paduan nikel 718 (Inconel® 718, US N07718, W. Nr. 2.4668) batang, Ditempa, Lembaran, dan berdering

Pengantar Inconel® 718

Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668), juga dikenal sebagai Paduan Nikel 718, adalah kinerja tinggi, Curah hujan yang dapat diperkirakan superalloy nikel-chromium yang terkenal karena kekuatannya yang luar biasa, Tahan korosi, dan stabilitas di kisaran suhu yang luas, dari kondisi cryogenic (-423° F/-253 ° C.) ke suhu tinggi (1300° F/704 ° C.). Banyak digunakan di luar angkasa, minyak dan gas, dan pembangkit listrik, Inconel 718 tersedia dalam bentuk seperti bar, tempa, lembaran, dan cincin, masing -masing disesuaikan untuk aplikasi spesifik seperti komponen turbin, motor roket, dan perlengkapan bertekanan tinggi. Properti uniknya berasal dari komposisi seimbang yang menampilkan nikel, kromium, Niobium, dan molibdenum, yang memungkinkan pengerasan pengendapan dan ketahanan terhadap lingkungan yang keras.

Fleksibilitas paduan membuatnya ideal untuk bagian -bagian kompleks yang membutuhkan kekuatan tarik tinggi, Ketahanan Kelelahan, dan kemampuan las. Inconel 718 Bar digunakan untuk komponen stres tinggi seperti pengencang dan poros, Mengampakkan Disk dan Cincin Turbin, lembar untuk bagian yang terbentuk di mesin, dan cincin untuk aplikasi penyegelan dan struktural. Resistensi korosiasinya, khususnya terhadap retak korosi stres (SCC) dan pitting, memastikan daya tahan di media agresif seperti gas asam dan air laut. Artikel ini mengeksplorasi komposisi kimia Inconel 718, Sifat mekanik, proses manufaktur, Aplikasi, dan toleransi dimensi untuk bar, tempa, lembaran, dan cincin. Tabel terperinci memberikan referensi untuk insinyur, dan perbandingan dengan Incoloy 901 dan Pipa menumpuk nilai (EN10219-1, API 5L) Sorot Peran Khususnya. Dengan memanfaatkan wawasan dari standar industri dan produsen, Artikel ini menggarisbawahi kepentingan penting 718 yang penting dalam rekayasa lanjutan.

 

Komposisi kimia dan analisis material

Komposisi Kimia Inconel 718 dirancang dengan cermat untuk memberikan kekuatan tinggi, Tahan korosi, dan kemampuan las. Paduan biasanya mengandung 50,0-55,0% nikel, 17.0–21,0% kromium, 4.75–5.50% niobium, 2.8–3,3% molibdenum, 0.65–1.15% titanium, 0.2–0,8% aluminium, dan keseimbangan besi (18–20%), dengan elemen jejak termasuk karbon (≤0,08%), mangan (≤0,35%), Silicon (≤0,35%), fosfor (≤0.015%), sulfur (≤0.015%), dan boron (≤0,006%). Elemen -elemen ini dikendalikan untuk mengoptimalkan pembentukan γ ' [Ni3(Al, TI)] dan γ ” [Ni3Nb] fase selama perlakuan panas, yang meningkatkan kekuatan melalui pengerasan presipitasi.

Nikel memberikan dasar untuk ketahanan korosi dan stabilitas struktural pada suhu tinggi, sedangkan kromium membentuk lapisan oksida pelindung, menahan oksidasi hingga 1800 ° F (982° C). Niobium dan Titanium Drive Pengerasan Presipitasi, secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh, Sementara molibdenum meningkatkan resistensi terhadap korosi pitting dan celah di lingkungan yang kaya klorida. Kandungan karbon rendah meminimalkan curah hujan karbida, mengurangi sensitisasi selama pengelasan, dan boron memperkuat batas butir, meningkatkan resistensi creep. Dibandingkan dengan Incoloy 901 (40–45% nikel, 2.35–3.10% titanium), Niobium dan Nikel Inconel 718 yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi, meskipun meningkatkan kompleksitas manufaktur. Relatif terhadap nilai tiang pancang seperti EN10219-1 S355JOH (0.22% Karbon, 1.60% mangan), Komposisi berbasis nikel Inconel 718 menawarkan kinerja yang unggul dalam kondisi ekstrem tetapi dengan biaya lebih tinggi.

