lega di nichel 718 (Inconel® 718, US N07718, W. Nr. 2.4668) sbarra, Forgiato, Foglio, e squilli

Introduzione a Inconel® 718

Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668), Conosciuto anche come lega di nichel 718, è una prestazione elevata, Superalloy di nichel-cromo rasato di precipitazione rinomata per la sua eccezionale forza, Resistenza alla corrosione, e stabilità attraverso un ampio intervallo di temperatura, da condizioni criogeniche (-423° F/-253 ° C.) a temperature elevate (1300° F/704 ° C.). Ampiamente usato nel settore aerospaziale, olio e gas, e produzione di energia, INCONEL 718 è disponibile in forme come le barre, fucinati, fogli, e anelli, ogni su misura per applicazioni specifiche come i componenti della turbina, motori a razzo, e raccordi ad alta pressione. Le sue proprietà uniche derivano da una composizione equilibrata con il nichel, cromo, Niobio, e molibdeno, che consentono l'indurimento delle precipitazioni e la resistenza ad ambienti difficili.

La versatilità della lega lo rende ideale per parti complesse che richiedono un'elevata resistenza alla trazione, Resistenza alla fatica, e saldabilità. INCONEL 718 Le barre sono utilizzate per componenti ad alto stress come chiusura e alberi, Forgiati per dischi e anelli di turbina, fogli per parti formate nei motori, e anelli per sigillazioni e applicazioni strutturali. La sua resistenza alla corrosione, in particolare contro il cracking della corrosione da stress (SCC) e vaiolando, Garantisce la durata in media aggressivi come il gas acido e l'acqua di mare. Questo articolo esplora la composizione chimica di Inconel 718, Proprietà meccaniche, processo di produzione, applicazioni, tolleranze dimensionali per le barre, fucinati, fogli, e anelli. Le tabelle dettagliate forniscono un riferimento per gli ingegneri, e confronti con l'incoloo 901 e i voti di pilatura dei tubi (EN10219-1, API 5L) evidenzia il suo ruolo specializzato. Sfruttando le approfondimenti da standard e produttori del settore, Questo articolo sottolinea l'importanza critica di Inconel 718 nell'ingegneria avanzata.

 

Composizione chimica e analisi del materiale

La composizione chimica di Inconel 718 è meticolosamente progettato per offrire alta forza, Resistenza alla corrosione, e saldabilità. La lega contiene in genere il 50,0–55,0% di nichel, 17.0–21,0% di cromo, 4.75–5,50% di niobium, 2.8–3,3% di molibdeno, 0.65–1,15% di titanio, 0.2–0,8% di alluminio, e un equilibrio di ferro (18–20%), con oligoelementi tra cui il carbonio (≤0,08%), manganese (≤0,35%), Silicio (≤0,35%), fosforo (≤0,015%), zolfo (≤0,015%), e boro (≤0,006%). Questi elementi sono controllati per ottimizzare la formazione di γ " [Ni3(Al, Ti)] e γ " [Ni3Nb] fasi durante il trattamento termico, che migliorano la forza attraverso l'indurimento delle precipitazioni.

Il nichel fornisce le basi per la resistenza alla corrosione e la stabilità strutturale ad alte temperature, mentre il cromo forma uno strato di ossido protettivo, resistere all'ossidazione fino a 1800 ° F (982° C). Niobium and Titanium Drive Precitation Induring, aumento significativo della resistenza alla snervamento, Mentre il molibdeno migliora la resistenza alla corrosione e alla crepa di corrosione in ambienti ricchi di cloruro. Il contenuto a basso contenuto di carbonio riduce al minimo le precipitazioni in carburo, Ridurre la sensibilizzazione durante la saldatura, e il boro rafforza i confini del grano, Migliorare la resistenza al creep. Rispetto a innoy 901 (40–45% di nichel, 2.35–3,10% Titanio), Il contenuto di niobium e nichel più elevato di Inconel 718 aumenta la resistenza della sua forza e corrosione, Sebbene aumenti la complessità della produzione. Relativo ai gradi di pilaggio dei tubi come EN10219-1 S355JOH (0.22% CARBONIO, 1.60% manganese), La composizione a base di nichel di Inconel 718 offre prestazioni superiori in condizioni estreme ma a un costo più elevato.

