liga de níquel 718 (Inconel® 718, US N07718, W. Nr. 2.4668) bar, Forjado, Folha, e anel

Introdução ao Inconel® 718

Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668), Também conhecido como liga de níquel 718, é um alto desempenho, Superlloy de níquel-cromo de precipitação hardenable renovado por sua força excepcional, Resistência à corrosão, e estabilidade em uma ampla faixa de temperatura, de condições criogênicas (-423° F/-253 ° C.) a altas temperaturas (1300° f/704 ° C.). Amplamente utilizado na indústria aeroespacial, óleo e gás, e geração de energia, INCONEL 718 está disponível em formas como barras, forjadas, Folhas, e anéis, cada um adaptado para aplicações específicas, como componentes de turbina, Motores de foguete, e acessórios de alta pressão. Suas propriedades únicas decorrem de uma composição equilibrada com níquel, cromo, Nióbio, e molibdênio, que permitem o endurecimento e a resistência da precipitação a ambientes severos.

A versatilidade da liga o torna ideal para peças complexas que exigem alta resistência à tração, Resistência à fadiga, e soldabilidade. INCONEL 718 Barras são usadas para componentes de alto estresse, como prendedores e eixos, Esquecimento por discos de turbinas e anéis, folhas para peças formadas em motores, e anéis para aplicações estruturais e de vedação. Sua resistência à corrosão, particularmente contra rachaduras de corrosão por estresse (SCC) e colocando, Garante a durabilidade em mídia agressiva, como gás azedo e água do mar. Este artigo explora a composição química do Inconel 718, Propriedades mecânicas, processos de fabricação, Aplicações, e tolerâncias dimensionais para barras, forjadas, Folhas, e anéis. Tabelas detalhadas fornecem uma referência para os engenheiros, e comparações com incoloy 901 e notas de empilhamento de tubos (EN10219-1, API 5L) destacar seu papel especializado. Aproveitando as idéias dos padrões e fabricantes do setor, Este artigo destaca a importância crítica do Inconel 718 na engenharia avançada.

 

Composição química e análise de material

A composição química do Inconel 718 é meticulosamente projetado para oferecer alta resistência, Resistência à corrosão, e soldabilidade. A liga normalmente contém 50,0-55,0% de níquel, 17.0–21,0% de cromo, 4.75–5,50% nióbio, 2.8–3,3% molibdênio, 0.65–1,15% de titânio, 0.2–0,8% de alumínio, e um equilíbrio de ferro (18–20%), Com elementos de traço, incluindo carbono (≤0,08%), manganês (≤0,35%), Silício (≤0,35%), fósforo (≤0,015%), enxofre (≤0,015%), e boro (≤0,006%). Esses elementos são controlados para otimizar a formação de γ ' [Ni3(al, Ti)] e γ ” [Ni3Nb] fases durante o tratamento térmico, que aumentam a força através do endurecimento da precipitação.

O níquel fornece a base para resistência à corrosão e estabilidade estrutural a altas temperaturas, Enquanto o cromo forma uma camada de óxido protetor, resistência a oxidação até 1800 ° F (982° C). Nióbio e titânio acionamento de precipitação endurecendo, aumentando significativamente a força de escoamento, Enquanto o molibdênio aumenta a resistência à corrosão de picadas e fendas em ambientes ricos em cloreto. O baixo teor de carbono minimiza a precipitação de carboneto, reduzindo a sensibilização durante a soldagem, e boro fortalece os limites dos grãos, melhorando a resistência da fluência. Comparado ao Incoloy 901 (40–45% níquel, 2.35–3.10% de titânio), O maior conteúdo de nióbio e níquel do Inconel 718 aumenta sua resistência à força e corrosão, Embora aumente a complexidade da fabricação. Em relação aos graus de pilhagem de tubos como o EN10219-1 S355JOH (0.22% carbono, 1.60% manganês), A composição baseada em níquel do Inconel 718 oferece desempenho superior em condições extremas, mas a um custo mais alto.