Mikrostruktur paduan tetap stabil di kisaran suhu yang luas, menolak transformasi fase yang dapat menurunkan kinerja. Ini membuat Inconel 718 Ideal untuk bar, tempa, lembaran, dan cincin yang digunakan dalam aplikasi yang menuntut, Standar pertemuan seperti ASTM B637 untuk FORMINS dan ASTM B670 untuk lembar.

 

Sifat mekanik dari Inconel 718

Inconel 718 menunjukkan sifat mekanik yang luar biasa, membuatnya cocok untuk aplikasi stres tinggi di berbagai bentuknya. Pada suhu kamar, Paduan ini menawarkan kekuatan luluh minimum 1034–1035 MPa (150 Ksi) dan kekuatan tarik 1241–1275 MPa (180–185 ksi), dengan perpanjangan 12-15% dan kekerasan kira -kira 331 HBW (35 HRC). Sifat -sifat ini dipertahankan hingga 1300 ° F (704° C), dengan kekuatan luluh sekitar 860 Mpa (125 Ksi) pada 1200 ° F. (649° C), memastikan keandalan di lingkungan suhu tinggi seperti turbin gas. Kekuatan creep-ruptur paduan dan ketahanan kelelahan sangat penting untuk aplikasi pemuatan siklik, seperti disk turbin dan komponen motor roket.

Pengerasan curah hujan, Didorong oleh fase γ ’dan γ”, dicapai melalui perlakuan panas seperti anil solusi pada 1700–1850 ° F (927–1010 ° C.) diikuti dengan penuaan pada 1325 ° F (718° C) untuk 8 jam, pendinginan pada 100 ° F/jam hingga 1150 ° F (621° C), dan bertahan untuk 8 jam (AMS 5662). Perlakuan ini memaksimalkan kekuatan tarik dan kelelahan, Saat pengobatan alternatif (AMS 5664) Meningkatkan keuletan transversal di bagian berat dengan biaya kerapuhan takik. Bar dan Lampiran mendapat manfaat dari perawatan ini untuk komponen aerospace, sementara lembaran dan cincin membutuhkan proses serupa untuk memastikan kemampuan dan kekuatan. Dibandingkan dengan Incoloy 901 (kekuatan luluh ~ 900 MPa), Inconel 718 menawarkan kekuatan superior, Sedangkan nilai menumpuk pipa seperti API 5L x70 (485 N/mm²) secara signifikan lebih lemah tetapi lebih hemat biaya untuk aplikasi struktural.

Ketangguhan paduan memungkinkan untuk memalsukan dan menggulung bentuk yang kompleks, dengan batang dan cincin yang sering dikerjakan dalam kondisi solusi-anil untuk memperhitungkan kontraksi ukuran (Hingga 0.07%) selama penuaan. Properti ini memastikan keandalan Inconel 718 dalam aplikasi kritis.

 

Karakteristik resistensi korosi

Ketahanan Korosi Inconel 718 adalah fitur yang menentukan, memungkinkan penggunaannya di lingkungan yang agresif di seluruh batang, tempa, lembaran, dan cincin. Konten Nikel Tinggi (50–55%) memberikan ketahanan terhadap berbagai senyawa anorganik dan organik, Kecuali media yang sangat mengoksidasi, sementara kromium (17–21%) membentuk lapisan oksida pelindung, menahan oksidasi dan penskalaan hingga 1800 ° F (982° C). molibdenum (2.8–3,3%) Meningkatkan resistensi korosi pitting dan celah di lingkungan yang kaya klorida, seperti sumur air laut dan gas asam, Membuat paduan cocok untuk aplikasi minyak dan gas. Paduan ini juga menolak retak korosi stres (SCC), penting untuk sistem tekanan tinggi.

Dibandingkan dengan Incoloy 901, Inconel 718 menawarkan resistensi superior terhadap asam pengoksidasi dan korosi suhu tinggi karena kadar nikel dan niobium yang lebih tinggi, Padahal kurang tahan terhadap penskalaan daripada jenis baja stainless 310 dalam kondisi ekstrem. Nilai Tumpukan Pipa (misalnya, EN10219-1 S355JOH, API 5L X52) mengandalkan pelapis untuk perlindungan korosi, Kurangnya resistensi inconent inconel 718. Kandungan karbon rendah meminimalkan sensitisasi selama pengelasan, mengurangi korosi intergranular, yang sangat penting untuk lembaran dan cincin yang dilas. Di Aerospace, Paduan ini menahan atmosfer mesin jet yang mengandung sulfur, saat berada di pengaturan laut, pelapis atau perlindungan katodik dapat memperpanjang masa pelayanan.

