ناله 718 سوپالکوی | N07718 ایالات متحده | W.NR. 2.4668

1. مقدمه

ناله 718 Superalloy مبتنی بر نیکل است که به دلیل آن شناخته شده است استحکام بالا در دمای بالا (تا 650 درجه سانتیگراد), مقاومت در برابر خوردگی عالی, وت قابلیت تولید خوب.

قدرت آن از ترکیبی منحصر به فرد از عناصر آلیاژ ناشی می شود - به ویژه نیوبیوم, که فازهای سخت کننده ای را ایجاد می کند که عملکرد مکانیکی را بدون به خطر انداختن جوشکاری افزایش می دهد.

توسعه یافته در 1960توسط شرکت ویژه فلزات, ناله 718 به کاستی های کلیدی در آلیاژهای قبلی پرداخته است, مانند جوشکاری ضعیف و مقاومت در دمای بالا.

امروز, این نقش اساسی در هوا و فضا, نیروگاه, و روغن & صنایع گاز, جایی که یکپارچگی ساختاری در شرایط شدید بسیار مهم است.

2. INCONEL 718 چیست

ناله 718 (N07718 ایالات متحده; W.NR. 2.4668) یک سوپرالیوی نیکل-کروم-نیوبیوم است که به طور گسترده ای به عنوان یک مورد توجه می شود مواد "Workhorse" به دلیل تعادل استثنایی عملکرد و پردازش آن.

برخلاف بسیاری از سوپر های با استحکام بالا, آن را ارائه می دهد قدرت عالی درجه حرارت بالا در کنار قابلیت جوشکاری و ماشینکاری برتر, آن را در محیط های تولیدی پیچیده بسیار متنوع ساخت.

پذیرش جهانی آن در استانداردهای بین المللی متعدد منعکس شده است, از جمله ASTM B637 (میله و میله), AMS 5662 (بخش های هوافضا-درجه), وت ISO 9723 (مشخصات میله و سیم اروپا), اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان مداوم در صنایع.

ترکیب شیمیایی

خواص Inconel 718 از ترکیب شیمیایی با دقت متعادل آن ناشی می شود:

3. خصوصیات مکانیکی Inconel 718 در دماهای مختلف

4. مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون

ناله 718 مقاومت برجسته ای در برابر طیف گسترده ای از محیط های خورنده ارائه می دهد, آن را در برنامه های در معرض بسیار قابل اعتماد کردن مواد شیمیایی تهاجمی, رطوبت, وت شرایط اکسید کننده درجه حرارت بالا.

مقاومت در برابر خوردگی آن در درجه اول به دلیل آن است نیکل بلند (در) وت کروم (کلوچه) محتوا, در امتداد مولیبدن (مس) وت نیوبیوم (NB) برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی و شکاف.

مقاومت در برابر خوردگی

ناله 718 اغلب در ابزارهای میدان نفتی پایین, راکتورهای شیمیایی, اتصال دهنده, وت مبدلهای حرارتی جایی که خوردگی یک عامل مهم است.

مقاومت در برابر اکسیداسیون

ناله 718 عملکرد خوبی دارد اتمسفر اکسید کننده تا 980 درجه سانتیگراد, اگرچه آن است قدرت مکانیکی خدمات عملی را به دمای 650 درجه سانتیگراد محدود می کند.

• فیلم اکسید محافظ: آلیاژ تشکیل می دهد متراکم Cr₂o₃ (کروم) لایه, که در برابر لکه دار شدن مقاومت می کند و در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند.
• دوچرخه سواری حرارتی: یکپارچگی سطح را در حین حفظ می کند گرمایش و سرمایش مکرر, مناسب برای اجزای موتور جت و سخت افزار توربین.
• سولفیداسیون: مقاومت بهتر در مقایسه با فولادهای ضد زنگ در گودال محیط های احتراق, اگرچه کمتر از برخی از آلیاژهای حاوی MO بالاتر است.

مقاومت و مقاومت در برابر

اگرچه آلیاژ سایش اولیه نیست, ناله 718 نمایش مقاومت خوبی در برابر سایش چسب و پوشیدن, به خصوص در اتصالات پیچ خورده و اجزای دریچه ای که تحت بارهای زیاد و درجه حرارت کار می کنند.

5. تکنیک های تولید و پردازش

در حالی که ناله 718 ویژگی های مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی را نشان می دهد, آن را استحکام بالا وت تمایل به سختگیری کار چالش های پردازش را معرفی کنید.

با این وجود, آن را قابلیت ساخت بیش از بسیاری دیگر از سوپر آلوهای مبتنی بر نیکل است, به دلیل شیمی متعادل و ثبات ریزساختاری آن.

