Inconel 718 슈퍼 알코이 | 미국 N07718 | w.nr. 2.4668

1. 소개

Inconel 718 그로 알려진 강수량 니켈 기반 슈퍼 합금입니다 고온에서의 높은 강도 (최대 650 ° C), 탁월한 부식 저항, 그리고 좋은 제조 가능성.

강점은 합금 요소의 독특한 조합, 특히 니오브, 용접 가능성을 손상시키지 않고 기계적 성능을 향상시키는 경화 단계를 형성합니다..

에서 개발되었습니다 1960Special Metals Corporation의 S, Inconel 718 이전 합금에서 주요 단점을 다루었습니다, 용접 성이 좋지 않고 제한된 고온 강도와 같은.

오늘, 그것은 중요한 역할을합니다 항공우주, 발전, 그리고 기름 & 가스 산업, 극한 조건 하에서 구조적 무결성이 중요합니다.

2. Inconel 718？ what

Inconel 718 (미국 N07718; w.nr. 2.4668) 널리 알려진 니켈-크로 미움-니오 비움 슈퍼 합금입니다 "Workhorse"자료 성능 및 처리 가능성의 탁월한 균형으로 인해.

많은 고강도 수퍼 합금과 달리, 그것은 제공합니다 우수한 고온 강도 함께 우수한 용접 가능성 및 가공성, 복잡한 제조 환경에서 다재다능합니다.

글로벌 채택은 수많은 국제 표준에 반영됩니다, 포함 ASTM B637 (막대와 막대), AMS 5662 (항공 우주 등급 용서), 그리고 ISO 9723 (유럽로드 및 와이어 사양), 산업 전반의 일관된 품질과 신뢰성을 보장합니다.

화학 성분

Inconel 718의 특성은 신중하게 균형 잡힌 화학 성분에서 비롯됩니다.:

3. Inconel의 기계적 특성 718 다른 온도에서

4. 부식 및 산화 저항

Inconel 718 광범위한 부식성 환경에 대한 뛰어난 저항을 제공합니다., 노출 된 응용 프로그램에서 매우 신뢰할 수 있습니다 공격적인 화학 물질, 수분, 그리고 고온 산화 조건.

부식 저항은 주로 그것의 때문입니다 높은 니켈 (~ 안에) 그리고 크롬 (Cr) 콘텐츠, 함께 몰리브덴 (모) 그리고 니오브 (NB) 강화 된 피팅 및 틈새 부식 저항.

부식 저항

Inconel 718 종종 사용됩니다 다운 홀 유전 도구, 화학 반응기, 패스너, 그리고 열교환 기 부식이 중요한 요소 인 경우.

산화 저항

Inconel 718 잘 수행합니다 최대 ~ 980 ° C의 산화 대기, 비록 그것의 비록 기계적 강도는 실제 서비스를 ~ 650 ° C로 제한합니다.

• 보호 산화물 필름: 합금은 형성 a 밀도가 높은 cr₂o₃ (크로 미아) 층, 스펠링에 저항하고 추가 산화로부터 보호합니다.
• 열 사이클링: 동안 표면 무결성을 유지합니다 가열 및 냉각 반복, 제트 엔진 부품 및 터빈 하드웨어에 적합합니다.
• 황화: 스테인레스 강에 비해 더 나은 저항 하이황 연소 환경, 비록 더 높은 MO- 함유 합금보다 적습니다.

마모 및 화려한 저항

일차 마모 합금은 아니지만, Inconel 718 쇼 접착제 마모와 담즙에 대한 저항성, 특히 높은 하중 및 온도에서 작동하는 볼트 조인트 및 밸브 구성 요소에서.

5. 제조 및 가공 기술

하는 동안 Inconel 718 우수한 기계적 특성과 부식 저항을 나타냅니다, 그것은 고강도 그리고 작업 경향 경향 처리 문제를 도입합니다.

그럼에도 불구하고, 그것은 제작성은 다른 많은 니켈 기반 슈퍼 합금을 능가합니다, 균형 잡힌 화학 및 미세 구조 안정성으로 인해.

