Neiebilstība 718 Superalkojs | ASV N07718 | W.nr. 2.4668

1. Ievads

Neiebilstība 718 ir nokrišņu rūdīts niķeļa bāzes superaloks, kas pazīstams ar tā Augsta stiprība paaugstinātā temperatūrā (līdz 650 ° C), lieliska izturība pret koroziju, un Laba ražojamība.

Tās spēks nāk no unikālas leģējošu elementu kombinācijas, it īpaši niobijs, kas veido sacietēšanas fāzes, kas uzlabo mehānisko veiktspēju, neapdraudot metināmību.

Izstrādāts 1960s pēc speciālo metālu korporācijas, Neiebilstība 718 Risināja galvenos trūkumus iepriekšējos sakausējumos, piemēram, slikta metināmība un ierobežots augstas temperatūras spēks.

Šodien, tam ir būtiska loma avi kosmosa, enerģijas ražošana, un eļļa & gāzes rūpniecība, kur strukturālā integritāte ārkārtējos apstākļos ir kritiska.

2. Kas ir Inconel 718？

Neiebilstība 718 (ASV N07718; W.nr. 2.4668) ir niķeļa-hromium-niobium superaloy, ko plaši uzskata par a “Darba zirga” materiāls Sakarā ar izcilo veiktspējas un apstrādājamības līdzsvaru.

Atšķirībā no daudziem augstas izturības superaloys, tas piedāvā Lielisks augstas temperatūras spēks līdzās augstāka metināmība un apstrādājamība, Padarot to ļoti daudzpusīgu sarežģītās ražošanas vidēs.

Tā globālā adopcija ir atspoguļota daudzos starptautiskos standartos, ieskaitot ASTM B637 (Bāri un stieņi), AMS 5662 (Aviācijas un kvalitātes kalumi), un Iso 9723 (Eiropas stieņu un stiepļu specifikācijas), Nodrošināt pastāvīgu kvalitāti un uzticamību dažādās nozarēs.

Ķīmiskais sastāvs

Inconel 718 īpašumi nāk no rūpīgi līdzsvarota ķīmiskā sastāva:

3. Inconel mehāniskās īpašības 718 dažādās temperatūrās

4. Korozija un izturība pret oksidāciju

Neiebilstība 718 Piedāvā izcilu izturību pret plašu korozijas vidi, padarot to ļoti uzticamu lietojumprogrammās, kas pakļautas agresīvas ķīmiskas vielas, mitrums, un Augstas temperatūras oksidēšanas apstākļi.

Tā izturība pret koroziju galvenokārt ir saistīta ar tās augsts niķelis (Iekšā) un hroms (Krekls) apmierināts, kopā ar molibdēns (Noplūde) un niobijs (Nb) Uzlabotas pitsēšanas un plaisu korozijas pretestība.

Izturība pret koroziju

Neiebilstība 718 bieži izmanto iekšā Downhole Oilfield instrumenti, ķīmiskie reaktori, stiprinājumi, un siltummaiņi kur korozija ir kritisks faktors.

Izturība pret oksidāciju

Neiebilstība 718 darbojas labi iekšā oksidējoša atmosfēra līdz ~ 980 ° C, kaut arī tā Mehāniskās izturības ierobežojumi Praktiskais serviss līdz ~ 650 ° C.

• Aizsardzības oksīda plēve: Sakausējums veido a Blīvs cr₂o₃ (Hromija) slānis, kas pretojas šņukstam un aizsargā pret turpmāku oksidāciju.
• Termiskā riteņbraukšana: Uztur virsmas integritāti laikā atkārtota apkure un dzesēšana, Piemērots reaktīvo motoru komponentiem un turbīnu aparatūrai.
• Sulfidācija: Labāka pretestība, salīdzinot ar nerūsējošajiem tēraudiem sulansēt sadegšanas vide, Lai arī mazāk nekā daži augstāki MO saturošie sakausējumi.

Nodiluma un skanēšanas pretestība

Lai gan tas nav primārais valkāšanas sakausējums, Neiebilstība 718 izrāde laba izturība pret līmi nodilumu un gaļojumu, īpaši pieskrūvētos savienojumos un vārstu komponentos, kas darbojas ar lielām slodzēm un temperatūrām.

5. Ražošanas un apstrādes paņēmieni

Kamēr Neiebilstība 718 uzrāda lieliskas mehāniskās īpašības un izturība pret koroziju, tā lielas izturības un Darba izturības tendence ieviest apstrādes problēmas.

