Bất tiện 718 Siêu nhân | Hoa Kỳ N07718 | W.Nr. 2.4668

1. Giới thiệu

Bất tiện 718 là một siêu hợp chất dựa trên niken có lượng mưa được biết đến với cường độ cao ở nhiệt độ cao (lên đến 650 ° C.), Kháng ăn mòn tuyệt vời, Và khả năng sản xuất tốt.

Sức mạnh của nó đến từ sự kết hợp độc đáo của các yếu tố hợp kim, đặc biệt là Niobi, hình thành các giai đoạn làm cứng giúp tăng cường hiệu suất cơ học mà không ảnh hưởng đến khả năng hàn.

Phát triển trong 1960s bởi Tập đoàn kim loại đặc biệt, Bất tiện 718 đã giải quyết những thiếu sót quan trọng trong các hợp kim trước đó, chẳng hạn như khả năng hàn kém và sức mạnh nhiệt độ cao hạn chế.

Hôm nay, nó đóng một vai trò quan trọng trong Không gian vũ trụ, sản xuất điện, và dầu & Công nghiệp khí đốt, trong đó tính toàn vẹn cấu trúc trong điều kiện khắc nghiệt là rất quan trọng.

2. Inconel 718 là gì

Bất tiện 718 (Hoa Kỳ N07718; W.Nr. 2.4668) là một siêu hợp sản niken-crombium được coi là một Vật liệu của Work Workhorse Do sự cân bằng đặc biệt của hiệu suất và khả năng xử lý.

Không giống như nhiều siêu hợp đồng cường độ cao, Nó cung cấp Sức mạnh nhiệt độ cao tuyệt vời cùng với Khả năng hàn và khả năng gia công vượt trội, làm cho nó rất linh hoạt trên các môi trường sản xuất phức tạp.

Việc áp dụng toàn cầu của nó được phản ánh trong nhiều tiêu chuẩn quốc tế, bao gồm ASTM B637 (thanh và que), Ams 5662 (Lớp không vũ trụ rèn), Và ISO 9723 (Thông số kỹ thuật của thanh và dây châu Âu), Đảm bảo chất lượng và độ tin cậy nhất quán trong các ngành công nghiệp.

Thành phần hóa học

Các thuộc tính của Inconel 718 đến từ thành phần hóa học cân bằng cẩn thận của nó:

3. Tính chất cơ học của Inconel 718 ở các nhiệt độ khác nhau

4. Đang ăn mòn và kháng oxy hóa

Bất tiện 718 cung cấp khả năng chống lại một loạt các môi trường ăn mòn, làm cho nó rất đáng tin cậy trong các ứng dụng tiếp xúc với Hóa chất tích cực, Độ ẩm, Và Điều kiện oxy hóa nhiệt độ cao.

Khả năng chống ăn mòn của nó chủ yếu là do Niken cao (TRONG) Và crom (Cr) nội dung, cùng với Molypden (MO) Và Niobi (NB) để tăng cường khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở.

Kháng ăn mòn

Bất tiện 718 thường được sử dụng trong Công cụ Downstfole Oilfield, Lò phản ứng hóa học, buộc chặt, Và Trao đổi nhiệt nơi ăn mòn là một yếu tố quan trọng.

Kháng oxy hóa

Bất tiện 718 thực hiện tốt trong Khí quyển oxy hóa lên đến ~ 980 ° C, mặc dù nó sức mạnh cơ học giới hạn dịch vụ thực tế đến ~ 650 ° C.

• Phim oxit bảo vệ: Hợp kim tạo thành một Cr₂o do (Nhiễm sắc thể) lớp, chống lại sự phát nổ và bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa thêm.
• Đạp xe nhiệt: Duy trì tính toàn vẹn bề mặt trong Làm nóng và làm mát lặp đi lặp lại, Thích hợp cho các thành phần động cơ phản lực và phần cứng tuabin.
• Sự lưu loát: Sức đề kháng tốt hơn so với thép không gỉ trong lưu huỳnh cao môi trường đốt cháy, mặc dù ít hơn một số hợp kim có chứa MO cao hơn.

Kháng mặc và galling

Mặc dù không phải là hợp kim chính mặc, Bất tiện 718 chương trình khả năng chống mài mòn và galling tốt, đặc biệt là trong các khớp nối và các thành phần van hoạt động dưới tải trọng và nhiệt độ cao.

5. Kỹ thuật sản xuất và chế biến

Trong khi Bất tiện 718 thể hiện tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn, của nó sức mạnh cao Và Xu hướng làm việc làm việc Giới thiệu các thách thức xử lý.

