700° C.

10. Poređenje sa drugim materijalima

Inconel 718 često se upoređuje sa ostalim superomasima, Nerđajući čelici, i legure titana prilikom odabira materijala za ekstremne aplikacije za zaštitu okoliša.

Razumijevanje ovih usporedbi pomažu u isticanju njenih snaga i ograničenja.

Inconel 718 vs. Ostale superonije na bazi nikla

• Sažetak: Inconel 718 Nudi uravnoteženu kombinaciju visoke čvrstoće i relativno dobre izmišljobistine, Za razliku od nekih drugih superoysa koji daju prioritet snažnoj snazi na štetu nastavke.

Nehrđajući čelik VS. Inconel 718

• Sažetak: Inconel 718 Vanperforms Nerđajući čelici na povišenim temperaturama i u agresivnim uvjetima korozije, čineći to preferirani izbor kada su otpornost snage i oksidacije kritični.

Inconel 718 vs. Titanijumske legure

• Sažetak: Titanijum Legure odlično u omjeru na težinu i otpornost na koroziju na umjerenim temperaturama, Ali inconel 718 ostaje superiorniji za veće primjene temperature gdje je zadržavanje snage bitno.

Ključni zapisivanje

• Snaga i temperatura: Inconel 718 Nudi izuzetnu čvrstoću i stabilnost na temperaturama do oko 700 ° C,
  Nadimanje većine nehrđajućih čelika i legura titana, Ali nešto manje od nekih specijaliziranih superonija.
• Izmišljenost: Pruža bolju zavarivost i obratnost u odnosu na mnoge druge superonije na bazi nikla, Smanjenje proizvodnih složenosti i troškova.
• Otpornost na koroziju: Inconel 718 vrlo je otporan na oksidaciju, hlorid, i kiselina korozija, čineći ga pogodnim za marine, hemikalija, i visoke temperaturne okruženja.
• Trošak: Općenito skuplji od nehrđajućih čelika i legura titana, ali nudi vrhunske performanse u otežanim okruženjima u kojima neuspjeh nije opcija.

11. Zaključak

Inconel 718 ostaje jedan od najsiznijih i najčešće korištenih superomasa u inženjeringu visokog učinka.

Njegova jedinstvena sposobnost kombiniranja visoka čvrstoća, umor život, Otpornost na koroziju, i Prilagodljivost proizvodnje čini ga neophodnim u kritičnim misijama.

Dok novije legure mogu ponuditi bolju svojstva visokog temperatura, Inconel 718's Obradivost, ekonomičnost, i Dobro dokumentovane performanse osigurati njenu stalnu dominaciju u zrakoplovstvu, energija, i napredni proizvodni sektori.

FAQs

Koja je maksimalna radna temperatura za inconel 718?

Pouzdano se izvodi do 650 ° C (1,200° F) Za kontinuiranu uslugu. Za kratka trava (minuta do sati), Može izdržati do 800 ° C, ali snaga opada znatno iznad 650 ° C.

Je inconel 718 magnetski?

Ne. Njegova austenitna mikrostruktura ostaje ne-magnetna u svim uvjetima, Za razliku od dupleksnih nehrđajućih čelika ili nekih legura nikla-željeza.

Kako inconel 718 Uporedite sa legure Titanium?

Inconel 718 nudi veću snagu na >400° C (Legure od titana gube snagu brzo iznad 300 ° C) ali je gusjenica (8.1 g / cm³ vs.

TI-6AL-4V-ovi 4.43 g / cm³), čineći je manje pogodnim za kritično za težinu, Aplikacije sa niskim temperaturama.

Mogu spajati 718 koristiti u morskoj vodi?

Da. Njegova stopa korozije u morskoj vodi je <0.02 mm / godina, čineći ga pogodnim za komponente podskupinama, Iako je skuplji od 316L ili dupleks nehrđajućeg čelika za morske aplikacije visoke temperature.

Što uzrokuje spajanje 718 ne uspije?

Uobičajeni modovi uključuju termomehanički umor (TMF) U turbinskim motorima, Termičko vezanje iznad 700 ° C, i rijedak SCC u vrućim hloridnim okruženjima.

Pravilni dizajn (stres <70% prinos) i toplotni tretman ublažavajući ove rizike.