A microestrutura da liga permanece estável em uma ampla faixa de temperatura, resistindo a transformações de fase que podem degradar o desempenho. Isso faz do Inconel 718 ideal para barras, forjadas, Folhas, e anéis usados em aplicações exigentes, atendendo a padrões como ASTM B637 para seguiros e ASTM B670 para folhas.

 

Propriedades mecânicas do Inconel 718

INCONEL 718 exibe excelentes propriedades mecânicas, tornando-o adequado para aplicações de alto estresse em suas várias formas. À temperatura ambiente, A liga oferece uma força de escoamento mínimo de 1034-1035 MPa (150 Ksi) e resistência à tração de 1241-1275 MPA (180–185 ksi), com um alongamento de 12 a 15% e dureza de aproximadamente 331 HBW (35 HRC). Essas propriedades são mantidas até 1300 ° F (704° C), com uma força de escoamento de torno 860 MPa (125 Ksi) a 1200 ° F. (649° C), Garantir a confiabilidade em ambientes de alta temperatura, como turbinas a gás. A resistência à ruptura de fluência da liga e a resistência à fadiga são críticas para aplicações de carregamento cíclico, como discos de turbina e componentes do motor de foguete.

Endurecimento por precipitação, impulsionado por fases γ 'e γ ", é alcançado através de tratamentos térmicos como o recozimento da solução em 1700-1850 ° F (927–1010 ° C.) seguido de envelhecimento a 1325 ° F (718° C) para 8 horas, resfriamento a 100 ° F/h a 1150 ° F (621° C), e segurando para 8 horas (AMS 5662). Este tratamento maximiza a força de tração e fadiga, Enquanto um tratamento alternativo (AMS 5664) Aumenta a ductilidade transversal em seções pesadas ao custo da fragilidade de Notch. Os bares e os esquecidos se beneficiam desses tratamentos para componentes aeroespaciais, Enquanto folhas e anéis exigem processos semelhantes para garantir formabilidade e força. Comparado ao Incoloy 901 (força de escoamento ~ 900 MPa), INCONEL 718 oferece força superior, enquanto notas de pilhagem como API 5L x70 (485 N/mm²) são significativamente mais fracos, mas mais econômicos para aplicações estruturais.

A resistência da liga permite forjar e rolar em formas complexas, com barras e anéis frequentemente usinados na condição de solução para explicar a contração do tamanho (Até 0.07%) durante o envelhecimento. Essas propriedades garantem a confiabilidade do Inconel 718 em aplicações críticas.

 

Características de resistência à corrosão

A resistência à corrosão do Inconel 718 é um recurso definidor, permitindo seu uso em ambientes agressivos em barras, forjadas, Folhas, e anéis. O alto teor de níquel (50–55%) fornece resistência a uma ampla gama de compostos inorgânicos e orgânicos, exceto meios fortemente oxidantes, enquanto cromo (17–21%) forma uma camada de óxido protetor, resistência a oxidação e escala até 1800 ° F (982° C). Molibdênio (2.8–3,3%) Aumenta a resistência à corrosão de pitding e fendas em ambientes ricos em cloreto, como água do mar e poços de gás azedo, Tornando a liga adequada para aplicações de petróleo e gás. A liga também resiste à rachadura de corrosão ao estresse (SCC), crítico para sistemas de alta pressão.

Comparado ao Incoloy 901, INCONEL 718 Oferece resistência superior a ácidos oxidantes e corrosão de alta temperatura devido ao seu maior teor de níquel e nióbio, Embora seja menos resistente ao escala do que a aço inoxidável como o tipo 310 em condições extremas. Graus de empilhamento de tubos (v.g., En10219-1 s355joh, API 5L X52) confie em revestimentos para proteção contra corrosão, falta de resistência inerente ao Inconel 718. O baixo teor de carbono minimiza a sensibilização durante a soldagem, reduzindo a corrosão intergranular, o que é vital para lençóis e anéis soldados. Em aeroespacial, A liga suporta atmosferas de motor a jato contendo enxofre, enquanto em ambientes marítimos, Revestimentos ou proteção catódica podem prolongar a vida útil.