Tomēr, tā Fabricability pārspēj daudzus citus niķeļa bāzes superaloys, Sakarā ar tās sabalansēto ķīmiju un mikrostrukturālo stabilitāti.

Metināšana

• Vēlamais process: Gāzes volframa loka metināšana (Gtaw vai pagrieziens) ir visizplatītākais, Izmantojot atbilstošus pildvielu metālus, piemēram, Ernifecr-2 Lai nodrošinātu kompozīcijas savietojamību.
• Galvenie apsvērumi:

• • Precīza siltuma ieejas kontrole (parasti 100–150 a strāva) ir ļoti svarīgi, lai novērstu šķidruma plaisāšana un karsta plaisāšana siltuma skartajā zonā (HAZ).
  • Iepriekšēja tīrīšana un ekranizējoša gāzes tīrība samazina piesārņojumu un porainību.
  • Pēc termiņa (Phwht) ietver risinājumu atkvēlināšanu apkārt 980° C, kam seko dubultā novecošanās, lai atjaunotu mehānisko izturību un nogulsnētu sadalījumu.

• Sniegums: Metinātie savienojumi parasti saglabā aptuveni 85% no parasta metāla stiepes izturības istabas temperatūrā un līdz 90% paaugstinātā temperatūrā (~ 650 ° C), Metinātas inconel 718 Komponenti, kas ir ļoti uzticami kritiskā vidē.

Apstrāde

• Izaicinājumi:

• • Inconel 718’s Ātra darba sacietēšana- kur apstrādātas virsmas cietība var palielināties līdz pat 50% - līdz paātrinātai instrumentu nodilumam un termiskajiem spriegumiem.
  • Zema siltumvadītspēja izraisa siltuma koncentrāciju griešanas zonā.

• Risinājumi:

• • Izmantot karbīda instrumenti ar uzlabotiem pārklājumiem, piemēram, Tialna Lai uzlabotu instrumenta kalpošanas laiku un samazinātu saķeri.
  • Piemērot zems griešanas ātrums (5–10 m/i) apvienojumā ar Augstāki barības ātrumi Lai samazinātu siltuma uzkrāšanos.
  • Nodarbināt augstas veiktspējas dzesēšanas šķidrumi ar ārkārtēju spiedienu (Laikmets) Efektīvas karstuma izkliedes piedevas.

• Izmaksu ietekme: Sakarā ar instrumentu nodilumu un lēnāku ātrumu, apstrāde Inconel 718 var būt 3 līdz 4 reizes dārgāks nekā parastie nerūsējošie tēraudi, piemēram, 316L, Daļu dizaina un ražošanas ekonomikas ietekmēšana.

Kalšana un veidošana

• Karsta kalšana:

• • Veic starp 980° C un 1 040 ° C Lai samazinātu ražas stiprumu un palielinātu elastību deformācijas laikā.
  • Ļauj efektīvi uzlabot graudu uzlabošanu un vienmērīgu nogulsņu stiprināšanas sadalījumu.
  • Turpmākās termiskās apstrādes atjauno pilnīgas mehāniskās īpašības.

• Auksta formēšana:

• • Parasti ierobežots ar viegla saliekšana un veidošana sakarā ar sakausējuma augsto izturību un darba sacietēšanu.
  • Prasīt starpposma atkvēlināšana (ap 900 ° C) lai mazinātu spriegumus un atjaunotu elastību, lai iegūtu sarežģītākas formas.

• Rūpīga veidošanas parametru kontrole novērš plaisāšana un virsmas defekti.

Liešana

• Investīciju liešana bieži izmanto sarežģītām ģeometrijām, piemēram, turbīnu asmeņiem un raķešu motora komponentiem.
• Tomēr, izkaltis (kalts vai ripots) formas Inconel 718 ir biežāk sastopami kritiskām slodzes saturošām lietojumprogrammām:

• • Labākas mehāniskās īpašības—Timpiski, nodot Inconel 718 eksponāti ~ 10% zemāka stiepes izturība un samazināta noguruma dzīve, salīdzinot ar kaltu materiālu.
  • Vienveidīgāka mikrostruktūra un mazāk liešanas defektu.

• Lai samazinātu segregāciju un porainību, liešanai nepieciešama stingra sacietēšanas ātrumu un pēcapstrādes termiskās apstrādes kontrole.

