aleación de niquel 718 (Inconel® 718, US N07718, W. Nr. 2.4668) bar, Falsificado, Hoja, y anillo

Introducción a Inconel® 718

Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668), También conocido como aleación de níquel 718, es un alto rendimiento, Superalloy de níquel-cromo de níquel de precipitaciones por precipitación por su fuerza excepcional, Resistencia a la corrosión, y estabilidad en un amplio rango de temperatura, de condiciones criogénicas (-423° F/-253 ° C) a altas temperaturas (1300° F/704 ° C). Ampliamente utilizado en el sector aeroespacial, petróleo y gas, y generación de energía, Inconel 718 está disponible en formularios como bares, piezas forjadas, Hojas, y anillos, cada uno diseñado para aplicaciones específicas como componentes de turbina, motores de cohetes, y accesorios de alta presión. Sus propiedades únicas provienen de una composición equilibrada con níquel, cromo, Niobio, y molibdeno, que permiten el endurecimiento y la resistencia de la precipitación a ambientes hostiles.

La versatilidad de la aleación lo hace ideal para piezas complejas que requieren alta resistencia a la tracción, Resistencia a la fatiga, y soldabilidad. Inconel 718 Las barras se utilizan para componentes de alto estrés como sujetadores y ejes, Forras para discos y anillos de turbina, Hojas para piezas formadas en motores, y anillos para aplicaciones estructurales y de sellado. Su resistencia a la corrosión, Particularmente contra el agrietamiento de la corrosión de estrés (SCC) y picaduras, Asegura la durabilidad en los medios agresivos como el gas agrio y el agua de mar. Este artículo explora la composición química de Inconel 718, Propiedades mecánicas, procesos de manufactura, Aplicaciones, y tolerancias dimensionales para bares, piezas forjadas, Hojas, y anillos. Las tablas detalladas proporcionan una referencia para los ingenieros, y comparaciones con Inboloy 901 y grados de pipa de pipa (EN10219-1, API 5L) resaltar su papel especializado. Aprovechando las ideas de los estándares y fabricantes de la industria, Este artículo subraya la importancia crítica de Inconel 718 en la ingeniería avanzada.

 

Composición química y análisis de materiales

La composición química de Inconel 718 está meticulosamente diseñado para ofrecer alta fuerza, Resistencia a la corrosión, y soldabilidad. La aleación típicamente contiene 50.0–55.0% de níquel, 17.0–21.0% cromo, 4.75–5.50% Niobium, 2.8–3.3% molibdeno, 0.65–1.15% titanio, 0.2–0.8% de aluminio, y un equilibrio de hierro (18–20%), con elementos traza que incluyen carbono (≤0.08%), manganeso (≤0.35%), Silicio (≤0.35%), fósforo (≤0.015%), azufre (≤0.015%), y boro (≤0.006%). Estos elementos se controlan para optimizar la formación de γ " [Ni3(Alabama, Ti)] y γ " [Ni3Nb] fases durante el tratamiento térmico, que mejoran la fuerza a través del endurecimiento por precipitación.

Nickel proporciona la base para la resistencia a la corrosión y la estabilidad estructural a altas temperaturas, mientras que el cromo forma una capa de óxido protectora, resistir la oxidación hasta 1800 ° F (982° C). Endurecimiento por precipitación de niobio y titanio, aumentando significativamente la fuerza de rendimiento, mientras que el molibdeno mejora la resistencia a la corrosión de las picaduras y la grieta en entornos ricos en cloruro. El bajo contenido de carbono minimiza la precipitación de carburo, Reducción de la sensibilización durante la soldadura, y el boro fortalece los límites de grano, Mejora de la resistencia a la fluencia. En comparación con Incoloy 901 (40–45% níquel, 2.35–3.10% titanio), El mayor contenido de niobio y níquel de Inconel 718 aumenta su resistencia y resistencia a la corrosión, Aunque aumenta la complejidad de la fabricación. En relación con los grados de acumulación de tuberías como EN10219-1 S355JOH (0.22% Carbón, 1.60% manganeso), La composición basada en níquel de Inconel 718 ofrece un rendimiento superior en condiciones extremas, pero a un costo más alto.