Tuy nhiên, của nó Khả năng hóa học vượt qua nhiều siêu hợp sản dựa trên niken khác, do sự ổn định hóa học và cấu trúc vi mô cân bằng của nó.

Hàn

• Quy trình ưa thích: Hàn hồ quang Vonfram Vonfram (Gtaw hoặc rẽ) là phổ biến nhất, sử dụng các kim loại phụ phù hợp như Ernifecr-2 Để đảm bảo khả năng tương thích thành phần.
• Cân nhắc chính:

• • Kiểm soát chính xác đầu vào nhiệt (Thông thường 100 …150 một hiện tại) là quan trọng để ngăn chặn Thanh lý vết nứt Và Vết nứt nóng trong vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt (HAZ).
  • Làm sạch trước khi hàn và độ tinh khiết của khí làm giảm ô nhiễm và độ xốp.
  • Điều trị nhiệt sau hàn (PWHT) liên quan đến giải pháp ủ xung quanh 980° C., tiếp theo là lão hóa gấp đôi để khôi phục sức mạnh cơ học và phân phối kết tủa.

• Hiệu suất: Các mối hàn thường giữ lại khoảng 85% của độ bền kéo kim loại cơ bản ở nhiệt độ phòng và lên đến 90% ở nhiệt độ cao (~ 650 ° C.), làm cho hàn không được hàn 718 Các thành phần có độ tin cậy cao trong môi trường quan trọng.

Gia công

• Thách thức:

• • Inconel 718 làm việc nhanh chóngỞ đâu, độ cứng bề mặt gia công có thể tăng lên tới 50%..
  • Độ dẫn nhiệt thấp làm cho nhiệt tập trung ở vùng cắt.

• Giải pháp:

• • Sử dụng Công cụ cacbua với các lớp phủ nâng cao như Tialn Để cải thiện cuộc sống của công cụ và giảm độ bám dính.
  • Áp dụng tốc độ cắt thấp (5Mạnh10 m/i) kết hợp với Tỷ lệ thức ăn cao hơn Để giảm thiểu tích tụ nhiệt.
  • Thuê Chất làm mát hiệu suất cao với áp lực cực độ (EP) Phụ gia để tản nhiệt hiệu quả.

• Tác động chi phí: Do hao mòn dụng cụ và tốc độ chậm hơn, gia công bất tiện 718 có thể được 3 ĐẾN 4 thời gian đắt hơn hơn thép không gỉ thông thường như 316L, ảnh hưởng đến thiết kế bộ phận và kinh tế sản xuất.

Rèn và hình thành

• Rèn nóng:

• • Tiến hành giữa 980° C và 1.040 ° C. để giảm sức mạnh năng suất và tăng độ dẻo trong quá trình biến dạng.
  • Cho phép tinh chỉnh hạt hiệu quả và phân phối kết tủa tăng cường đồng đều.
  • Các phương pháp xử lý nhiệt tiếp theo khôi phục các đặc tính cơ học đầy đủ.

• Hình thành lạnh:

• • Nói chung giới hạn uốn cong và định hình ánh sáng Do sức mạnh cao của hợp kim và làm cứng công việc.
  • Yêu cầu ủ trung gian (khoảng 900 ° C.) Để giảm căng thẳng và khôi phục độ dẻo cho các hình dạng phức tạp hơn.

• Kiểm soát cẩn thận các tham số hình thành ngăn chặn bẻ khóa Và Khiếm khuyết bề mặt.

Đúc

• Đúc đầu tư thường được sử dụng cho các hình học phức tạp như lưỡi tuabin và các thành phần động cơ tên lửa.
• Tuy nhiên, rèn (giả mạo hoặc lăn) hình thức của Inconel 718 phổ biến hơn đối với các ứng dụng chịu tải tới hạn do:

• • Tính chất cơ học tốt hơn-tiêu biểu, diễn viên bất tiện 718 triển lãm ~ 10% độ bền kéo thấp hơn và giảm tuổi thọ mỏi so với vật liệu rèn.
  • Cấu trúc vi mô thống nhất hơn và các khuyết tật đúc ít hơn.

• Đúc đòi hỏi phải kiểm soát nghiêm ngặt tốc độ hóa rắn và phương pháp điều trị nhiệt sau đúc để giảm sự phân biệt và độ xốp.

Sản xuất phụ gia

• Những tiến bộ gần đây đã được kích hoạt Fusion giường bột laser (LPBF) Và Tia điện tử tan chảy (EBM) của Inconel 718.
• AM cung cấp:

• • Hình học phức tạp mà không cần dụng cụ.
  • Giảm chất thải vật liệu.
  • Cấu trúc vi mô tốt với tính chất cơ học có khả năng cải tiến.