جوش

• فرآیند ارجح: جوش قوس تنگستن گاز (gtaw یا چرخش) شایع ترین است, استفاده از فلزات پرکننده تطبیق مانند ernifecr-2 برای اطمینان از سازگاری ترکیبی.
• ملاحظات کلیدی:

• • کنترل دقیق ورودی گرما (به طور معمول 100-150 جریان) برای جلوگیری از آن بسیار حیاتی است ترک خوردگی وت ترک در منطقه تحت تأثیر گرما (خندق).
  • تمیز کردن قبل از جوشکاری و محافظت از خلوص گاز باعث کاهش آلودگی و تخلخل می شود.
  • عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) شامل بازپرداخت راه حل در اطراف است 980درجه سانتیگراد, به دنبال پیری مضاعف برای بازگرداندن استحکام مکانیکی و توزیع رسوب.

• عمل: اتصالات جوش داده شده به طور معمول تقریباً حفظ می شوند 85% از مقاومت کششی فلز پایه در دمای اتاق و تا 90% در دمای بالا (650 درجه سانتیگراد), ساخت Inconel جوش داده شده 718 مؤلفه ها در محیط های بحرانی بسیار قابل اعتماد هستند.

ماشینکاری

• چالش:

• • INCONEL 718 سخت شدن کار سریع- جایی که سختی سطح ماشینکاری می تواند تا 50 ٪ افزایش یابد - برای شتاب دادن سایش ابزار و تنش های حرارتی.
  • هدایت حرارتی کم باعث تمرکز گرما در منطقه برش می شود.

• راه حل:

• • استفاده کردن ابزارهای کاربید با پوشش های پیشرفته مانند قله برای بهبود عمر ابزار و کاهش چسبندگی.
  • درخواست کردن سرعت برش کم (5-10 متر/i) همراه با نرخ خوراک بالاتر برای به حداقل رساندن گرما.
  • کار کردن خنک کننده های با کارایی بالا با فشار شدید (قسمت) مواد افزودنی برای اتلاف گرمای کارآمد.

• تأثیر هزینه: به دلیل ابزار سایش و سرعت آهسته تر, کانول ماشینکاری 718 می تواند باشد 3 به 4 بار گرانتر از فولادهای ضد زنگ رایج مانند 316L, تأثیرگذاری بر طراحی و اقتصاد تولید.

جعل و شکل گیری

• جعل گرم:

• • انجام شده بین 980درجه سانتیگراد و 1،040 درجه سانتیگراد برای کاهش استحکام عملکرد و افزایش انعطاف پذیری در هنگام تغییر شکل.
  • اجازه می دهد تا پالایش دانه مؤثر و توزیع یکنواخت تقویت رسوبات.
  • تیمارهای گرمای بعدی خصوصیات مکانیکی کامل را بازیابی می کنند.

• شکل گیری سرد:

• • به طور کلی محدود به خمش و شکل دادن به دلیل قدرت بالا و سخت شدن کار آلیاژ.
  • مستلزم بازپخت متوسط (حدود 900 درجه سانتیگراد) برای تسکین استرس و بازگرداندن انعطاف پذیری برای شکل های پیچیده تر.

• کنترل دقیق پارامترهای تشکیل دهنده مانع می شود ترک وت نقص سطحی.

ریخته گری

• ریخته گری سرمایه گذاری اغلب برای هندسه های پیچیده مانند تیغه های توربین و اجزای موتور موشک استفاده می شود.
• هر چند, ساخته شده (جعلی یا نورد) اشکال از Inconel 718 بیشتر برای برنامه های باربری مهم به دلیل رایج تر هستند:

• • خصوصیات مکانیکی بهتر- از نظر معمول, بازیگران 718 نمایشگاه ~ 10 ٪ مقاومت کششی کمتر و کاهش عمر خستگی در مقایسه با مواد فرفورژه.
  • ریزساختار یکنواخت تر و نقص ریخته گری کمتر.

• ریخته گری برای کاهش تفکیک و تخلخل نیاز به کنترل دقیق نرخ جامد سازی و تیمارهای گرمای پس از ریخته گری دارد.

تولید افزودنی

• پیشرفت های اخیر فعال شده است همجوشی بستر پودر لیزر (LPBF) وت ذوب پرتو الکترونی (ابجو) از Inconel 718.
• پیشنهادات AM:

• • هندسه های پیچیده بدون ابزار.
  • کاهش زباله های مواد.
  • ریزساختارهای ریز با خصوصیات مکانیکی بالقوه بهبود یافته.