La microestructura de la aleación permanece estable en un amplio rango de temperatura, resistir las transformaciones de fase que podrían degradar el rendimiento. Esto hace que Inconel 718 Ideal para bares, piezas forjadas, Hojas, y anillos utilizados para exigir aplicaciones, Reunión de estándares como ASTM B637 para Forras y ASTM B670 para hojas.

 

Propiedades mecánicas de Inconel 718

Inconel 718 exhibe propiedades mecánicas sobresalientes, haciéndolo adecuado para aplicaciones de alto estrés en sus diversos formularios. A temperatura ambiente, La aleación ofrece una resistencia de rendimiento mínimo de 1034-1035 MPa (150 Ksi) y resistencia a la tracción de 1241–1275 MPa (180–185 ksi), con un alargamiento del 12-15% y la dureza de aproximadamente 331 HBW (35 HRC). Estas propiedades se mantienen hasta 1300 ° F (704° C), con una fuerza de rendimiento de alrededor 860 MPa (125 Ksi) a 1200 ° F (649° C), Garantizar la confiabilidad en entornos de alta temperatura como las turbinas de gas. La resistencia a la ruptura de fluencia de la aleación y la resistencia a la fatiga son críticas para las aplicaciones de carga cíclica, tales como discos de turbina y componentes del motor de cohete.

Endurecimiento por precipitación, impulsado por las fases γ 'y γ ”, se logra a través de tratamientos térmicos como el recocido de solución a 1700-1850 ° F (927–1010 ° C) seguido de envejecimiento a 1325 ° F (718° C) para 8 horas, enfriamiento a 100 ° F/h a 1150 ° F (621° C), y sosteniendo para 8 horas (Ams 5662). Este tratamiento maximiza la resistencia a la tracción y la fatiga, mientras que un tratamiento alternativo (Ams 5664) Mejora la ductilidad transversal en secciones pesadas a costa de la fragilidad de muesca. Las barras y las paradas se benefician de estos tratamientos para componentes aeroespaciales, Mientras que las hojas y anillos requieren procesos similares para garantizar la formabilidad y la fuerza.. En comparación con Incoloy 901 (resistencia de rendimiento ~ 900 MPa), Inconel 718 ofrece fuerza superior, mientras que las calificaciones de pipa de pipa como API 5L x70 (485 N/mm²) son significativamente más débiles pero más rentables para las aplicaciones estructurales.

La dureza de la aleación permite forjar y rodar en formas complejas, con barras y anillos a menudo mecanizados en la condición de recanse en la solución para tener en cuenta la contracción del tamaño (Hasta 0.07%) Durante el envejecimiento. Estas propiedades aseguran la confiabilidad de Inconel 718 en aplicaciones críticas.

 

Características de resistencia a la corrosión

La resistencia a la corrosión de Inconel 718 es una característica definitoria, habilitando su uso en entornos agresivos a través de bares, piezas forjadas, Hojas, y anillos. El alto contenido de níquel (50–55%) proporciona resistencia a una amplia gama de compuestos inorgánicos y orgánicos., excepto los medios fuertemente oxidantes, Mientras que el cromo (17–21%) forma una capa de óxido protectora, resistir la oxidación y la escala de hasta 1800 ° F (982° C). Molibdeno (2.8–3.3%) Mejora la resistencia a la corrosión de picaduras y grietas en entornos ricos en cloruro, como el agua de mar y los pozos de gas agrio, Hacer la aleación adecuada para aplicaciones de petróleo y gas. La aleación también resiste el ritmo (SCC), crítico para sistemas de alta presión.

En comparación con Incoloy 901, Inconel 718 Ofrece una resistencia superior a los ácidos oxidantes y a la corrosión de alta temperatura debido a su mayor contenido de níquel y niobio, Aunque es menos resistente a la escala que los aceros inoxidables como el tipo 310 en condiciones extremas. Grados de pipa de pipas (por ejemplo, EN10219-1 S355JOH, API 5L X52) confiar en recubrimientos para la protección de la corrosión, Falta de resistencia inherente a Inconel 718. El bajo contenido de carbono minimiza la sensibilización durante la soldadura, Reducción de la corrosión intergranular, que es vital para sábanas y anillos soldados. En aeroespacial, La aleación soporta atmósferas de motor de chorro que contiene azufre, mientras que en entornos marinos, Los recubrimientos o la protección catódica pueden extender la vida útil.