• Xử lý hậu kỳ (Nóng isostatic nhấn, Điều trị nhiệt) vẫn cần thiết để giảm độ xốp và tối ưu hóa các pha mưa.

6. Điều trị nhiệt của Inconel 718

Xử lý nhiệt là cơ bản để đạt được các đặc tính cơ học đặc biệt của Inconel 718.

Quá trình chủ yếu liên quan đến Giải pháp ủ theo sau là sự kết tủa (tuổi) cứng, điều khiển kích thước, phân bổ, và tỷ lệ khối lượng của các pha tăng cường chính, chủ yếu là γ và γ ′, trong ma trận dựa trên niken.

• Giải pháp ủ: Làm nóng đến 980 bóng1,065 ° C trong 1 giờ2 giờ, tiếp theo là làm nguội nước. Điều này hòa tan kết tủa dư thừa và đồng nhất hóa cấu trúc vi mô.
• Lão hóa trung gian: Làm nóng đến 720 ° C cho 8 giờ, Sau đó làm mát lò đến 620 ° C ở 50 ° C/giờ.
• Lão hóa cuối cùng: Giữ ở 620 ° C cho 8 giờ, Sau đó làm mát không khí. Điều này thúc đẩy sự hình thành của các kết tủa γ và γ, tối đa hóa sức mạnh.

Kiểm soát pha

• Pha δ (N₃nb) hình thành chủ yếu dọc theo ranh giới hạt giữa 750° C và 900 ° C.
• Trong khi một lượng nhỏ pha δ giúp kiểm soát sự phát triển của hạt và cải thiện khả năng chống rão, pha δ quá mức làm giảm lượng niobi có sẵn để kết tủa γ”, dẫn đến suy giảm sức mạnh.
• Lịch trình xử lý nhiệt được kiểm soát cẩn thận để cân bằng sự hình thành pha δ, đảm bảo tính chất cơ học và độ bền tối ưu.

7. Ứng dụng của Inconel 718

Sự kết hợp độc đáo của Inconel 718 sức mạnh cao, Kháng ăn mòn tuyệt vời, Và Ổn định nhiệt làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn trong nhiều ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe.

Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ

• Động cơ tuabin:
  Bất tiện 718 được sử dụng rộng rãi cho Đĩa tuabin, Lưỡi dao, và con dấu trong động cơ phản lực, nơi nó chịu được lực ly tâm cao và nhiệt độ cao (lên đến 650 ° C.) mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cơ học.
• Tên lửa và tàu vũ trụ:
  Các thành phần như vỏ động cơ tên lửa, buồng đẩy, và ốc vít được hưởng lợi từ tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng của nó và khả năng hàn tuyệt vời, Quan trọng cho độ tin cậy của xe ra mắt.
• Thành phần khung máy bay:
  Khả năng chống ăn mòn và sức mạnh mệt mỏi của nó là lý tưởng cho bộ phận thiết bị hạ cánh, ống lót, và các thành phần cấu trúc tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt.

Sản xuất điện

• Tua bin khí:
  Bất tiện 718 thường được sử dụng trong Lưỡi máy nén, Đĩa, và các thành phần tuabin Do sức mạnh nhiệt độ cao và khả năng chống leo.
• Tuabin hơi nước:
  Được sử dụng trong các phần tiếp xúc với môi trường nhiệt độ cao và hơi nước, Trường hợp điện trở oxy hóa là điều cần thiết.

Dầu & Ngành khí

• Công cụ hạ cấp:
  Biện pháp chống ăn mòn và sức mạnh ăn mòn của Inconel 718, dưới áp suất và nhiệt độ cao làm cho nó lý tưởng Vòng cổ khoan, chất ổn định, và Packers trong môi trường ngầm khắc nghiệt.
• Van và phụ kiện:
  Chống lại vết nứt stress sunfua và sự ăn mòn do clorua gây ra, Nó được sử dụng rộng rãi trong Van, bơm, và tàu áp lực Xử lý khí chua và chất lỏng ăn mòn.
• Nền tảng ngoài khơi:
  Tiếp xúc với môi trường biển đòi hỏi hợp kim như Inconel 718 Để chống ăn mòn nước mặn và căng thẳng cơ học.