용접

• 선호하는 프로세스: 가스 텅스텐 아크 용접 (gtaw 또는 회전) 가장 일반적입니다, 일치하는 필러 금속을 사용하여 ernifecr-2 구성 적 호환성을 보장합니다.
• 주요 고려 사항:

• • 열 입력의 정확한 제어 (일반적으로 100–150 전류) 예방하는 데 필수적입니다 주류 균열 그리고 뜨거운 크래킹 열 영향 구역에서 (위험요소).
  • 사전 청소 가스 순도를 차폐하면 오염과 다공성이 감소합니다.
  • 웰드 후 열처리 (PWHT) 솔루션은 어닐링을 포함합니다 980° C, 기계적 강도를 복원하고 침전물 분포를 회복하기 위해 이중 노화.

• 성능: 용접 조인트는 일반적으로 대략 유지됩니다 85% 실온에서 기본 금속의 인장 강도 그리고 최대 90% 고온에서 (~ 650 ° C), 용접 된 Inconel 제작 718 중요한 환경에서 매우 신뢰할 수있는 구성 요소.

가공

• 도전:

• • Inconel 718 빠른 작업 경화- 가공 된 표면 경도가 최대 50%증가 할 수있는 경우 - 가속화 된 공구 마모 및 열 응력에도.
  • 열전도율이 낮 으면 절단 영역에서 열이 집중됩니다..

• 솔루션:

• • 사용 카바이드 도구 다음과 같은 고급 코팅 Tialn 도구 수명을 향상시키고 접착력을 줄입니다.
  • 적용하다 낮은 절단 속도 (5–10 m/i) 결합 더 높은 공급률 열 축적을 최소화합니다.
  • 고용 고성능 냉각제 극심한 압력으로 (EP) 효율적인 열 소산을위한 첨가제.

• 비용 영향: 툴링 마모와 속도가 느리기 때문에, 가공 인코넬 718 할 수 있습니다 3 에게 4 시간이 더 비쌉니다 316L과 같은 일반적인 스테인레스 강보다, 부품 설계 및 생산 경제에 영향을 미칩니다.

단조와 형성

• 뜨거운 단조:

• • 사이에 수행 980° C 및 1,040 ° C 변형 동안 항복 강도를 줄이고 연성을 증가시킵니다.
  • 효과적인 곡물 정제 및 강화 침전물의 균일 한 분포를 허용합니다..
  • 후속 열처리는 전체 기계적 특성을 복원합니다.

• 콜드 형성:

• • 일반적으로 제한됩니다 가벼운 굽힘 및 형성 합금의 강도가 높고 강화로 인해.
  • 필요합니다 중간 어닐링 (약 900 ° C) 더 복잡한 모양을 위해 스트레스를 완화하고 연성을 복원합니다..

• 파라미터 형성을 신중하게 제어하면 예방됩니다 열분해 그리고 표면 결함.

주조

• 투자 캐스팅 터빈 블레이드 및 로켓 모터 구성 요소와 같은 복잡한 형상에 종종 사용됩니다..
• 하지만, 꾸민 (단조 또는 굴러) 형태 Inconel 718 그로 인해 중요한로드 베어링 애플리케이션에 더 일반적입니다:

• • 더 나은 기계적 특성-일반적으로, 주조 Inconel 718 전시회 ~ 10% 낮은 인장 강도 그리고 단조 재료에 비해 피로 수명이 줄어 듭니다.
  • 더 균일 한 미세 구조와 적은 주조 결함.

• 캐스팅은 분리 및 다공성을 줄이기 위해 응고 속도와 캐스트 후 열처리를 엄격하게 제어해야합니다..

첨가제 제조

• 최근 발전이 가능해졌습니다 레이저 분말 침대 융합 (LPBF) 그리고 전자 빔 용융 (EBM) Inconel 718.
• AM 제안:

• • 툴링이없는 복잡한 형상.
  • 재료 폐기물 감소.
  • 잠재적으로 개선 된 기계적 특성을 갖는 미세 미세 구조.

