никелевый сплав 718 (Inconel® 718, США N07718, Вт. Нр. 2.4668) бар, Кованый, Лист, и кольцо

Введение в INNCEL® 718

Inconel® 718 (США N07718, Вт. Нр. 2.4668), также известный как никелевый сплав 718, является высокой производительности, осадки с осадкой никель-хромий суперсплавы, известный своей исключительной силой, Устойчивость к коррозии, и стабильность в широком температурном диапазоне, из криогенных условий (-423° F/-253 ° C.) к высокой температуре (1300° F/704 ° C.). Широко используется в аэрокосмической отрасли, нефти и газа, и производство электроэнергии, ИНКОНЕЛЬ 718 доступен в таких формах, как бары, поковки, простыни, и кольца, Каждый из них адаптирован для конкретных применений, таких как компоненты турбин, ракетные двигатели, и фитинги высокого давления. Его уникальные свойства проистекают из сбалансированной композиции с никелем, хром, ниобий, и молибден, что позволяет упрочнять осадки и сопротивление суровой среде.

Универсальность сплава делает его идеальным для сложных деталей, требующих высокой прочности на растяжение, Усталостная устойчивость, и свариваемость. ИНКОНЕЛЬ 718 Барсы используются для компонентов высокого стресса, таких как крепежные элементы и валы, Покрытия для турбинных дисков и колец, простыни для сформированных частей в двигателях, и кольца для герметизации и структурного применения. Его коррозионное сопротивление, Особенно против трещин-коррозии стресса (SCC) и ячечка, обеспечивает долговечность в агрессивных СМИ, таких как кислый газ и морская вода. В этой статье рассматривается химический состав Inconel 718, Механические свойства, производственные процессы, Приложения, и измерения допусков для батончиков, поковки, простыни, и кольца. Подробные таблицы предоставляют ссылку для инженеров, и сравнения с INCOLOOLY 901 и оценки складывания труб (EN10219-1, API 5L) Выделите его специализированную роль. Используя понимание от отраслевых стандартов и производителей, Эта статья подчеркивает критическую важность Inconel 718 в Advanced Engineering.

 

Химический состав и анализ материала

Химический состав uncelel 718 тщательно спроектирован для обеспечения высокой прочности, Устойчивость к коррозии, и свариваемость. Сплав обычно содержит 50,0–55,0% никель, 17.0–21,0% хром, 4.75–5,50% Ниобиум, 2.8–3,3% молибденам, 0.65–1,15% титана, 0.2–0,8% алюминий, И баланс железа (18–20%), с микроэлементами, включая углерод (≤0,08%), марганец (≤0,35%), кремний (≤0,35%), фосфор (≤0,015%), серы (≤0,015%), и бор (≤0,006%). Эти элементы контролируются для оптимизации образования γ ’ [Ни3(Ал, Ti)] и γ » [Ni3Nb] Фазы во время термообработки, которые повышают прочность за счет упрочнения осадков.

Никель обеспечивает основу для коррозионной устойчивости и структурной стабильности при высоких температурах, В то время как хром образует защитный оксидный слой, сопротивление окислению до 1800 ° F (982° C). Ниобий и титановый привод, Значительное увеличение силы урожайности, В то время как молибденам повышает устойчивость к коррозии ячеек и расщелины в средах, богатых хлоридом. Низкое содержание углерода сводит к минимуму карбидные осадки, уменьшение сенсибилизации во время сварки, и бор укрепляет границы зерна, Улучшение сопротивления ползучести. По сравнению с INCOLOY 901 (40–45% никель, 2.35–3,10% титана), Высшее содержание Niobium и Nickel от Inconel 718 повышает его прочность и коррозионную стойкость, хотя это увеличивает сложность производства. По сравнению с оценками накапливания труб, таких как EN10219-1 S355JOH (0.22% УГЛЕРОД, 1.60% марганец), Композиция на основе никеля Inconel 718 обеспечивает превосходную производительность в экстремальных условиях, но при более высокой стоимости.