Resistensi korosi paduan, dikombinasikan dengan sifat mekaniknya, membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan daya tahan dalam kondisi yang keras, Memastikan kinerja jangka panjang dalam komponen turbin, pengencang, dan tankage cryogenic.

 

Manufaktur dan pemrosesan

Inconel manufacturing 718 ke dalam bar, tempa, lembaran, dan cincin membutuhkan teknik metalurgi dan pemrosesan yang tepat untuk mencapai sifat yang optimal. Paduan biasanya bekerja di tahun 1850–2100 ° F (1010–1150 ° C.) untuk memastikan kemampuan formulir, dengan kontrol yang cermat untuk menghindari bahan bakar yang mengandung sulfur yang bisa merangkul material. Batang dan pengampunan diproduksi melalui peleburan induksi vakum (Vim) dan pemulihan busur vakum (KITA), diikuti dengan penempaan pada 900–1120 ° C dengan pengurangan yang seragam (20% Minimum untuk Die Open, 10% untuk Die Tertutup) untuk menghindari struktur biji -bijian dupleks. Solusi anil pada 955-1065 ° C, diikuti dengan penuaan pada 720-650 ° C selama 18-20 jam (AMS 5662/5664), mengoptimalkan kekuatan dan keuletan.

Lembar digulung dalam kondisi solusi-anil untuk memastikan kemampuan format, dengan ASTM B670 menentukan toleransi untuk ketebalan dan kerataan. Cincin dipalsukan atau digulung, sering membutuhkan pelapisan nikel dan pemarah vakum (misalnya, BNI-2 Filler Metal) untuk komponen dirgantara. welding, penting untuk lembaran dan cincin, menggunakan pengelasan busur tungsten gas (gtaw) atau pengelasan balok elektron (EBW) Dengan AWS A5.14 Pengisi Ernifecr-2 untuk meminimalkan retak panas. Kekuatan tinggi paduan membuat pemesinan menantang (Grup D-2), Membutuhkan pemesinan kasar dalam keadaan anneal solusi dan finishing setelah penuaan untuk memperhitungkan kontraksi ukuran (0.07%).

Dibandingkan dengan Incoloy 901, Inconel 718 lebih sulit untuk ditempa karena konten nikel yang lebih tinggi, Tapi kemampuan lasnya lebih unggul dari banyak superalloy. Nilai menumpuk pipa lebih mudah diproses tetapi tidak memiliki kinerja suhu tinggi. Proses ini memastikan Inconel 718 memenuhi standar seperti ASTM B637 dan AMS 5596, memberikan keandalan dalam aplikasi penting.

 

Aplikasi Inconel 718

Fleksibilitas Inconel 718 di seluruh bar, tempa, lembaran, dan cincin mendukung berbagai aplikasi di industri yang menuntut. Di Aerospace, Batang digunakan untuk baut suhu tinggi, pengencang, dan poros, saat memikat membentuk disk turbin, Pisau kompresor, dan komponen motor roket, memanfaatkan kekuatan paduan dan ketahanan kelelahan. Lembar dibentuk menjadi selubung, sistem pembuangan, dan suku cadang badan pesawat untuk mesin jet, mendapat manfaat dari formabilitas dan resistensi korosi mereka. Cincin sangat penting untuk penyegelan dan komponen struktural dalam turbin dan motor roket, Di mana kekuatan creep-ruptur tinggi sangat penting.

Di industri minyak dan gas, Inconel 718 Bar dan Pertemuan digunakan untuk alat sumur bor, katup, dan peralatan penyelesaian, menahan gas asam dan korosi klorida. Lembar dan cincin digunakan dalam perpipaan dan perlengkapan bertekanan tinggi untuk platform lepas pantai. Kinerja kriogenik paduan mendukung aplikasi dalam gas alam cair (LNG) isi tangki, sedangkan stabilitas suhu tinggi sangat berharga dalam pembangkit listrik untuk komponen turbin uap. Reaktor nuklir menggunakan Inconel 718 untuk ketahanan radiasi, dan aplikasi otomotif termasuk sistem pembuangan dan komponen turbocharger.