La microstruttura della lega rimane stabile in un ampio intervallo di temperatura, resistere alle trasformazioni di fase che potrebbero degradare le prestazioni. Questo fa Inconel 718 Ideale per i bar, fucinati, fogli, e anelli utilizzati in applicazioni esigenti, Standard di incontro come ASTM B637 per forgiamenti e ASTM B670 per fogli.

 

Proprietà meccaniche di Inconel 718

INCONEL 718 esibisce eccezionali proprietà meccaniche, renderlo adatto a applicazioni ad alto stress nelle sue varie forme. A temperatura ambiente, La lega offre una potenza minima di snervamento di 1034-1035 MPa (150 Ksi) e resistenza alla trazione di 1241–1275 MPa (180–185 ksi), con un allungamento del 12-15% e durezza approssimativamente 331 HBW (35 HRC). Queste proprietà sono mantenute fino a 1300 ° F (704° C), con una forza di snervamento intorno 860 MPa (125 Ksi) a 1200 ° F. (649° C), Garantire l'affidabilità in ambienti ad alta temperatura come le turbine a gas. La resistenza alla rottura del creep della lega e la resistenza alla fatica sono fondamentali per le applicazioni di carico ciclico, come dischi di turbina e componenti motori a razzo.

Indurimento delle precipitazioni, Spinte dalle fasi γ "e γ", si ottiene attraverso trattamenti di calore come la ricottura della soluzione a 1700-1850 ° F (927–1010 ° C.) seguito dall'invecchiamento a 1325 ° F (718° C) per 8 ore, raffreddamento a 100 ° F/h a 1150 ° F (621° C), e tenendo per 8 ore (AMS 5662). Questo trattamento massimizza la resistenza alla trazione e alla fatica, mentre un trattamento alternativo (AMS 5664) Migliora la duttilità trasversale in sezioni pesanti a costo della fragilità di Notch. Bar e forgiati beneficiano di questi trattamenti per i componenti aerospaziali, Mentre fogli e anelli richiedono processi simili per garantire formabilità e resistenza. Rispetto a innoy 901 (resistenza alla snervamento ~ 900 MPa), INCONEL 718 Offre una forza superiore, mentre i gradi di pilaggio dei tubi come API 5L X70 (485 N/mm²) sono significativamente più deboli ma più convenienti per le applicazioni strutturali.

La durezza della lega consente di forgiare e rotolare in forme complesse, con barre e anelli spesso lavorati nella condizione Annullati per tenere conto della contrazione delle dimensioni (Fino a 0.07%) durante l'invecchiamento. Queste proprietà assicurano l'affidabilità di Inconel 718 nelle applicazioni critiche.

 

Caratteristiche di resistenza alla corrosione

La resistenza alla corrosione di Inconel 718 è una caratteristica distintiva, Abilitarne l'uso in ambienti aggressivi tra le barre, fucinati, fogli, e anelli. L'alto contenuto di nichel (50–55%) Fornisce resistenza a una vasta gamma di composti inorganici e organici, Tranne i media fortemente ossidanti, mentre il cromo (17–21%) forma uno strato di ossido protettivo, resistere all'ossidazione e al ridimensionamento fino a 1800 ° F (982° C). Molibdeno (2.8–3,3%) Migliora la resistenza alla corrosione della cornice e della fessura negli ambienti ricchi di cloruro, come i pozzi di acqua di mare e gas acido, Rendere la lega adatta per applicazioni di petrolio e gas. La lega resiste anche a cracking di corrosione da stress (SCC), Critico per i sistemi ad alta pressione.

Rispetto a innoy 901, INCONEL 718 Offre una resistenza superiore agli acidi ossidanti e alla corrosione ad alta temperatura grazie al suo maggiore contenuto di nichel e niobium, Sebbene sia meno resistente al ridimensionamento degli acciai inossidabile come il tipo 310 in condizioni estreme. Gradi di accatastamento dei tubi (es, EN10219-1 S355JOH, API 5L X52) Affidati ai rivestimenti per la protezione della corrosione, Mancano la resistenza intrinseca di Inconel 718. Il basso contenuto di carbonio riduce al minimo la sensibilizzazione durante la saldatura, Riduzione della corrosione intergranulare, che è vitale per fogli e anelli saldati. Nell'aerospaziale, La lega resiste a atmosfere a motore contenente lo zolfo, mentre si trova nelle impostazioni marine, I rivestimenti o la protezione catodica possono prolungare la durata di servizio.