• 후 처리 (뜨거운 등방성 프레스, 열처리) 다공성을 줄이고 강수 단계를 최적화하는 데 필수적입니다.

6. Inconel의 열처리 718

열처리는 Inconel의 탁월한 기계적 특성을 달성하는 데 필수적입니다. 718.

과정에는 주로 관련이 있습니다 솔루션 어닐링 그 뒤에 강수량 (나이) 경화, 크기를 제어합니다, 분포, 및 니켈 기반 매트릭스와 함께 주요 강화 단계 (메인 γ ″ 및 γ′)의 부피 분율.

• 솔루션 어닐링: 1-2 시간 동안 980–1,065 ° C로 가열합니다, 물 담금질이 뒤 따릅니다. 이것은 과도한 침전물을 용해시키고 미세 구조를 균질화시킨다.
• 중간 노화: 720 ° C로 가열 8 시간, 그런 다음 50 ° C 시간에서 620 ° C로 냉동 냉각됩니다.
• 최종 노화: 620 ° C에서 보유하고 있습니다 8 시간, 그런 다음 에어 냉각. 이것은 γ ″ 및 γ '침전물의 형성을 촉진한다, 강도 최대화.

Δ 상 제어

• Δ 상 (n ₃nb) 주로 곡물 경계를 따라 형태 750° C 및 900 ° C.
• 소량의 Δ 상이 곡물 성장을 제어하고 크리프 저항을 개선하는 데 도움이되지만, 과도한 Δ 상은 γ ″ 침전에 이용 가능한 니오피움을 감소시킨다, 힘이 줄어 듭니다.
• 열처리 일정은 Δ 상 형성의 균형을 맞추기 위해 신중하게 제어됩니다., 최적의 기계적 특성과 인성을 보장합니다.

7. Inconel의 응용 718

Inconel 718의 독특한 조합 고강도, 탁월한 부식 저항, 그리고 열 안정성 광범위한 까다로운 산업에서 선택의 재료로 만듭니다..

항공 우주 산업

• 터빈 엔진:
  Inconel 718 광범위하게 사용됩니다 터빈 디스크, 블레이드, 그리고 물개 제트 엔진에서, 높은 원심력과 높은 온도를 견딜 수 있습니다 (최대 650 ° C) 기계적 무결성을 손상시키지 않고.
• 로켓과 우주선:
  다음과 같은 구성 요소 로켓 모터 케이스, 추력 챔버, 그리고 패스너 강도 대 중량 비율과 탁월한 용접 성으로부터 이익을 얻습니다, 발사 차량 신뢰성에 중요합니다.
• 기체 구성 요소:
  부식성과 피로 강도는 이상적입니다 랜딩 기어 부품, 부싱, 및 구조적 구성 요소 가혹한 환경에 노출됩니다.

발전

• 가스 터빈:
  Inconel 718 일반적으로 사용됩니다 압축기 블레이드, 디스크, 및 터빈 성분 고온 강도와 크리프 저항으로 인해.
• 증기 터빈:
  고온 및 증기 환경에 노출 된 부품에 사용, 산화 저항이 필수적입니다.

기름 & 가스 부문

• 다운 홀 도구:
  고압과 온도에서 Inconel 718의 부식 저항과 강도는 드릴 칼라, 안정제, 그리고 패커 가혹한 지하 환경에서.
• 밸브 및 피팅:
  황화물 스트레스 균열 및 염화물 유발 부식에 내성, 널리 사용됩니다 밸브, 슬리퍼, 및 압력 용기 사워 가스 및 부식성 유체 취급.
• 해외 플랫폼:
  해양 환경에 노출되면 Inconel과 같은 합금이 필요합니다 718 바닷물 부식과 기계적 스트레스와 싸우기 위해.