La resistencia a la corrosión de la aleación, combinado con sus propiedades mecánicas, lo hace ideal para aplicaciones que requieren durabilidad en condiciones duras, Garantizar el rendimiento a largo plazo en los componentes de la turbina, sujetadores, y tanque criogénico.

 

Fabricación y procesamiento

Fabricación incomparar 718 en bares, piezas forjadas, Hojas, y los anillos requieren técnicas metalúrgicas y de procesamiento precisas para lograr propiedades óptimas. La aleación generalmente funciona en caliente a 1850–2100 ° F (1010–1150 ° C) Para garantizar la formabilidad, con un control cuidadoso para evitar combustibles que contienen azufre que puedan acoger el material. Las barras y las parlotes se producen a través de la fusión de inducción al vacío (EMPUJE) y el arco de vacío Remel (NUESTRO), seguido de forja a 900-1120 ° C con reducciones uniformes (20% mínimo para morir abierto, 10% para morir cerrado) Para evitar estructuras de grano dúplex. Recocido de solución a 955-1065 ° C, seguido de envejecimiento a 720–650 ° C durante 18–20 horas (Ams 5662/5664), optimiza la fuerza y la ductilidad.

Las hojas se enrollan en la condición de recanse en la solución para garantizar la formabilidad, con ASTM B670 especificando tolerancias para el grosor y la planitud. Los anillos se forjan o enrollan, a menudo requiere níquel y soldadura al vacío (por ejemplo, BNI-2 Metal de relleno) para componentes aeroespaciales. Soldadura, crítico para sábanas y anillos, Utiliza soldadura de arco de tungsteno de gas (GTAW) o soldadura de haz de electrones (EMS) con AWS A5.14 Ernifecr-2 Filler para minimizar el agrietamiento en caliente. La alta fuerza de la aleación hace que el mecanizado sea desafiante (Grupo D-2), Requerir mecanizado aproximado en el estado de recanse en solución y terminar después de envejecer para tener en cuenta la contracción del tamaño (0.07%).

En comparación con Incoloy 901, Inconel 718 es más difícil de forjar debido a su mayor contenido de níquel, Pero su soldadura es superior a muchas superlares. Los grados de acumulación de tuberías son más fáciles de procesar, pero carecen del rendimiento de alta temperatura. Estos procesos aseguran a Inconel 718 cumple con estándares como ASTM B637 y AMS 5596, entregar confiabilidad en aplicaciones críticas.

 

Aplicaciones de Inconel 718

La versatilidad de Inconel 718 en los bares, piezas forjadas, Hojas, y Rings respalda una amplia gama de aplicaciones en industrias exigentes. En aeroespacial, Las barras se usan para pernos de alta temperatura, sujetadores, y ejes, Mientras que las paradas forman discos de turbina, cuchillas para compresores, y componentes del motor de cohete, Aprovechando la resistencia y la resistencia de la fatiga de la aleación. Las hojas se forman en carcasas, sistemas de escape, y piezas de fuselaje para motores a reacción, beneficiarse de su formabilidad y resistencia a la corrosión. Los anillos son críticos para el sellado y los componentes estructurales en turbinas y motores de cohetes, Donde la alta resistencia a la ruptura de fluencia es esencial.

En la industria del petróleo y el gas, Inconel 718 Se utilizan barras y perdidas para herramientas de pozo, Válvulas de, y equipo de finalización, resistir el gas agrio y la corrosión de cloruro. Las hojas y anillos se emplean en tuberías y accesorios de alta presión para plataformas en alta mar. El rendimiento criogénico de la aleación admite aplicaciones en gas natural licuado (GNL) cañería, Si bien su estabilidad de alta temperatura es valiosa en la generación de energía para los componentes de la turbina de vapor. Los reactores nucleares utilizan Inconel 718 por su resistencia a la radiación, y las aplicaciones automotrices incluyen sistemas de escape y componentes del turbocompresor.