La resistenza alla corrosione della lega, combinato con le sue proprietà meccaniche, lo rende ideale per le applicazioni che richiedono durata in condizioni difficili, Garantire prestazioni a lungo termine nei componenti della turbina, dispositivi di fissaggio, e serbatoio criogenico.

 

Produzione e lavorazione

Manufacturing Inconel 718 in bar, fucinati, fogli, e gli anelli richiedono precise tecniche metallurgiche ed di elaborazione per ottenere proprietà ottimali. La lega è in genere a caldo che ha funzionato a 1850-2100 ° F (1010–1150 ° C.) per garantire la formabilità, con attento controllo per evitare carburanti contenenti zolfo che potrebbero abbracciare il materiale. Barre e rinforzi vengono prodotti tramite lo scioglimento dell'induzione del vuoto (Vim) e ricordo di aspirapolvere (NOSTRO), seguito da forgiatura a 900-1120 ° C con riduzioni uniformi (20% Minimo per la dieta aperta, 10% per dieta chiusa) Per evitare le strutture del grano duplex. Soluzione ricottura a 955-1065 ° C, seguito dall'invecchiamento a 720-650 ° C per 18-20 ore (AMS 5662/5664), ottimizza la forza e la duttilità.

I fogli vengono lanciati in condizioni annealizzate per garantire la formabilità, con ASTM B670 che specifica le tolleranze per lo spessore e la planarità. Gli anelli sono forgiati o arrotolati, spesso richiede nichel e brasatura a vuoto (es, BNI-2 Filler Metal) per componenti aerospaziali. Saldatura, critico per fogli e anelli, Utilizza la saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW) o saldatura a fascio di elettroni (SME) Con AWS A5.14 ERNIFECR-2 Filler per ridurre al minimo il cracking a caldo. L'alta forza della lega rende la lavorazione impegnativa (Gruppo D-2), Richiedere la lavorazione approssimativa nello stato anneato della soluzione e la finitura dopo l'invecchiamento per tenere conto della contrazione delle dimensioni (0.07%).

Rispetto a innoy 901, INCONEL 718 è più difficile da forgiare a causa del suo più alto contenuto di nichel, Ma la sua saldabilità è superiore a molti superelloy. I voti di pilaggio dei tubi sono più facili da elaborare ma mancano delle prestazioni ad alta temperatura. Questi processi assicurano l'incontro 718 soddisfa standard come ASTM B637 e AMS 5596, Fornire affidabilità nelle applicazioni critiche.

 

Applicazioni di Inconel 718

La versatilità di Inconel 718 tra le barre, fucinati, fogli, e gli anelli supportano una vasta gamma di applicazioni in settori impegnativi. Nell'aerospaziale, Le barre sono utilizzate per bulloni ad alta temperatura, dispositivi di fissaggio, e alberi, Mentre i confini formano dischi di turbina, lame del compressore, e componenti motori a razzo, sfruttare la forza della lega e la resistenza alla fatica. I fogli sono formati in involucri, sistemi di scarico, e parti della cellula per motori a reazione, beneficiando della loro formabilità e resistenza alla corrosione. Gli anelli sono fondamentali per la sigillatura e i componenti strutturali nelle turbine e nei motori a razzo, Dove è essenziale l'elevata resistenza alla rottura del creep.

Nell'industria petrolifera e del gas, INCONEL 718 Bar e forgiati vengono utilizzati per gli strumenti Wellbore, Valvole, e attrezzatura di completamento, resistere alla corrosione di gas acido e cloruro. Fogli e anelli sono impiegati in tubazioni e raccordi ad alta pressione per piattaforme offshore. Le prestazioni criogeniche della lega supportano le applicazioni in gas naturale liquefatto (GNL) serbatoio, Mentre la sua stabilità ad alta temperatura è preziosa nella generazione di energia per i componenti della turbina a vapore. I reattori nucleari utilizzano Inconel 718 per la sua resistenza alle radiazioni, e le applicazioni automobilistiche includono sistemi di scarico e componenti del turbocompressore.