신흥 및 전문 응용 프로그램

• 첨가제 제조:
  레이저 분말 침대 융합과 합금의 호환성 (LPBF) 전자 빔 용융 (EBM) 단지의 생산을 가능하게합니다, 전통적인 제조업에서는 이전에 가벼운 부품이 불가능합니다.
• 고속 가공 도구:
  Inconel로 만든 절단 도구 718 높은 열 및 기계적 부하를 견딜 수 있습니다, 까다로운 운영에서 도구 수명 확장.
• 극저온 응용:
  매우 낮은 온도에서 강인성이 유지되었습니다 (-270 ° C까지) 그것을 적합하게 만듭니다 액화 가스 저장 및 운송 장비.

8. 성능 제한 및 실패 모드

• 온도 역학적 피로 (TMF): 500-1,000 사이클 후에 실패합니다 (25° C ~ 650 ° C) 결합 된 열 및 기계적 응력 하에서, 터빈 엔진의 위험.
• 열처리: 700 ° C 이상의 장기 노출은 Δ 상 대응을 유발합니다, 강인함을 줄입니다 30% 골절 위험 증가.
• 스트레스-성분 균열 (SCC): 뜨거운 상태에서 발생합니다 (>100° C) 염화물 용액 (예를 들어, 해외 냉각 시스템) 스트레스로 >70% 항복 강도, 잘 설계된 시스템에서는 드물지만.

9. 장점과 한계

Inconel 718 가장 다재다능하고 널리 사용되는 니켈 기반 슈퍼 합금 중 하나로 두드러집니다., 극단적이고 까다로운 환경에 적합한 고유 한 속성 조합을 제공:

Inconel의 장점 718

뛰어난 고온 강도

• 높은 인장을 유지합니다, 생산하다, 그리고 크리프 강도는 대략 대략 강도입니다 650° C, 비슷한 조건에서 다른 많은 합금을 능가합니다.

뛰어난 부식 및 산화 저항

• 안정적인 형성, 높은 온도에서 산화에 저항하는 보호 산화 층.
• 매우 저항력이 있습니다 염화물, 황, 그리고 산성 환경, 가혹한 화학 및 해양 응용에 이상적입니다.

우수한 제조 성과 용접성

• 다른 많은 니켈 기반 슈퍼 합금과 달리, Inconel 718 할 수 있습니다 안정적으로 용접 크래킹 위험이 최소화됩니다.
• 그것은 가공 가능성, 도전하는 동안, 다른 많은 슈퍼 합금보다 낫습니다, 효율적인 제조 가능.

우수한 크리프와 피로 저항

• 우수한 저항을 나타냅니다 크리프 변형 그리고 온도 역학적 피로, 항공 우주 터빈 성분 및 발전 장비에 필수적입니다.

넓은 온도 범위 성능

• 기계적 특성을 유지합니다 극저온 온도 (-270° C) 고온으로 (~ 650 ° C).

미세 구조 안정성

• 제어 된 강수 강화 및 안정적인 미세 구조는 위상 불안정성을 줄이고 성분 수명을 연장시킵니다..

고급 제조와의 호환성

• 적응할 수 있습니다 첨가제 제조 레이저 분말 침대 융합과 같은 기술 (LPBF) 전자 빔 용융 (EBM), 복잡한 부분 형상 활성화.

Inconel의 한계 718

• 높은 비용: 원료 ($40–60/kg) 8–10 × 316L입니다; 가공은 제조 비용에 30-50%를 추가합니다.
• 복잡성 처리: 특수 용융이 필요합니다 (나는왔다) 그리고 툴링, 접근성 제한.
• 온도 천장: 비효율적 인 650 ° C 이상; Inconel로 대체되었습니다 738 또는 단결정 합금 >700° C.

10. 다른 재료와 비교

Inconel 718 종종 다른 슈퍼 합금과 비교됩니다, 스테인리스 강, 극단 환경 응용을위한 재료를 선택할 때 티타늄 합금.

이러한 비교를 이해하면 강점과 한계를 강조하는 데 도움이됩니다.