En comparación con las calificaciones de acumulación de tuberías (por ejemplo, API 5L x70), que se utilizan para bases estructurales, Inconel 718 está reservado para aplicaciones de alto rendimiento donde el costo es secundario a la durabilidad. Incoloy 901 se usa en aplicaciones aeroespaciales similares, pero es menos adecuado para entornos de corrosión extremos. La capacidad de la aleación de ser fabricada en formas complejas garantiza su papel en los sistemas críticos en todas las industrias.

 

Especificaciones técnicas y tabla de parámetros

La siguiente tabla resume los parámetros clave de Inconel 718 Para bares, piezas forjadas, Hojas, y anillos, Proporcionar una referencia integral para los ingenieros.

Parámetro	Especificación
Designación de aleación	Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668)
Composición química	Ni: 50.0–55.0%, CR: 17.0–21.0%, NB: 4.75–5.50%, Mo: 2.8–3.3%, Ti: 0.65–1.15%, Alabama: 0.2–0.8%, Fe: Balance, C: ≤0.08%, MN: ≤0.35%, Si: ≤0.35%, P: ≤0.015%, S: ≤0.015%, b: ≤0.006%
Densidad	8.19 g/cm³ (0.296 lb/pulg³)
Resistencia a la tracción (Temperatura ambiente)	≥1241–1275 MPa (180–185 ksi)
Fuerza de producción (Temperatura ambiente)	≥1034–1035 MPa (150 Ksi)
Alargamiento (Temperatura ambiente)	12–15%
Dureza	~ 331 HBW (35 HRC)
Fuerza de ruptura de fluencia	Alto a 1300 ° F (704° C)
Resistencia a la corrosión	Excelente en oxidación, rico en cloruro, y entornos de gas agrio
resistencia a la oxidación	Hasta 1800 ° F (982° C)
Temperatura de trabajo caliente	1850–2100 ° F (1010–1150 ° C)
tratamiento térmico (Ams 5662)	Recocido de solución a 1700-1850 ° F (927–1010 ° C), Edad a 1325 ° F (718° C) por 8h, enfriar 100 ° F/h a 1150 ° F (621° C), sostener 8h, aire fresco
soldabilidad	Moderado, GTAW/EBW con AWS A5.14 Ernifecr-2 Filler
Normas	ASTM B637 (piezas forjadas), ASTM B670 (Hoja), Ams 5596, AMS 5662–5664
Aplicaciones	Aeroespacial (discos de turbina, sujetadores), petróleo y gas (Válvulas de, herramientas de pozo), Generación de energía, Reactores nucleares

Esta tabla proporciona una visión general concisa de las propiedades de Inconel 718, Ayudar en la selección de materiales para aplicaciones específicas.

 

TOLERANCIAS DIMENSIONALES

Tolerancias dimensionales para Inconel 718 barras, piezas forjadas, Hojas, y los anillos son críticos para garantizar la precisión en la fabricación y aplicación., gobernado por estándares como ASTM B637 y ASTM B670. Para bares, ASTM B637 especifica tolerancias de ± 0.010 pulgadas (± 0.25 mm) para diámetros hasta 1 pulgadas (25.4 mm) y ± 0.031 pulgadas (± 0.79 mm) Para diámetros más grandes (K9 - K12, H8 - H13). Las barras hexadecimales y cuadradas tienen tolerancias de ± 0.020 pulgadas (± 0.51 mm) Para tamaños hasta 2 pulgadas (50.8 mm). piezas forjadas, por AMS 5662–5664, mantener tolerancias similares, con áreas transversales limitadas a 78 in² (503 cm²) para bares y perdidas terminadas. Hojas, por ASTM B670, tener tolerancias de espesor de ± 0.005 pulgadas (± 0.13 mm) Para espesores ≤0.125 pulgadas (3.18 mm) y ± 10% para secciones más gruesas.