Rispetto ai voti di pilatura dei tubi (es, API 5L X70), che sono usati per le basi strutturali, INCONEL 718 è riservato per applicazioni ad alte prestazioni in cui il costo è secondario alla durata. Incoloy 901 è usato in applicazioni aerospaziali simili ma è meno adatto per ambienti di corrosione estrema. La capacità della lega di essere fabbricata in forme complesse garantisce il suo ruolo nei sistemi critici nei settori.

 

Specifiche tecniche e tabella dei parametri

La tabella seguente riassume i parametri chiave di Inconel 718 per i bar, fucinati, fogli, e anelli, Fornire un riferimento completo per gli ingegneri.

Parametro	specificazione
Designazione in lega	Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668)
Composizione chimica	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: Bilancia, C: ≤0,08%, MN: ≤0,35%, Si: ≤0,35%, P: ≤0,015%, S: ≤0,015%, B: ≤0,006%
Densità	8.19 g/cm³ (0.296 libbre/pollici³)
Resistenza alla trazione (Temperatura della stanza)	≥1241–1275 MPa (180–185 ksi)
Resistenza allo snervamento (Temperatura della stanza)	≥1034–1035 MPa (150 Ksi)
Allungamento (Temperatura della stanza)	12–15%
Durezza	~ 331 HBW (35 HRC)
Forza di rottura del creep	Alto a 1300 ° F. (704° C)
Resistenza alla corrosione	Eccellente nell'ossidazione, ricco di cloruro, e ambienti di gas acido
resistenza all'ossidazione	Fino a 1800 ° F. (982° C)
Temperatura di lavoro a caldo	1850–2100 ° F. (1010–1150 ° C.)
trattamento termico (AMS 5662)	Soluzione APPARIO a 1700–1850 ° F (927–1010 ° C.), età a 1325 ° F. (718° C) per 8h, raffreddare da 100 ° F/ora a 1150 ° F (621° C), Tenere 8h, aria fresca
saldabilità	Moderare, GTAW/EBW con AWS A5.14 Ernifecr-2 Filler
standard	ASTM B637 (fucinati), ASTM B670 (Foglio), AMS 5596, AMS 5662–5664
applicazioni	Aerospaziale (dischi di turbina, dispositivi di fissaggio), olio e gas (Valvole, strumenti Wellbore), produzione di energia, Reattori nucleari

Questa tabella fornisce una panoramica concisa delle proprietà di Inconel 718, Aiutare nella selezione dei materiali per applicazioni specifiche.

 

TOLLERANZE DIMENSIONALI

Tolleranze dimensionali per Inconel 718 barre, fucinati, fogli, e gli anelli sono fondamentali per garantire la precisione nella produzione e nell'applicazione, governato da standard come ASTM B637 e ASTM B670. per i bar, ASTM B637 specifica tolleranze di ± 0,010 pollici (± 0,25 mm) per diametri fino a 1 pollici (25.4 mm) e ± 0,031 pollici (± 0,79 mm) per diametri più grandi (K9 - K12, H8 - H13). Le barre esagonali e quadrate hanno tolleranze di ± 0,020 pollici (± 0,51 mm) per dimensioni fino a 2 pollici (50.8 mm). fucinati, Per AMS 5662–5664, mantenere tolleranze simili, con aree trasversali limitate a 78 in ² (503 cm²) per bar e forgiamenti finiti. fogli, Per ASTM B670, hanno tolleranze di spessore di ± 0,005 pollici (± 0,13 mm) Per spessori ≤0,125 pollici (3.18 mm) e ± 10% per sezioni più spesse.

Anelli, Spesso forgiato o arrotolato, aderire alle tolleranze ASTM B637, con tolleranze del diametro esterno di ± 0,020 pollici (± 0,51 mm) per diametri fino a 10 pollici (254 mm). La rettilineità per le barre è limitata a 0.050 pollice per piede (4.17 mm / M), Garantire l'allineamento durante la lavorazione. Rispetto ai voti di pilatura dei tubi (EN10219-2: ± 1% di diametro, ± 10% di spessore), Le tolleranze di Inconel 718 sono più strette a causa delle sue applicazioni di precisione. Finiture superficiali, come lucido o sottaceto per bar e specchio luminoso o specchio per fogli, sono controllati per soddisfare gli standard aerospaziali. Queste tolleranze assicurano l'incontro 718 I componenti soddisfano i requisiti rigorosi dei sistemi ad alte prestazioni, ridurre al minimo i difetti e garantire l'affidabilità.