Dibandingkan dengan nilai tiang petak pipa (misalnya, API 5L X70), yang digunakan untuk fondasi struktural, Inconel 718 dicadangkan untuk aplikasi berkinerja tinggi di mana biaya sekunder untuk daya tahan. incoloy 901 digunakan dalam aplikasi aerospace serupa tetapi kurang cocok untuk lingkungan korosi ekstrem. Kemampuan paduan untuk dibuat menjadi bentuk yang kompleks memastikan perannya dalam sistem kritis di seluruh industri.

 

Spesifikasi Teknis dan Tabel Parameter

Tabel berikut merangkum parameter utama Inconel 718 untuk bar, tempa, lembaran, dan cincin, Memberikan referensi komprehensif untuk insinyur.

Parameter	Spesifikasi
Penunjukan paduan	Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668)
Komposisi Kimia	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%, Al: 0.2–0,8%, Fe: Keseimbangan, C: ≤0,08%, Mn: ≤0,35%, Si: ≤0,35%, P: ≤0.015%, S: ≤0.015%, B: ≤0,006%
Massa jenis	8.19 g/cm³ (0.296 pon/dalam³)
Kekuatan Tarik (Suhu kamar)	≥1241–1275 MPa (180–185 ksi)
Kekuatan Luluh (Suhu kamar)	≥1034–1035 MPa (150 Ksi)
Elongasi (Suhu kamar)	12–15%
Kekerasan	~ 331 HBW (35 HRC)
Kekuatan pecahnya creep	Tinggi pada 1300 ° F. (704° C)
Tahan korosi	Sangat baik dalam pengoksidasi, kaya klorida, dan lingkungan gas asam
ketahanan oksidasi	Hingga 1800 ° F. (982° C)
Suhu kerja yang panas	1850–2100 ° F. (1010–1150 ° C.)
perawatan panas (AMS 5662)	Solusi Anneal pada 1700–1850 ° F (927–1010 ° C.), usia pada 1325 ° F. (718° C) untuk 8 jam, dinginkan 100 ° F/jam hingga 1150 ° F (621° C), Tahan 8H, udara sejuk
kemampuan las	Sedang, GTAW/EBW dengan AWS A5.14 Pengisi Ernifecr-2
Standar	ASTM B637 (tempa), ASTM B670 (Lembaran), AMS 5596, AMS 5662–5664
Aplikasi	Dirgantara (disk turbin, pengencang), minyak dan gas (katup, Alat Sumur Sumur Sumur), pembangkit listrik, Reaktor nuklir

Tabel ini memberikan gambaran singkat tentang Properties Inconel 718, membantu dalam pemilihan material untuk aplikasi tertentu.

 

TOLERANSI DIMENSI

Toleransi dimensi untuk Inconel 718 bar, tempa, lembaran, dan cincin sangat penting untuk memastikan ketepatan dalam manufaktur dan aplikasi, diatur oleh standar seperti ASTM B637 dan ASTM B670. untuk bar, ASTM B637 menentukan toleransi ± 0,010 inci (± 0,25 mm) untuk diameter hingga 1 inch (25.4 mm) dan ± 0,031 inci (± 0,79 mm) untuk diameter yang lebih besar (K9 - K12, H8 - H13). Hex dan batang persegi memiliki toleransi ± 0,020 inci (± 0,51 mm) untuk ukuran hingga 2 inci (50.8 mm). tempa, per AMS 5662–5664, mempertahankan toleransi yang sama, dengan area cross-sectional terbatas 78 di² (503 cm²) untuk bar dan lampiran selesai. lembaran, per ASTM B670, memiliki toleransi ketebalan ± 0,005 inci (± 0,13 mm) untuk ketebalan ≤0.125 inci (3.18 mm) dan ± 10% untuk bagian yang lebih tebal.

Cincin, sering dipalsukan atau digulung, Patuhi toleransi ASTM B637, dengan toleransi diameter luar ± 0,020 inci (± 0,51 mm) untuk diameter hingga 10 inci (254 mm). Kelurusan untuk bar terbatas 0.050 inci per kaki (4.17 mm / M), memastikan penyelarasan selama pemesinan. Dibandingkan dengan nilai tiang petak pipa (EN10219-2: ± 1% diameter, ± ketebalan 10%), Toleransi Inconel 718 lebih ketat karena aplikasi presisi. Permukaan akhir, seperti dipoles atau acar untuk bar dan cerah atau cermin untuk seprai, dikendalikan untuk memenuhi standar dirgantara. Toleransi ini memastikan Inconel 718 Komponen memenuhi persyaratan ketat dari sistem kinerja tinggi, meminimalkan cacat dan memastikan keandalan.