Anillos, a menudo forjado o enrollado, adherirse a las tolerancias ASTM B637, con tolerancias de diámetro exterior de ± 0.020 pulgadas (± 0.51 mm) para diámetros hasta 10 pulgadas (254 mm). La rectitud para las barras se limita a 0.050 pulgada por pie (4.17 mm / M), Asegurar la alineación durante el mecanizado. En comparación con las calificaciones de acumulación de tuberías (EN10219-2: ± 1% de diámetro, ± 10% de espesor), Las tolerancias de Inconel 718 son más estrictas debido a sus aplicaciones de precisión. Acabados superficiales, como pulido o en vinagre para barras y brillantes o espejo para sábanas, están controlados para cumplir con los estándares aeroespaciales. Estas tolerancias aseguran a Inconel 718 Los componentes cumplen con los requisitos estrictos de los sistemas de alto rendimiento, minimizar los defectos y garantizar la confiabilidad.

 

Comparación con Incoloy 901 y grados de pipa de pipa

Inconel 718 a menudo se compara con Incoloy 901 y grados de acumulación de tuberías debido a sus aplicaciones superpuestas. Incoloy 901 (US N09901), con un rendimiento de ~ 900 MPa y resistencia a la tracción de 1150 MPa, es menos robusto que Inconel 718 (1034–1035 MPa rendimiento, 1241–1275 MPA TENSILE). Níquel más alto de Inconel 718 (50–55% vs. 40–45%) y niobio (4.75–5.50%) El contenido mejora su resistencia y resistencia a la corrosión, particularmente en los ácidos oxidantes y entornos de alta temperatura. El mayor contenido de hierro de Incoloy 901 mejora la perdonabilidad, haciendo que sea más fácil procesar, Pero es menos resistente a la corrosión extrema en comparación con Inconel 718.

Grados de acumulación de tuberías como EN10219-1 S355JOH (Fuerza de producción 355 N/mm²) y API 5L x52 (360 N/mm²) están diseñados para aplicaciones estructurales, con contenido de carbono hasta 0.26% y manganeso hasta 1.65%. Estos grados son mucho menos costosos, pero carecen de resistencia a la alta temperatura y corrosión de Inconel 718, Confiar en los recubrimientos para la durabilidad. Inconel 718 se utiliza en aplicaciones especializadas como componentes de turbina y pozos de gas agrio, mientras que los grados de acumulación de tuberías son adecuados para cimientos y estructuras marinas. La elección depende de los requisitos ambientales y de rendimiento, con Inconel 718 Ofrecer una durabilidad inigualable para condiciones extremas a un costo premium.

Las propiedades superiores de Inconel 718 lo hacen ideal para aeroespacial y petróleo y gas, Mientras que Incoloy 901 y los grados de acumulación de tuberías sirven como alternativas rentables para aplicaciones menos exigentes.

 

Desafíos y limitaciones

Las propiedades excepcionales de Inconel 718 vienen con desafíos que requieren una cuidadosa consideración. La soldabilidad es un obstáculo significativo, A medida que el alto contenido de níquel y niobio de la aleación aumenta la susceptibilidad a las grietas en caliente. Técnicas como GTAW o EBW con AWS A5.14 Ernifecr-2 Filler, realizado en la condición de recanse en solución, son necesarios para minimizar el agrietamiento, seguido de tratamiento térmico posterior a la soldado. Esta complejidad excede la de Incoloy 901, que es más fácil de soldar debido a su mayor contenido de hierro. El mecanizado es otro desafío (Grupo D-2), Requerir mecanizado aproximado en el estado de recanse en solución y terminar después de envejecer para tener en cuenta la contracción del tamaño (0.07%).

El alto costo de la aleación, conducido por níquel y niobio, limita su uso a aplicaciones donde el rendimiento justifica el gasto. Los grados de acumulación de tuberías como API 5L x70 son más económicos para las aplicaciones estructurales, pero no pueden igualar la resistencia a la corrosión de Inconel 718 o un rendimiento de alta temperatura. Por encima de 1300 ° F (704° C), La fuerza de Inconel 718 disminuye, Requerir aleaciones como Inconel 625 Para temperaturas más altas. La resistencia a la corrosión es excelente pero menos efectiva para oxidantes ácidos en comparación con Inconel 625. Se pueden necesitar recubrimientos protectores o protección catódica en entornos marinos para extender la vida útil.

Estos desafíos se mitigan a través de la fabricación precisa, Tratamientos térmicos adecuados, y evaluaciones ambientales, Asegurar a Inconel 718 ofrece un rendimiento confiable en aplicaciones críticas como aeroespacial y petróleo y gas..