Piedevu ražošana

• Jaunākie sasniegumi ir iespējami Lāzera pulvera gultnes saplūšana (LPBF) un Elektronu staru kūsība (Ebm) Inconel 718.
• AM piedāvājumi:

• • Sarežģītas ģeometrijas bez instrumentiem.
  • Samazināti materiālu atkritumi.
  • Smalkas mikrostruktūras ar potenciāli uzlabotām mehāniskajām īpašībām.

• Pēcapstrāde (Karsta izostatiska presēšana, termiskā apstrāde) paliek būtisks, lai samazinātu porainību un optimizētu nokrišņu fāzes.

6. Inconel termiskā apstrāde 718

Siltuma apstrāde ir būtiska Inconel ārkārtas mehānisko īpašību sasniegšanai 718.

Process galvenokārt ietver Risinājumu rūdīšana seko nokrišņi (vecums) sacietēšana, kas kontrolē izmēru, sadalījums, un galveno stiprināšanas fāžu-galveno γ ″ un γ′-tilpuma frakcija ar niķeļa bāzes matricu.

• Risinājumu rūdīšana: Sildīšana līdz 980–1,065 ° C 1–2 stundas, kam seko ūdens rūdīšana. Tas izšķīdina lieko izgulsnēšanos un homogenizē mikrostruktūru.
• Vidēja novecošanās: Sildīšana līdz 720 ° C 8 laiks, tad krāsns dzesēšana līdz 620 ° C 50 ° C stundā.
• Gala novecošanās: Turot 620 ° C temperatūrā 8 laiks, Tad gaisa dzesēšana. Tas veicina γ ″ un γ ′ nogulsnes veidošanos, spēka palielināšana.

Δ-fāzes kontrole

• δ fāze (N₃nb) veidojas galvenokārt gar graudu robežām starp 750°C un 900 °C.
• Kaut arī neliels daudzums δ fāzes palīdz kontrolēt graudu augšanu un uzlabo šļūdes pretestību, pārmērīga δ fāze samazina γ″ nokrišņiem pieejamo niobija daudzumu, kas noved pie spēka samazināšanās.
• Termiskās apstrādes grafiki tiek rūpīgi kontrolēti, lai līdzsvarotu δ fāzes veidošanos, nodrošinot optimālas mehāniskās īpašības un stingrību.

7. Inconel pieteikumi 718

Inconel 718 unikālā kombinācija lielas izturības, lieliska izturība pret koroziju, un termiskā stabilitāte padara to par izvēlētu materiālu daudzās prasīgās nozarēs.

Kosmiskās aviācijas nozare

• Turbīnu dzinēji:
  Neiebilstība 718 tiek plaši izmantots turbīnu diski, asmeņi, un roņi reaktīvo dzinēju, kur tas iztur lielus centrbēdzes spēkus un paaugstinātu temperatūru (līdz 650 ° C) neapdraudot mehānisko integritāti.
• Raķešu un kosmosa kuģi:
  Tādas sastāvdaļas kā raķešu dzinēju korpusi, vilces kameras, un stiprinājumi gūst labumu no tā stipruma un svara attiecības un lieliskās metināmības, kritisks palaišanas transportlīdzekļu uzticamībai.
• Gaisa rāmju komponenti:
  Tā izturība pret koroziju un noguruma izturība ir ideāli piemēroti Nolaišanās pārnesumu daļas, bukses, un strukturālās sastāvdaļas pakļauts skarbai videi.

Enerģijas ražošana

• Gāzes turbīnas:
  Neiebilstība 718 parasti tiek izmantots kompresora asmeņi, diski, un turbīnu komponenti Sakarā ar augstas temperatūras izturību un pretestību šļūdes.
• Tvaika turbīnas:
  Izmanto daļās, kas pakļautas augstas temperatūras un tvaika videi, kur oksidācijas rezistence ir būtiska.

Eļļas & Gāzes sektors

• Downh caurumu rīki:
  Inconel 718 izturība pret koroziju un izturība augstspiediena un temperatūrā padara to ideālu urbšanas apkakles, stabilizatori, un iesaiņotāji skarbā zemūdens vidē.
• Vārsti un veidgabali:
  Izturīgs pret sulfīda stresa plaisāšanu un hlorīda izraisītu koroziju, to plaši izmanto vārsti, sūkņi, un spiediena tvertnes apstrādājot skābas gāzes un kodīgus šķidrumus.
• Jūras platformas:
  Jūras vides iedarbība prasa sakausējumus, piemēram, Inconel 718 Lai apkarotu sālsūdens koroziju un mehānisko spriegumu.