Các ứng dụng mới nổi và chuyên dụng

• Sản xuất phụ gia:
  Khả năng tương thích của hợp kim với phản ứng tổng hợp giường bằng laser (LPBF) và chùm electron tan chảy (EBM) cho phép sản xuất phức tạp, Các bộ phận nhẹ trước đây không thể với sản xuất truyền thống.
• Công cụ gia công tốc độ cao:
  Các công cụ cắt được làm từ Inconel 718 chịu được tải nhiệt và cơ học cao, Mở rộng cuộc sống công cụ trong các hoạt động đòi hỏi.
• Ứng dụng đông lạnh:
  Độ bền giữ lại của nó ở nhiệt độ cực thấp (xuống đến -270 ° C.) làm cho nó phù hợp cho Kho lưu trữ khí hóa lỏng và thiết bị vận chuyển.

8. Giới hạn hiệu suất và chế độ thất bại

• Mệt mỏi nhiệt (TMF): Thất bại sau 500 chu kỳ1.000 (25° C đến 650 ° C.) Dưới căng thẳng nhiệt và cơ học kết hợp, một rủi ro trong động cơ tuabin.
• Thuốc ôm sát: Phơi nhiễm kéo dài trên 700 ° C gây ra sự thô thiển, giảm độ dẻo dai bằng 30% và tăng nguy cơ gãy xương.
• Vết nứt căng thẳng căng thẳng (SCC): Xảy ra trong nóng (>100° C.) Giải pháp clorua (VÍ DỤ., Hệ thống làm mát ngoài khơi) tại căng thẳng >70% sức mạnh năng suất, Mặc dù hiếm trong các hệ thống được thiết kế tốt.

9. Ưu điểm và hạn chế

Bất tiện 718 nổi bật là một trong những siêu hợp chất đa năng và được sử dụng rộng rãi nhất, Cung cấp một sự kết hợp độc đáo của các thuộc tính làm cho nó phù hợp cho môi trường cực đoan và đòi hỏi:

Ưu điểm của Inconel 718

Sức mạnh nhiệt độ cao đặc biệt

• Duy trì độ bền kéo cao, năng suất, và sức mạnh leo lên xấp xỉ 650° C., vượt trội hơn nhiều hợp kim khác trong điều kiện tương tự.

Sự ăn mòn và khả năng chống oxy hóa nổi bật

• Tạo thành một ổn định, lớp oxit bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao.
• Kháng thuốc cao clorua, Lưu huỳnh, và môi trường axit, Làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng hóa học và hàng hải khắc nghiệt.

Khả năng phục vụ và hàn tốt

• Không giống như nhiều siêu hợp sản dựa trên niken khác, Bất tiện 718 có thể được hàn một cách đáng tin cậy với rủi ro nứt tối thiểu.
• Của nó khả năng gia công, trong khi thử thách, tốt hơn nhiều superalloys khác, cho phép sản xuất hiệu quả.

Khả năng chống creep và mệt mỏi tuyệt vời

• Thể hiện sự kháng cự vượt trội so với Biến dạng leo Và Mệt mỏi nhiệt, Cần thiết cho các thành phần tuabin hàng không vũ trụ và thiết bị phát điện.

Hiệu suất phạm vi nhiệt độ rộng

• Duy trì các tính chất cơ học từ Nhiệt độ đông lạnh (-270° C.) đến nhiệt độ cao (~ 650 ° C.).

Độ ổn định vi cấu trúc

• Lượng mưa có kiểm soát và cấu trúc vi mô ổn định làm giảm sự mất ổn định pha và kéo dài tuổi thọ thành phần.

Khả năng tương thích với sản xuất nâng cao

• Thích ứng với Sản xuất phụ gia Các kỹ thuật như phản ứng tổng hợp giường bột laser (LPBF) và chùm electron tan chảy (EBM), cho phép hình học phần phức tạp.

Hạn chế của Inconel 718

• Chi phí cao: Nguyên liệu thô ($40Mạnh60/kg) là 8 trận10 × 316L; Gia công thêm 30% 50% vào chi phí chế tạo.
• Xử lý độ phức tạp: Yêu cầu tan chảy chuyên dụng (Tôi đã đến) và công cụ, giới hạn khả năng tiếp cận.
• Trần nhiệt độ: Không hiệu quả trên 650 ° C.; được thay thế bởi Inconel 738 hoặc hợp kim đơn tinh thể cho >700° C..

10. So sánh với các vật liệu khác

Bất tiện 718 thường được so sánh với các siêu hợp đồng khác, Thép không gỉ, và hợp kim Titan khi chọn vật liệu cho các ứng dụng môi trường khắc nghiệt.

Hiểu những so sánh này giúp làm nổi bật những điểm mạnh và hạn chế của nó.