A resistência à corrosão da liga, combinado com suas propriedades mecânicas, o torna ideal para aplicações que requerem durabilidade em condições adversas, Garantir o desempenho a longo prazo em componentes da turbina, prendedores, e tanque criogênico.

 

Fabricação e processamento

Fabricação Inconel 718 em barras, forjadas, Folhas, e anéis requer técnicas precisas de metalúrgica e processamento para alcançar propriedades ideais. A liga é normalmente quente trabalhada em 1850-2100 ° F (1010–1150 ° C.) para garantir a formabilidade, com controle cuidadoso para evitar combustíveis contendo enxofre que poderiam abraçar o material. Bares e esquecentes são produzidos por meio de fusão de indução de vácuo (Vim) e restos de arco a vácuo (NOSSO), seguido de forjamento a 900-1120 ° C com reduções uniformes (20% Mínimo para morrer aberto, 10% para morrer fechado) Para evitar estruturas de grãos duplex. Recozimento da solução em 955-1065 ° C, seguido de envelhecimento a 720-650 ° C por 18 a 20 horas (AMS 5662/5664), otimiza a força e a ductilidade.

As folhas são enroladas na condição de solução para garantir a formabilidade, com ASTM B670 especificando tolerâncias para espessura e nivelamento. Anéis são forjados ou enrolados, muitas vezes exigindo revestimento de níquel e brasagem a vácuo (v.g., Metal de enchimento Bni-2) para componentes aeroespaciais. De soldagem, crítico para folhas e anéis, Usa soldagem a gás de tungstênio a gás (GTAW) ou soldagem de feixe de elétrons (EBW) Com a AWS A5.14 ERNIFECR-2 FILLADOR para minimizar a rachadura a quente. A alta força da liga torna a usinagem desafiadora (Grupo D-2), exigindo usinagem grosseira no estado anunciado pela solução e acabamento após o envelhecimento para contabilizar a contração do tamanho (0.07%).

Comparado ao Incoloy 901, INCONEL 718 é mais difícil de forjar devido ao seu maior teor de níquel, Mas sua soldabilidade é superior a muitos super -loys. Os graus de pilhagem são mais fáceis de processar, mas não possuem o desempenho de alta temperatura. Esses processos garantem o Inconel 718 atende aos padrões como ASTM B637 e AMS 5596, Fornecendo confiabilidade em aplicações críticas.

 

Aplicações do Inconel 718

Versatilidade do Inconel 718 entre as barras, forjadas, Folhas, e anéis suporta uma ampla gama de aplicações em indústrias exigentes. Em aeroespacial, Barras são usadas para parafusos de alta temperatura, prendedores, e eixos, Enquanto os pentos formam discos de turbina, Lâminas do compressor, e componentes do motor de foguete, Aproveitando a força e a resistência à fadiga da liga. As folhas são formadas em carcaças, sistemas de exaustão, e peças de estrutura para motores a jato, beneficiando de sua formabilidade e resistência à corrosão. Anéis são críticos para componentes estruturais e de vedação em turbinas e motores de foguetes, onde força de alta ruptura de fluência é essencial.

Na indústria de petróleo e gás, INCONEL 718 Bares e esquecer são usados para ferramentas de poço de poço, válvulas, e equipamento de conclusão, resistindo à corrosão de gás azedo e cloreto. Folhas e anéis são empregados em tubulações e acessórios de alta pressão para plataformas offshore. O desempenho criogênico da liga suporta aplicações em gás natural liquefeito (GNL) Tanque, Embora sua estabilidade de alta temperatura seja valiosa na geração de energia para componentes de turbinas a vapor. Os reatores nucleares utilizam Inconel 718 por sua resistência à radiação, e aplicações automotivas incluem sistemas de escape e componentes do turbocompressor.