Inconel 718 대. 다른 니켈 기반 슈퍼 합금

• 요약: Inconel 718 고강도와 비교적 우수한 제조 성의 균형 잡힌 조합을 제공합니다., 제조 가능성을 희생하여 고온 강도를 우선시하는 다른 수퍼 합금과 달리.

스테인레스 스틸 대. Inconel 718

• 요약: Inconel 718 성능이 뛰어납니다 스테인리스 강 온도가 높고 공격적인 부식 조건에서, 강도와 산화 저항이 중요 할 때 선호하는 선택으로.

Inconel 718 대. 티타늄 합금

• 요약: 티탄 합금은 중간 온도에서 강도 대 중량비와 부식 저항이 뛰어납니다., 그러나 Inconel 718 강도 보유가 필수적인 고온 응용 분야에서는 우수합니다..

주요 테이크 아웃

• 강도와 온도: Inconel 718 최대 약 700 ° C의 온도에서 탁월한 강도와 안정성을 제공합니다.,
  대부분의 스테인레스 강과 티타늄 합금을 능가합니다, 그러나 일부 전문 유감 인보다 약간 작습니다.
• 제조 가능성: 다른 많은 니켈 기반 슈퍼 합금에 비해 더 나은 용접 성과 가공성을 제공합니다., 제조 복잡성 및 비용 절감.
• 부식 저항: Inconel 718 산화에 대한 저항력이 높습니다, 염화물, 산성 부식, 해양에 적합하게 만듭니다, 화학적인, 고온 산화 환경.
• 비용: 일반적으로 스테인레스 강과 티타늄 합금보다 비싸지 만 실패가 선택되지 않는 가혹한 환경에서 우수한 성능을 제공합니다..

11. 결론

Inconel 718 고성능 엔지니어링에서 가장 다재다능하고 널리 사용되는 슈퍼 합금 중 하나입니다..

결합하는 독특한 능력 고강도, 피로의 삶, 부식 저항, 그리고 제조 적응성 미션 크리티컬 애플리케이션에서는 필수 불가결합니다.

최신 합금은 더 나은 고온 특성을 제공 할 수 있습니다, Inconel 718 처리 가능성, 비용 효율성, 그리고 잘 문서화 된 성능 항공 우주에서 지속적인 지배력을 보장하십시오, 에너지, 고급 제조 부문.

FAQ

Inconel의 최대 작동 온도는 얼마입니까? 718?

최대 650 ° C까지 안정적으로 수행합니다 (1,200° F) 지속적인 서비스를 위해. 짧은 시간 (몇 분에서 몇 시간), 최대 800 ° C까지 견딜 수 있습니다, 그러나 강도는 650 ° C 이상으로 크게 감소합니다.

Inconel입니다 718 자기?

아니요. 그것의 오스테 나이트 미세 구조는 모든 조건에서 비기성으로 남아있다, 이중 스테인레스 강 또는 일부 니켈-아이언 합금과 달리.

Inconel은 어떻습니까 718 티타늄 합금과 비교하십시오?

Inconel 718 더 높은 강도를 제공합니다 >400° C (티타늄 합금은 300 ° C 이상으로 빠르게 강도를 잃습니다) 그러나 밀도가 높습니다 (8.1 g/cm³ vs.

TI-6AL-4V 4.43 g/cm³), 체중에 덜 적합하게 만듭니다, 저온 응용.

Inconel 할 수 있습니다 718 해수에서 사용하십시오?

예. 해수의 부식률은입니다 <0.02 mm/년, 해저 구성 요소에 적합합니다, 비가 높은 온도 해양 응용 분야의 316L 또는 이중 스테인리스 강보다 더 비싸지 만.

Inconel의 원인 718 실패합니다?

일반적인 모드에는 온도 역학적 피로가 포함됩니다 (TMF) 터빈 엔진에서, 700 ° C 이상의 열처림, 핫 클로라이드 환경에서 드문 SCC.

적절한 디자인 (스트레스 <70% 생산하다) 열처리는 이러한 위험을 완화시킵니다.