 

Confronto con l'incoloo 901 e i voti di pilatura dei tubi

INCONEL 718 è spesso paragonato a incoloo 901 e i voti di pilatura a causa delle loro applicazioni sovrapposte. Incoloy 901 (US N09901), con una forza di snervamento di ~ 900 MPa e resistenza alla trazione di 1150 MPa, è meno robusto di Inconel 718 (1034–1035 resa MPA, 1241–1275 Tensile MPA). Nickel più alto di Inconel 718 (50–55% vs. 40–45%) e niobio (4.75–5,50%) Il contenuto migliora la sua resistenza e resistenza alla corrosione, in particolare negli acidi ossidanti e negli ambienti ad alta temperatura. Il contenuto di ferro più elevato di Incoloy 901 migliora la pertinenza, rendendo più facile il trattamento, Ma è meno resistente alla corrosione estrema rispetto a Inconel 718.

Gradi di pilaggio dei tubi come EN10219-1 S355JOH (Resistenza allo snervamento 355 N/mm²) e API 5L X52 (360 N/mm²) sono progettati per applicazioni strutturali, con contenuto di carbonio fino a 0.26% e manganese fino a 1.65%. Questi voti sono molto meno costosi ma mancano di resistenza all'alta temperatura e alla corrosione di Inconel 718, Faccio affidamento sui rivestimenti per la durata. INCONEL 718 viene utilizzato in applicazioni specializzate come componenti della turbina e pozzi di gas acido, Mentre i voti di pilaggio dei tubi sono adatti per le basi e le strutture marine. La scelta dipende dai requisiti ambientali e di prestazione, con Inconel 718 Offrire una durata senza pari per condizioni estreme a un costo premium.

Le proprietà superiori di Inconel 718 lo rendono ideale per l'aerospaziale, il petrolio e il gas, mentre innoo 901 e i voti di pilaggio dei tubi fungono da alternative economiche per applicazioni meno impegnative.

 

Sfide e limitazioni

Le proprietà eccezionali di Inconel 718 hanno sfide che richiedono un'attenta considerazione. La saldabilità è un ostacolo significativo, Poiché l'elevato contenuto di nichel e niobio della lega aumenta la suscettibilità alle crepe calde. Tecniche come GTAW o EBW con AWS A5.14 Ernifecr-2 Filler, eseguito in condizione Annueald, sono necessari per ridurre al minimo il cracking, seguito da un trattamento termico post-salvato. Questa complessità supera quella di incoloo 901, che è più facile da saldare a causa del suo più alto contenuto di ferro. La lavorazione è un'altra sfida (Gruppo D-2), Richiedere la lavorazione approssimativa nello stato anneato della soluzione e la finitura dopo l'invecchiamento per tenere conto della contrazione delle dimensioni (0.07%).

Il costo elevato della lega, Spinto da nichel e niobio, Limita il suo utilizzo alle applicazioni in cui le prestazioni giustificano la spesa. I gradi di pilaggio dei tubi come API 5L X70 sono più economici per le applicazioni strutturali ma non possono corrispondere alla resistenza alla corrosione di Inconel 718 o alle prestazioni ad alta temperatura. Sopra 1300 ° F. (704° C), La forza di Inconel 718 diminuisce, richiedere leghe come Inconel 625 per temperature più elevate. La resistenza alla corrosione è eccellente ma meno efficace negli acidi fortemente ossidanti rispetto a Inconel 625. I rivestimenti protettivi o la protezione catodica possono essere necessari in ambienti marini per prolungare la durata di servizio.

Queste sfide sono mitigate attraverso una produzione precisa, trattamenti termici adeguati, e valutazioni ambientali, Garantire Inconel 718 offre prestazioni affidabili in applicazioni critiche come aerospaziale, petrolio e gas.