Bất tiện 718 vs. Các superalloys dựa trên niken khác

• Bản tóm tắt: Bất tiện 718 cung cấp sự kết hợp cân bằng giữa sức mạnh cao và khả năng phục vụ tương đối tốt, Không giống như một số siêu hợp đồng khác ưu tiên sức mạnh nhiệt độ cao với chi phí sản xuất.

Thép không gỉ vs. Bất tiện 718

• Bản tóm tắt: Bất tiện 718 vượt trội hơn Thép không gỉ ở nhiệt độ cao và trong điều kiện ăn mòn tích cực, làm cho nó trở thành lựa chọn ưa thích khi sức mạnh và khả năng chống oxy hóa là rất quan trọng.

Bất tiện 718 vs. Hợp kim Titan

• Bản tóm tắt: Titan Hợp kim vượt trội về tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ vừa phải, Nhưng không có gì 718 vẫn vượt trội so với các ứng dụng nhiệt độ cao hơn trong đó khả năng duy trì sức mạnh là điều cần thiết.

Key Takeaways

• Sức mạnh và nhiệt độ: Bất tiện 718 Cung cấp sức mạnh và sự ổn định đặc biệt ở nhiệt độ lên tới khoảng 700 ° C,
  vượt qua hầu hết các loại thép không gỉ và hợp kim titan, nhưng ít hơn một số siêu hợp sản chuyên dụng.
• Tính chế biến: Nó cung cấp khả năng hàn và khả năng hàn tốt hơn so với nhiều siêu hợp sản dựa trên niken khác, Giảm độ phức tạp và chi phí sản xuất.
• Kháng ăn mòn: Bất tiện 718 có khả năng chống oxy hóa cao, clorua, và ăn mòn axit, làm cho nó phù hợp cho biển, hóa chất, và môi trường oxy hóa nhiệt độ cao.
• Trị giá: Nói chung đắt hơn thép không gỉ và hợp kim titan nhưng cung cấp hiệu suất vượt trội trong môi trường khắc nghiệt trong đó sự thất bại không phải là một lựa chọn.

11. Phần kết luận

Bất tiện 718 vẫn là một trong những siêu hợp chất linh hoạt và được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật hiệu suất cao.

Khả năng kết hợp độc đáo của nó sức mạnh cao, cuộc sống mệt mỏi, kháng ăn mòn, Và khả năng thích ứng sản xuất làm cho nó không thể thiếu trong các ứng dụng quan trọng.

Trong khi các hợp kim mới hơn có thể mang lại đặc tính nhiệt độ cao tốt hơn, Inconel 718 Khả năng xử lý, hiệu quả chi phí, Và hiệu suất được ghi chép rõ ràng đảm bảo sự thống trị liên tục của nó trong ngành hàng không vũ trụ, năng lượng, và các ngành sản xuất tiên tiến.

Câu hỏi thường gặp

Nhiệt độ hoạt động tối đa cho Inconel là bao nhiêu 718?

Nó hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ lên tới 650°C (1,200° f) cho dịch vụ liên tục. Trong thời gian ngắn (phút đến giờ), nó có thể chịu được tới 800°C, nhưng sức mạnh giảm đáng kể trên 650°C.

Là bất tiện 718 Từ tính?

KHÔNG. Cấu trúc vi mô austenit của nó vẫn không có từ tính trong mọi điều kiện, không giống như thép không gỉ song công hoặc một số hợp kim sắt-niken.

Làm thế nào để làm việc bất tiện 718 So sánh với hợp kim titan?

Bất tiện 718 cung cấp sức mạnh cao hơn tại >400° C. (hợp kim titan mất độ bền nhanh chóng trên 300°C) nhưng dày đặc hơn (8.1 g/cm³ vs.

Ti-6Al-4V 4.43 g/cm³), làm cho nó ít phù hợp hơn với trọng lượng quan trọng, ứng dụng nhiệt độ thấp.

Có thể bất tiện 718 được sử dụng trong nước biển?

Đúng. Tốc độ ăn mòn của nó trong nước biển là <0.02 mm/năm, làm cho nó phù hợp với các thành phần dưới biển, mặc dù nó đắt hơn thép không gỉ 316L hoặc song công cho các ứng dụng hàng hải có nhiệt độ không cao.

Những gì gây ra sự bất tiện 718 thất bại?

Các chế độ phổ biến bao gồm mệt mỏi nhiệt cơ (TMF) trong động cơ tuabin, sự ôm nhiệt trên 700 ° C, và SCC hiếm trong môi trường clorua nóng.

Thiết kế thích hợp (nhấn mạnh <70% năng suất) và điều trị nhiệt giảm thiểu những rủi ro này.