Микроструктура сплава остается стабильной в широком диапазоне температуры, сопротивление фазовых преобразованиях, которые могут ухудшить производительность. Это делает Inconel 718 Идеально подходит для баров, поковки, простыни, и кольца, используемые в требовательных приложениях, Стандарты встречи, такие как ASTM B637 для Покрасений и ASTM B670 для листов.

 

Механические свойства insonel 718

ИНКОНЕЛЬ 718 демонстрирует выдающиеся механические свойства, сделать его подходящим для применений с высоким уровнем стресса в различных формах. При комнатной температуре, Сплав предлагает минимальный уровень доходности 1034–1035 МПа (150 Ksi) и прочность на растяжение 1241–1275 МПа (180–185 KSI), с удлинением 12–15% и жесткостью приблизительно 331 НBW (35 СПЧ). Эти свойства сохраняются до 1300 ° F (704° C), с силой урожая вокруг 860 MPA (125 Ksi) при 1200 ° F. (649° C), обеспечение надежности в высокотемпературных средах, таких как газовые турбины. Прочность на ползучесть сплава и устойчивость к усталости имеют решающее значение для циклических применений нагрузки, такие как турбинные диски и компоненты ракетного двигателя.

Дисперсионное твердение, приводится в движение фазами γ ’и γ”, достигается с помощью термообработков, таких как отжиг раствора при 1700–1850 ° F (927–1010 ° C.) с последующим старением при 1325 ° F (718° C) для 8 часы, охлаждение при 100 ° F/HR до 1150 ° F (621° C), и держаться за 8 часы (Амс 5662). Эта лечение максимизирует растяжение и усталость, В то время как альтернативное лечение (Амс 5664) Увеличение поперечной пластичности в тяжелых участках за ценой Notch Brittless. Бары и покиды получают выгоду от этих процедур аэрокосмических компонентов, В то время как листы и кольца требуют аналогичных процессов, чтобы обеспечить формируемость и прочность. По сравнению с INCOLOY 901 (Сила урожая ~ 900 МПа), ИНКОНЕЛЬ 718 предлагает превосходную силу, В то время как складывание труб, такие как API 5L x70 (485 Н/мм²) значительно слабее, но более экономически эффективные для структурных применений.

Стремление сплава позволяет создавать и раскачиваться в сложные формы, С помощью стержней и колец, часто обрабатываемых в условиях, аннулированном раствором, чтобы учесть сокращение размера (До 0.07%) во время старения. Эти свойства обеспечивают надежность Inconel 718 в критических приложениях.

 

Коррозионные характеристики

Коррозионная стойкость Inconel 718 является определяющей особенностью, Включение его использования в агрессивных условиях в барах, поковки, простыни, и кольца. Высокое содержание никеля (50–55%) обеспечивает сопротивление широкому спектру неорганических и органических соединений, За исключением сильно окисляющих средств массовой информации, в то время как хром (17–21%) образует защитный оксидный слой, сопротивление окислению и масштабированию до 1800 ° F (982° C). Молибден (2.8–3,3%) Увеличение устойчивости к питтинге и расщелинам в средах, богатых хлоридом, такие как морские и кислые газовые скважины, сделать сплав пригодным для применения нефти и газа. Сплав также сопротивляется растрескиванию стресса-коррозии (SCC), критическое для систем высокого давления.

По сравнению с INCOLOY 901, ИНКОНЕЛЬ 718 обеспечивает превосходную устойчивость к окислительной кислотам и высокотемпературной коррозии из-за его более высокого содержания никеля и ниобия, Хотя он менее устойчив к масштабированию, чем нержавеющие стали, как тип 310 в экстремальных условиях. Скалы труб (например, EN10219-1 S355JOH, API 5L X52) Полагаться на покрытия для защиты от коррозии, не хватает неотъемлемого сопротивления.. Низкое содержание углерода сводит к минимуму сенсибилизацию во время сварки, Снижение межранальной коррозии, что жизненно важно для сварных листов и колец. В аэрокосмической промышленности, Сплав выдерживает атмосферы реактивного двигателя, содержащего серы, в то время как в морских настройках, покрытия или катодная защита могут продлить срок службы.