• پس از فرآیند (فشار ایزوستاتیک داغ, عملیات حرارتی) برای کاهش تخلخل و بهینه سازی مراحل بارش ضروری است.

6. عملیات حرارتی Inconel 718

عملیات حرارتی برای دستیابی به خصوصیات مکانیکی استثنایی Incorel اساسی است 718.

این روند در درجه اول شامل می شود بازپخت راه حل پس از بارش (پیری) سخت سازی, که اندازه را کنترل می کند, توزیع, و کسری از حجم فازهای تقویت کننده کلید-عمدتا γ ″ و γ′-در ماتریس مبتنی بر نیکل.

• بازپخت راه حل: گرمایش به 980-1،065 درجه سانتیگراد برای 1-2 ساعت, پس از آن خاموش کردن آب. این باعث بروز بیش از حد رسوب می شود و ریزساختار را همگن می کند.
• پیری متوسط: گرم کردن تا 720 درجه سانتیگراد برای 8 ساعت, سپس خنک کننده کوره تا 620 درجه سانتیگراد با دمای 50 درجه سانتیگراد در ساعت.
• پیری نهایی: در دمای 620 درجه سانتیگراد برای 8 ساعت, سپس خنک کننده هوا. این باعث تشکیل رسوبات γ ″ و γ می شود, حداکثر قدرت.

δ- فاز کنترل

• فاز δ (نهن) در درجه اول در امتداد مرزهای دانه بین 750درجه سانتیگراد و 900 درجه سانتیگراد.
• در حالی که مقادیر کمی از فاز δ به کنترل رشد دانه و بهبود مقاومت خزش کمک می کند, فاز بیش از حد δ ، نیوبیوم موجود برای بارش γ را کاهش می دهد, منجر به کاهش قدرت.
• برنامه های عملیات حرارتی با دقت کنترل می شوند تا شکل گیری فاز δ تعادل برقرار کنند, تضمین خصوصیات مکانیکی بهینه و سختی.

7. برنامه های Inconel 718

ترکیب منحصر به فرد 718 INCONEL 718 استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی عالی, وت ثبات حرارتی آن را به عنوان یک ماده انتخابی در طیف گسترده ای از صنایع خواستار تبدیل می کند.

صنعت هوافضا

• موتورهای توربین:
  ناله 718 به طور گسترده ای برای استفاده می شود دیسک های توربین, تیغ, و مهر و موم در موتورهای جت, جایی که در برابر نیروهای سانتریفیوژ بالا و درجه حرارت بالا مقاومت می کند (تا 650 درجه سانتیگراد) بدون به خطر انداختن یکپارچگی مکانیکی.
• موشک و فضاپیما:
  مؤلفه هایی مانند موارد موتور موشک, محفظه های رانش, و اتصال دهنده ها از نسبت قدرت به وزن و جوشکاری عالی آن بهره مند شوید, برای قابلیت اطمینان وسیله نقلیه بسیار مهم است.
• اجزای قاب هوا:
  مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خستگی برای آن ایده آل است قطعات دنده فرود, بوش, و اجزای ساختاری در معرض محیط های سخت.

نیروگاه

• توربین های گازی:
  ناله 718 معمولاً در استفاده می شود تیغه های کمپرسور, دیسک, و اجزای توربین به دلیل قدرت درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر خزش.
• توربین های بخار:
  در قسمت هایی که در معرض محیط های درجه حرارت بالا و بخار قرار دارند استفاده می شود, جایی که مقاومت اکسیداسیون ضروری است.

روغن & بخش گاز

• ابزارهای پایین سوراخ:
  مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی 718 INCONEL 718 تحت فشار و دما ، آن را برای ایده آل می کند یقه, تثبیت کننده, و بسته بندی در محیط های سخت زیر زمینی.
• دریچه ها و اتصالات:
  مقاوم در برابر ترک خوردگی استرس سولفید و خوردگی ناشی از کلرید, به طور گسترده ای در آن استفاده می شود دریچه, پمپ, و کشتی های فشار دست زدن به گاز ترش و مایعات خورنده.
• سیستم عامل های خارج از ساحل:
  قرار گرفتن در معرض محیط های دریایی نیاز به آلیاژها مانند Inconel دارد 718 برای مقابله با خوردگی آب شور و استرس مکانیکی.