Jaunās un specializētās lietojumprogrammas

• Piedevu ražošana:
  Sakausējuma savietojamība ar lāzera pulvera gultnes saplūšanu (LPBF) un elektronu staru kūst (Ebm) ļauj ražot kompleksu, vieglas detaļas iepriekš neiespējamas ar tradicionālo ražošanu.
• Ātrgaitas apstrādes rīki:
  Griešanas instrumenti, kas izgatavoti no Inconel 718 izturas lielas termiskās un mehāniskās slodzes, instrumenta dzīves paplašināšana prasīgās operācijās.
• Kriogēnie pielietojumi:
  Tā saglabātā izturība ārkārtīgi zemā temperatūrā (uz leju līdz -270 ° C) padara to piemērotu sašķidrināta gāzes uzglabāšanas un transporta aprīkojums.

8. Veiktspējas ierobežojumi un kļūmes režīmi

• Termomehāniskais nogurums (Tmf): Neizdodas pēc 500–1 000 ciklu (25° C līdz 650 ° C) Zem kombinētā termiskā un mehāniskā sprieguma, risks turbīnu motoros.
• Termiskā emocija: Ilgstoša iedarbība virs 700 ° C izraisa δ-fāzes rupjību, samazinot izturību līdz 30% un lūzuma riska palielināšanās.
• Stresa korozijas plaisāšana (SCC): Notiek karstā (>100° C) hlorīda risinājumi (Piem., Jūras dzesēšanas sistēmas) pie stresa >70% ražas stiprums, Lai arī labi izstrādātās sistēmās reti sastopamas.

9. Priekšrocības un ierobežojumi

Neiebilstība 718 izceļas kā viens no daudzpusīgākajiem un plaši izmantotajiem niķeļa bāzes superaloys, Piedāvājot unikālu īpašumu kombināciju, kas padara to piemērotu ekstrēmai un prasīgai videi:

Inconel priekšrocības 718

Izcils augstas temperatūras spēks

• Uztur augstu stiepes, ienest, un šļūdes izturība līdz aptuveni 650° C, pārspēt daudzus citus sakausējumus līdzīgos apstākļos.

Izcila korozija un pretestība pret oksidāciju

• Veido stabilu, aizsargājošs oksīda slānis, kas pretojas oksidēšanai paaugstinātā temperatūrā.
• Ļoti izturīgs pret hlorīds, sērs, un skāba vide, padarot to ideālu skarbām ķīmiskām un jūras lietojumiem.

Laba izgatavojamība un metināmība

• Atšķirībā no daudziem citiem niķeļa bāzes superaloys, Neiebilstība 718 var būt Metināts ticami ar minimālu krekinga risku.
• Tā mašīnīgums, vienlaikus izaicinot, ir labāks par daudziem citiem superaloys, Efektīvas ražošanas iespējošana.

Lieliska šļūdes un noguruma pretestība

• Izrāda augstāku pretestību šļūdes deformācija un termomehāniskais nogurums, Būtiska aviācijas un kosmosa turbīnu komponentiem un enerģijas ražošanas aprīkojumam.

Plaša temperatūras diapazona veiktspēja

• Uztur mehāniskās īpašības no kriogēnā temperatūra (-270° C) līdz augstai temperatūrai (~ 650 ° C).

Mikrostruktūras stabilitāte

• Kontrolēta nokrišņu sacietēšana un stabila mikrostruktūra samazina fāzes nestabilitāti un pagarina komponentu kalpošanas laiku.

Savietojamība ar progresīvu ražošanu

• Pielāgojams piedevu ražošana tādas metodes kā lāzera pulvera gultnes saplūšana (LPBF) un elektronu staru kūst (Ebm), nodrošinot sarežģītas daļas ģeometrijas.

Inconel ierobežojumi 718

• Augstas izmaksas: Izejviela ($40–60/kg) ir 8–10 × 316L; apstrāde rada 30–50% ražošanas izmaksām.
• Apstrādes sarežģītība: Nepieciešama specializēta kušana (Es atnācu) un instrumenti, piekļuves ierobežošana.
• Temperatūras griesti: Neefektīvs virs 650 ° C; aizstāts ar Inconel 738 vai viena kristāla sakausējumi >700° C.

10. Salīdzinājums ar citiem materiāliem

Neiebilstība 718 bieži salīdzina ar citiem superaloys, nerūsējoši tēraudi, un titāna sakausējumi, izvēloties materiālus ekstrēmai videi.

Izpratne par šiem salīdzinājumiem palīdz izcelt tās stiprās puses un ierobežojumus.