Коррозионная стойкость сплава, в сочетании с его механическими свойствами, делает его идеальным для приложений, требующих долговечности в суровых условиях, Обеспечение долгосрочной производительности в компонентах турбин, крепеж, и криогенный резервуар.

 

Производство и обработка

Производство Inconel 718 в бары, поковки, простыни, и кольца требуют точных металлургических методов и обработки для достижения оптимальных свойств. Сплава обычно горячо работает на 1850–2100 ° F (1010–1150 ° C.) Для обеспечения формируемости, с тщательным контролем, чтобы избежать серосодержащего топлива, которое может омрачить материал. Бары и расстройства производятся с помощью вакуумной индукции таяния (Вим) и вакуумная дуга переворачивает (НАШ), с последующей подготовкой при 900–1120 ° C с равномерным сокращением (20% Минимум для открытого, 10% за закрытый) Чтобы избежать дуплексных зерновых структур. Отжиг раствора при 955–1065 ° C, с последующим старением при 720–650 ° С в течение 18–20 часов (Амс 5662/5664), оптимизирует прочность и пластичность.

Простыни переворачиваются в условиях, аннулированном раствором, чтобы обеспечить формируемость, С ASTM B670 указывает допуски на толщину и плоскость. Кольца подделываются или свернуты, Часто требуя никелевого покрытия и вакуумной пайки (например, BNI-2 Filler Metal) Для аэрокосмических компонентов. Сварка, критическое для простыней и колец, Использует сварку газовой вольфрамовой дуги (GTAW) или сварка электрона (EMS) с AWS A5.14 Ernifecr-2 наполнителем, чтобы минимизировать горячие трещины. Высокая сила сплава делает обработку сложной (Группа D-2), Требование грубого обработки в состоянии, размышляемом раствором, и отделка после старения, чтобы учесть сокращение размера (0.07%).

По сравнению с INCOLOY 901, ИНКОНЕЛЬ 718 труднее создать из -за более высокого содержания никеля, Но его сварка превосходит многие суперсплавы. Оценки накапливания труб легче обрабатывать, но не хватает высокотемпературных характеристик. Эти процессы гарантируют Inconel 718 соответствует стандартам, таким как ASTM B637 и AMS 5596, обеспечение надежности в критических приложениях.

 

Заявки на Inconel 718

Универсальность Inconel 718 в барах, поковки, простыни, и кольца поддерживает широкий спектр приложений в требовательных отраслях. В аэрокосмической промышленности, полосы используются для высокотемпературных болтов, крепеж, и валы, В то время как распады образуют турбинные диски, Компрессорные лезвия, и компоненты ракетного двигателя, Использование силы сплава и устойчивости к усталости. Простыни образуются в оболочки, выхлопные системы, и детали планера для реактивных двигателей, выгода от их формируемости и коррозионной стойкости. Кольца имеют решающее значение для герметизации и структурных компонентов в турбинах и ракетных двигателях, где высокая прочность на ползучесть.

В нефтегазовой отрасли, ИНКОНЕЛЬ 718 Столбцы и расход используются для инструментов Wellbore, трубопроводная арматура, и завершение оборудования, сопротивление коррозии кислого газа и хлорида. Листы и кольца используются в трубах высокого давления и фитингах для оффшорных платформ. Криогенная производительность сплава поддерживает применение в сжиженном природном газе (СПГ) бак, В то время как его высокотемпературная стабильность ценна при производстве электроэнергии для компонентов паровой турбины. Ядерные реакторы используют Inconel 718 за его радиационное сопротивление, и автомобильные приложения включают выхлопные системы и компоненты турбокомпрессоров.