Comparado aos notas de empilhamento de tubos (v.g., API 5L X70), que são usados para fundações estruturais, INCONEL 718 é reservado para aplicações de alto desempenho, onde o custo é secundário à durabilidade. Incoloy 901 é usado em aplicações aeroespaciais semelhantes, mas é menos adequado para ambientes extremos de corrosão. A capacidade da liga de ser fabricada em formas complexas garante seu papel em sistemas críticos entre as indústrias.

 

Especificações técnicas e tabela de parâmetros

A tabela a seguir resume os principais parâmetros do Inconel 718 para barras, forjadas, Folhas, e anéis, Fornecendo uma referência abrangente para engenheiros.

Parâmetro	Especificação
Designação de liga	Inconel® 718 (US N07718, W. Nr. 2.4668)
Composição 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%, al: 0.2–0,8%, Fe: Equilíbrio, C: ≤0,08%, MN: ≤0,35%, Si: ≤0,35%, P: ≤0,015%, S: ≤0,015%, b: ≤0,006%
Densidade	8.19 g/cm³ (0.296 lb/pol³)
Resistência à tração (Temperatura da sala)	≥1241-1275 MPa (180–185 ksi)
Força de rendimento (Temperatura da sala)	≥1034-1035 MPa (150 Ksi)
Alongamento (Temperatura da sala)	12–15%
Dureza	~ 331 HBW (35 HRC)
Força de ruptura de fluência	Alto a 1300 ° F. (704° C)
Resistência à corrosão	Excelente em oxidação, rico em cloreto, e ambientes de gás azedo
resistência à oxidação	Até 1800 ° F. (982° C)
Temperatura de trabalho quente	1850–2100 ° F. (1010–1150 ° C.)
tratamento térmico (AMS 5662)	Reconeração da solução em 1700-1850 ° F (927–1010 ° C.), idade a 1325 ° F. (718° C) para 8h, Cool 100 ° F/h a 1150 ° F (621° C), Segure 8h, ar fresco
soldabilidade	Moderado, GTAW/EBW com AWS A5.14 ERNIFECR-2 FILLADOR
Padrões	ASTM B637 (forjadas), ASTM B670 (Folha), AMS 5596, AMS 5662–5664
Aplicações	Aeroespacial (Discos de turbina, prendedores), óleo e gás (válvulas, Ferramentas de poço), geração de energia, Reatores nucleares

Esta tabela fornece uma visão geral concisa das propriedades do Inconel 718, Ajudando na seleção de materiais para aplicações específicas.

 

tolerâncias dimensionais

Tolerâncias dimensionais para o Inconel 718 bares, forjadas, Folhas, e anéis são críticos para garantir a precisão na fabricação e aplicação, governado por padrões como ASTM B637 e ASTM B670. para barras, ASTM B637 Especifica as tolerâncias de ± 0,010 polegadas (± 0,25 mm) para diâmetros até 1 Polegadas (25.4 mm) e ± 0,031 polegadas (± 0,79 mm) Para diâmetros maiores (K9 - K12, H8 - H13). As barras hexadecimais e quadradas têm tolerâncias de ± 0,020 polegadas (± 0,51 mm) Para tamanhos até 2 polegadas (50.8 mm). forjadas, por AMS 5662–5664, manter tolerâncias semelhantes, com áreas transversais limitadas a 78 in² (503 cm²) Para bares e esquecimento acabado. Folhas, por ASTM B670, ter tolerâncias de espessura de ± 0,005 polegadas (± 0,13 mm) Para espessuras ≤0,125 polegadas (3.18 mm) e ± 10% para seções mais grossas.

Anéis, Freqüentemente forjado ou enrolado, aderir às tolerâncias ASTM B637, com tolerâncias de diâmetro externo de ± 0,020 polegadas (± 0,51 mm) para diâmetros até 10 polegadas (254 mm). A direita para barras é limitada a 0.050 polegada por pé (4.17 mm / M), garantir o alinhamento durante a usinagem. Comparado aos notas de empilhamento de tubos (En10219-2: ± 1% de diâmetro, ± 10% de espessura), As tolerâncias do Inconel 718 são mais rígidas devido a seus aplicativos de precisão. Acabamentos de superfície, como polido ou em conserva para barras e espelho ou espelho para folhas, são controlados para atender aos padrões aeroespaciais. Essas tolerâncias garantem o Inconel 718 Os componentes atendem aos requisitos rigorosos dos sistemas de alto desempenho, minimizar defeitos e garantir a confiabilidade.