برنامه های نوظهور و تخصصی

• تولید افزودنی:
  سازگاری آلیاژ با همجوشی بستر پودر لیزر (LPBF) و ذوب پرتو الکترونی (ابجو) تولید پیچیده را قادر می سازد, قطعات سبک وزن که قبلاً با تولید سنتی غیرممکن بود.
• ابزارهای ماشینکاری با سرعت بالا:
  ابزارهای برش ساخته شده از Inconel 718 در برابر بارهای حرارتی و مکانیکی بالا مقاومت کنید, گسترش عمر ابزار در عملیات خواستار.
• کاربردهای کرایوژنیک:
  سختی حفظ شده آن در دماهای بسیار پایین (پایین تا 270 درجه سانتیگراد) آن را مناسب می کند تجهیزات ذخیره سازی و حمل و نقل گاز مایع.

8. محدودیت های عملکرد و حالت های شکست

• خستگی حرارتی (TMF): پس از 500-1000 چرخه شکست می خورد (25درجه سانتیگراد تا 650 درجه سانتیگراد) تحت استرس حرارتی و مکانیکی ترکیبی, خطر در موتورهای توربین.
• صید حرارتی: قرار گرفتن در معرض طولانی مدت بالاتر از 700 درجه سانتیگراد باعث درشت فاز δ می شود, کاهش سختی توسط 30% و افزایش خطر شکستگی.
• ترک خوردگی (SCC): در گرم رخ می دهد (>100درجه سانتیگراد) راه حل های کلرید (به عنوان مثال, سیستم های خنک کننده دریایی) در استرس >70% از قدرت عملکرد, اگرچه در سیستم های خوب طراحی شده نادر است.

9. مزایا و محدودیت ها

ناله 718 به عنوان یکی از متنوع ترین و پرکاربردترین Superalloys مبتنی بر نیکل ایستاده است, ارائه ترکیبی منحصر به فرد از خواص که آن را برای محیط های شدید و خواستار مناسب می کند:

مزایای Inconel 718

قدرت استثنایی درجه حرارت بالا

• کششی بالا را حفظ می کند, بازده, و استحکام خزش تا تقریباً 650درجه سانتیگراد, بهتر از بسیاری از آلیاژهای دیگر در شرایط مشابه.

مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون برجسته

• پایدار را تشکیل می دهد, لایه اکسید محافظ که در دمای بالا در برابر اکسیداسیون مقاومت می کند.
• بسیار مقاوم در برابر کلرید, گوگرد, و محیط های اسیدی, ایده آل برای کاربردهای شیمیایی و دریایی سخت.

قابلیت ساخت خوب و جوشکاری

• برخلاف بسیاری دیگر از SuperAlloys مبتنی بر نیکل, ناله 718 می تواند باشد قابل اعتماد جوش داده شده با حداقل خطرات ترک خوردگی.
• آن را قابلیت تغییر, در حالی که چالش برانگیز است, بهتر از بسیاری از سوپر های دیگر است, فعال کردن تولید کارآمد.

مقاومت عالی خزش و خستگی

• مقاومت برتر در برابر تغییر شکل وت خستگی حرارتی, برای اجزای توربین هوافضا و تجهیزات تولید برق ضروری است.

عملکرد دامنه دما گسترده

• خواص مکانیکی را از دمای فاحش (-270درجه سانتیگراد) به درجه حرارت بالا (650 درجه سانتیگراد).

ثبات ریزساختاری

• سخت شدن بارش کنترل شده و ریزساختار پایدار باعث کاهش بی ثباتی فاز و طولانی شدن عمر مؤلفه می شود.

سازگاری با تولید پیشرفته

• سازگار با تولید افزودنی تکنیک هایی مانند فیوژن بستر پودر لیزر (LPBF) و ذوب پرتو الکترونی (ابجو), فعال کردن هندسه های قسمت پیچیده.

محدودیت های Inconel 718

• با هزینه بالایی: مواد اولیه ($40-60/کیلوگرم) 316 لیتر 8-10 است; ماشینکاری 30-50 ٪ به هزینه های ساختگی اضافه می کند.
• پیچیدگی: نیاز به ذوب تخصصی دارد (من آمدم) و ابزار, محدود کردن دسترسی.
• سقف دما: ناکارآمد بالای 650 درجه سانتیگراد; جایگزین شده توسط inconel 738 یا آلیاژهای تک کریستالی برای >700درجه سانتیگراد.

10. مقایسه با سایر مواد

ناله 718 غالباً با سایر سوپریاها مقایسه می شود, فولادهای ضد زنگ, و آلیاژهای تیتانیوم هنگام انتخاب مواد برای برنامه های کاربردی محیط شدید.

درک این مقایسه ها به برجسته کردن نقاط قوت و محدودیت های آن کمک می کند.