 

Perbandingan dengan Incoloy 901 dan Pipa menumpuk nilai

Inconel 718 sering dibandingkan dengan pembunuhan 901 dan nilai menumpuk pipa karena aplikasi yang tumpang tindih. incoloy 901 (US N09901), dengan kekuatan luluh ~ 900 MPa dan kekuatan tarik 1150 Mpa, kurang kuat dari Inconel 718 (1034–1035 Yield MPA, 1241–1275 MPa tarik). Inconel 718 Nikel Tinggi (50–55% vs.. 40–45%) dan niobium (4.75–5.50%) konten meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosionnya, khususnya dalam pengoksidasi asam dan lingkungan suhu tinggi. Konten zat besi yang lebih tinggi Incoloy 901 meningkatkan lupa, membuatnya lebih mudah diproses, tetapi kurang tahan terhadap korosi ekstrem dibandingkan dengan Inconel 718.

Pipa menumpuk nilai seperti EN10219-1 S355JOH (Kekuatan Luluh 355 N/mm²) dan API 5L x52 (360 N/mm²) dirancang untuk aplikasi struktural, dengan isi karbon hingga 0.26% dan mangan hingga 1.65%. Nilai-nilai ini jauh lebih murah tetapi tidak memiliki resistensi suhu tinggi dan korosi Inconel 718, mengandalkan pelapis untuk daya tahan. Inconel 718 digunakan dalam aplikasi khusus seperti komponen turbin dan sumur gas asam, Sementara nilai tiang pancang cocok untuk fondasi dan struktur laut. Pilihannya tergantung pada persyaratan lingkungan dan kinerja, dengan Inconel 718 Menawarkan daya tahan yang tak tertandingi untuk kondisi ekstrem dengan biaya premium.

Properti Superior Inconel 718 menjadikannya ideal untuk kedirgantaraan dan minyak dan gas, saat membakar 901 dan nilai tumpukan pipa berfungsi sebagai alternatif yang hemat biaya untuk aplikasi yang kurang menuntut.

 

Tantangan dan keterbatasan

Properti luar biasa Inconel 718 datang dengan tantangan yang membutuhkan pertimbangan dengan cermat. Weldability adalah rintangan yang signifikan, karena kandungan nikel tinggi dan niobium yang tinggi meningkatkan kerentanan terhadap retak panas. Teknik seperti GTAW atau EBW dengan AWS A5.14 Pengisi Ernifecr-2, dilakukan dalam kondisi solusi-anil, diperlukan untuk meminimalkan retak, diikuti dengan perlakuan panas pasca-keluhan. Kompleksitas ini melebihi pembakaran 901, yang lebih mudah dilas karena kandungan zat besi yang lebih tinggi. Pemesinan adalah tantangan lain (Grup D-2), Membutuhkan pemesinan kasar dalam keadaan anneal solusi dan finishing setelah penuaan untuk memperhitungkan kontraksi ukuran (0.07%).

Biaya Paduan Tinggi, Didorong oleh nikel dan niobium, membatasi penggunaannya untuk aplikasi di mana kinerja membenarkan biaya. Pipa menumpuk nilai seperti API 5L X70 lebih ekonomis untuk aplikasi struktural tetapi tidak dapat menandingi ketahanan korosi 718 atau kinerja suhu tinggi Inconel 718. Di atas 1300 ° F. (704° C), Kekuatan Inconel 718 menurun, mengharuskan paduan seperti Inconel 625 untuk suhu yang lebih tinggi. Resistensi korosi sangat baik tetapi kurang efektif dalam asam teroksidasi yang kuat dibandingkan dengan Inconel 625. Pelapis pelindung atau perlindungan katodik mungkin diperlukan di lingkungan laut untuk memperpanjang masa pakai.

Tantangan -tantangan ini dikurangi melalui manufaktur yang tepat, perawatan panas yang tepat, dan penilaian lingkungan, Memastikan Inconel 718 memberikan kinerja yang dapat diandalkan dalam aplikasi penting seperti kedirgantaraan dan minyak dan gas.