 

Comparação com Incoloy 901 e notas de empilhamento de tubos

INCONEL 718 é frequentemente comparado ao incoloy 901 e notas de empilhamento de tubos devido a suas aplicações sobrepostas. Incoloy 901 (US N09901), com uma resistência ao escoamento de ~ 900 MPa e resistência à tração de 1150 MPa, é menos robusto que o Inconel 718 (1034–1035 Rendimento de MPa, 1241–1275 MPA de tração). Inconel 718 de níquel superior (50–55% vs.. 40–45%) e nióbio (4.75–5,50%) O conteúdo aumenta sua força e resistência à corrosão, particularmente em ácidos oxidantes e ambientes de alta temperatura. O maior teor de ferro do Incoloy 901 melhora a esquema, facilitando o processo, mas é menos resistente à corrosão extrema em comparação com o Inconel 718.

Graus de pilhas de tubo como en10219-1 s355joh (Força de rendimento 355 N/mm²) e API 5L X52 (360 N/mm²) são projetados para aplicações estruturais, com conteúdo de carbono até 0.26% e manganês até 1.65%. Essas notas são muito mais baratas, mas carecem de alta resistência à alta temperatura e corrosão do Inconel 718, confiando em revestimentos para durabilidade. INCONEL 718 é usado em aplicações especializadas, como componentes de turbina e poços de gás azedo, Enquanto as notas de empilhamento são adequadas para fundações e estruturas marinhas. A escolha depende dos requisitos ambientais e de desempenho, com Inconel 718 Oferecendo durabilidade incomparável para condições extremas a um custo premium.

As propriedades superiores do Inconel 718 o tornam ideal para aeroespacial e petróleo e gás, Enquanto Incoloy 901 e os graus de empilhamento de tubos servem como alternativas econômicas para aplicações menos exigentes.

 

Desafios e limitações

As propriedades excepcionais do Inconel 718 vêm com desafios que exigem consideração cuidadosa. Soldabilidade é um obstáculo significativo, À medida que o alto teor de nióbio e nióbio da liga aumenta a suscetibilidade a rachaduras a quente. Técnicas como GTAW ou EBW com AWS A5.14 ERNIFECR-2 FILLER, realizado na condição de solução de solução, são necessários para minimizar a rachadura, seguido de tratamento térmico pós-soldado. Essa complexidade excede a de Incoloy 901, o que é mais fácil de soldar devido ao seu maior teor de ferro. A usinagem é outro desafio (Grupo D-2), exigindo usinagem grosseira no estado anunciado pela solução e acabamento após o envelhecimento para contabilizar a contração do tamanho (0.07%).

O alto custo da liga, impulsionado por níquel e nióbio, Limita seu uso a aplicações em que o desempenho justifica a despesa. Classes de pilhagem de tubos como API 5L X70 são mais econômicas para aplicações estruturais, mas não podem corresponder à resistência à corrosão do Inconel 718 ou ao desempenho de alta temperatura. Acima de 1300 ° F. (704° C), A força do Inconel 718 diminui, necessitando de ligas como o Inconel 625 Para temperaturas mais altas. A resistência à corrosão é excelente, mas menos eficaz em ácidos fortemente oxidantes em comparação com o Inconel 625. Revestimentos de proteção ou proteção catódica podem ser necessários em ambientes marinhos para prolongar a vida útil do serviço.

Esses desafios são atenuados por meio de fabricação precisa, tratamentos térmicos adequados, e avaliações ambientais, garantindo o Inconel 718 oferece desempenho confiável em aplicações críticas como aeroespacial e petróleo e gás.