ناله 718 در مقابل. سایر سوپر آلوهای مبتنی بر نیکل

• خلاصه: ناله 718 ترکیبی متعادل از استحکام بالا و ساختگی نسبتاً خوب را ارائه می دهد, برخلاف برخی از سوپریالی های دیگر که قدرت دمای بالا را با هزینه تولید در اولویت قرار می دهند.

فولاد ضد زنگ در مقابل. ناله 718

• خلاصه: ناله 718 بهتر عمل کردن فولادهای ضد زنگ در دمای بالا و در شرایط خوردگی تهاجمی, هنگامی که مقاومت و مقاومت در برابر اکسیداسیون بسیار مهم است ، آن را به انتخاب ارجح تبدیل می کند.

ناله 718 در مقابل. آلیاژهای تیتانیوم

• خلاصه: تیتانیوم آلیاژها در نسبت مقاومت به وزن و مقاومت در برابر خوردگی در دمای متوسط برتری دارند, اما 718 برای برنامه های درجه حرارت بالاتر که در آن حفظ قدرت ضروری است برتر است.

غذای اصلی

• قدرت و دما: ناله 718 استحکام و ثبات استثنایی را در دمای حداکثر 700 درجه سانتیگراد ارائه می دهد,
  پیشی بیشتر فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای تیتانیوم, اما کمی کمتر از برخی از سوپر های تخصصی.
• ساختگی: این قابلیت جوشکاری و ماشینکاری بهتر را در مقایسه با بسیاری از سوپر آلوهای دیگر نیکل فراهم می کند, کاهش پیچیدگی و هزینه تولید.
• مقاومت در برابر خوردگی: ناله 718 در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم است, کلرید, و خوردگی اسیدی, مناسب بودن آن برای دریایی, شیمیایی, و محیط های اکسید کننده درجه حرارت بالا.
• هزینه: به طور کلی گران تر از فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای تیتانیوم اما عملکرد برتر در محیط های سخت را ارائه می دهد که در آن خرابی گزینه ای نیست.

11. پایان

ناله 718 یکی از متنوع ترین و پرکاربردترین SuperAlloys در مهندسی با کارایی بالا است.

توانایی منحصر به فرد آن در ترکیب استحکام بالا, زندگی خستگی, مقاومت در برابر خوردگی, وت سازگاری سازگاری آن را در برنامه های مهم برای ماموریت ضروری می کند.

در حالی که آلیاژهای جدیدتر ممکن است خواص با درجه حرارت بالا را ارائه دهند, INCONEL 718 قابلیت پردازش, مقرون به صرفه, وت عملکرد خوب اطمینان از ادامه تسلط آن در هوافضا, انرژی, و بخش های پیشرفته تولید.

متداول

حداکثر دمای عملیاتی برای Inconel چقدر است 718?

تا 650 درجه سانتیگراد قابل اعتماد است (1,200° F) برای خدمات مداوم. برای مدت زمان کوتاه (دقیقه تا ساعت), این می تواند تا 800 درجه سانتیگراد مقاومت کند, اما قدرت به طور قابل توجهی بالاتر از 650 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

INCONEL است 718 مغناطیسی?

هیچ. ریزساختار آستنیتی آن در همه شرایط غیر مغناطیسی باقی مانده است, بر خلاف فولادهای ضد زنگ دوبلکس یا برخی از آلیاژهای نیکل آهن.

چگونه inconel 718 با آلیاژهای تیتانیوم مقایسه کنید?

ناله 718 قدرت بالاتری را در >400درجه سانتیگراد (آلیاژهای تیتانیوم قدرت را به سرعت بالاتر از 300 درجه سانتیگراد از دست می دهند) اما متراکم تر است (8.1 g/cm³ در مقابل.

TI-6AL-4V 4.43 g/cm³), آن را برای وزن بسیار مهم و مناسب تر می کند, برنامه های درجه حرارت پایین.

می تواند inconel 718 در آب دریا استفاده شود?

بله. میزان خوردگی آن در آب دریا است <0.02 MM/سال, مناسب کردن آن برای اجزای زیرزمینی, اگرچه هزینه های آن از 316L یا فولادهای ضد زنگ دوبلکس برای برنامه های دریایی غیر دما بالا است.

چه چیزی باعث Inconel می شود 718 شکست دادن?

حالت های متداول شامل خستگی ترمومکانیکی است (TMF) در موتورهای توربین, آغوش حرارتی بالاتر از 700 درجه سانتیگراد, و SCC نادر در محیط های کلرید داغ.

طراحی مناسب (استرس <70% بازده) و عملیات حرارتی این خطرات را کاهش می دهد.