Neiebilstība 718 vs. Citi niķeļa bāzes superaloys

• Kopsavilkums: Neiebilstība 718 Piedāvā līdzsvarotu augstas izturības un salīdzinoši labu izgatavojamību kombināciju, Atšķirībā no dažiem citiem superalveidiem, kas prioritāti piešķir augstas temperatūras stiprumam uz ražošanas rēķina.

Nerūsējošā tērauda vs. Neiebilstība 718

• Kopsavilkums: Neiebilstība 718 pārspēj nerūsējoši tēraudi paaugstinātā temperatūrā un agresīvos korozijas apstākļos, Padarot to par vēlamo izvēli, kad izturība un pretestība ir kritiska.

Neiebilstība 718 vs. Titāna sakausējumi

• Kopsavilkums: Titāns Sakausējumi izcili izturas pret izturību un svara attiecību un izturību pret koroziju mērenā temperatūrā, Bet Inconel 718 paliek pārāka augstākas temperatūras lietojumprogrammām, kur ir būtiska izturības aizture.

Galvenie paņēmieni

• Stiprums un temperatūra: Neiebilstība 718 Piedāvā izcilu izturību un stabilitāti temperatūrā līdz aptuveni 700 ° C,
  pārspēj visvairāk nerūsējošo tēraudu un titāna sakausējumus, bet nedaudz mazāk par dažiem specializētiem superalveidiem.
• Spējamība: Tas nodrošina labāku metināmību un apstrādājamību, salīdzinot ar daudziem citiem niķeļa bāzes superaloys, Ražošanas sarežģītības un izmaksu samazināšana.
• Izturība pret koroziju: Neiebilstība 718 ir ļoti izturīgs pret oksidāciju, hlorīds, un skābes korozija, padarot to piemērotu jūras, ķīmisks, un augstas temperatūras oksidējošā vide.
• Maksāt: Parasti dārgāki nekā nerūsējoši tēraudi un titāna sakausējumi, bet piedāvā izcilu sniegumu skarbā vidē, kur neveiksme nav iespēja.

11. Secinājums

Neiebilstība 718 joprojām ir viens no daudzpusīgākajiem un plaši izmantotajiem superaloys augstas veiktspējas inženierijā.

Tā unikālā spēja apvienot lielas izturības, noguruma dzīve, izturība pret koroziju, un ražošanas pielāgošanās spējas padara to neaizstājamu misijai kritiskos lietojumos.

Kaut arī jaunāki sakausējumi var piedāvāt labākas augstas temperatūras īpašības, Inconel 718’s Apstrādājamība, rentabilitāte, un Labi dokumentēts sniegums Nodrošiniet tā pastāvīgo dominanci kosmosā, enerģija, un uzlabotas ražošanas nozares.

FAQ

Kāda ir maksimālā darba temperatūra Inconel 718?

Tas darbojas droši līdz 650 ° C (1,200° F) par nepārtrauktu apkalpošanu. Īsu ilgumu (minūtes līdz stundām), tas var izturēt līdz 800 ° C, bet izturība ievērojami samazinās virs 650 ° C.

Ir Inconel 718 magnētisks?

Ne. Tā austenītiskā mikrostruktūra paliek nemagnētiska visos apstākļos, Atšķirībā no dupleksiem nerūsējošiem tēraudiem vai dažiem niķeļa dzelzs sakausējumiem.

Kā Inconel 718 Salīdziniet ar titāna sakausējumiem?

Neiebilstība 718 Piedāvā lielāku spēku plkst >400° C (Titāna sakausējumi zaudē spēku ātri virs 300 ° C) bet ir blīvāks (8.1 g/cm³ vs.

Ti-6al-4v 4.43 G/cm³), padarot to mazāk piemērotu svara kritikai, zemas temperatūras lietojumprogrammas.

Var inconelēt 718 izmantot jūras ūdenī?

Jā. Tā korozijas ātrums jūras ūdenī ir <0.02 mm/gadā, Padarot to piemērotu zemūdens komponentiem, Lai gan tas ir dārgāks par 316L vai Duplex nerūsējošiem tēraudiem, kas nav augstas temperatūras jūras lietojumprogrammām.

Kas izraisa Inconel 718 Lai neizdotos?

Parastie režīmi ietver termomehānisko nogurumu (Tmf) turbīnu motoros, termiskā emocija virs 700 ° C, un reti SCC karstā hlorīda vidē.

Pareizs dizains (uzsvērt <70% ienest) un termiskās apstrādes mazināšana šos riskus.