По сравнению с оценками труб (например, API 5L X70), которые используются для структурных фундаментов, ИНКОНЕЛЬ 718 зарезервирован для высокопроизводительных приложений, где стоимость вторичной по отношению к долговечности. Incoloy 901 используется в аналогичных аэрокосмических приложениях, но менее подходит для средней коррозии. Способность сплава быть изготовленной в сложные формы обеспечивает его роль в критических системах в разных отраслях промышленности.

 

Технические характеристики и таблица параметров

В следующей таблице суммируются ключевые параметры Inconel 718 Для баров, поковки, простыни, и кольца, предоставление комплексной ссылки для инженеров.

Параметр	Спецификация
Обозначение сплава	Inconel® 718 (США N07718, Вт. Нр. 2.4668)
Химический состав	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%, Ал: 0.2–0,8%, Железо: Баланс, C: ≤0,08%, MN: ≤0,35%, Si: ≤0,35%, P: ≤0,015%, S: ≤0,015%, b: ≤0,006%
плотность	8.19 G/CM³ (0.296 фунт/дюйм³)
Прочность на растяжение (Комнатная температура)	≥1241–1275 МПа (180–185 KSI)
Предел текучести (Комнатная температура)	≥1034–1035 МПа (150 Ksi)
относительное удлинение (Комнатная температура)	12–15%
Твердость	~ 331 HBW (35 СПЧ)
Сила разрыва ползучести	Высокий при 1300 ° F. (704° C)
Устойчивость к коррозии	Отлично в окислении, богатый хлоридом, и кислые газовые среды
стойкость к окислению	До 1800 ° F. (982° C)
Горячая рабочая температура	1850–2100 ° F. (1010–1150 ° C.)
термическая обработка (Амс 5662)	Раствор отжиг при 1700–1850 ° F (927–1010 ° C.), Возраст при 1325 ° F. (718° C) за 8 часов, охлаждать 100 ° F/HR до 1150 ° F (621° C), держать 8 часов, воздух прохладный
свариваемость	Умеренный, GTAW/EBW с AWS A5.14 ERNIFECR-2 Filler
стандарты	ASTM B637 (поковки), ASTM B670 (Лист), Амс 5596, AMS 5662–5664
Приложения	Аэрокосмический (турбинные диски, крепеж), нефти и газа (трубопроводная арматура, Wellbore Tools), выработка энергии, Ядерные реакторы

Эта таблица содержит краткий обзор свойств Inconel 718, помощь в выборе материала для конкретных применений.

 

размерные допуски

Размерные допуски для uncel 718 брусья, поковки, простыни, и кольца имеют решающее значение для обеспечения точности в производстве и применении, управляется такими стандартами, как ASTM B637 и ASTM B670. Для баров, ASTM B637 указывает допуски ± 0,010 дюйма (± 0,25 мм) для диаметров до 1 дюйм (25.4 мм) и ± 0,031 дюйм (± 0,79 мм) Для больших диаметров (K9 - K12, H8 - H13). Гекс и квадратные стержни имеют допуски ± 0,020 дюйма (± 0,51 мм) для размеров до 2 дюймов (50.8 мм). поковки, за AMS 5662–5664, поддерживать сходные допуски, с зонами поперечного сечения, ограниченными 78 в² (503 CM²) для баров и законченных нажатий. простыни, за ASTM B670, иметь допуски толщины ± 0,005 дюйма (± 0,13 мм) для толщин ≤0,125 дюйма (3.18 мм) и ± 10% для более толстых срезов.

Кольца, Часто подделяется или катится, придерживаться допусков ASTM B637, с допусками внешнего диаметра ± 0,020 дюйма (± 0,51 мм) для диаметров до 10 дюймов (254 мм). Прямо для баров ограничена 0.050 дюйм на фут (4.17 мм / м), Обеспечение выравнивания во время обработки. По сравнению с оценками труб (EN10219-2: ± 1% диаметр, ± 10% толщина), Допуски Inconel 718 более плотнее из -за его точных применений. Поверхностная отделка, такие как полированный или маринованный для баров и яркого или зеркала для листов, контролируются для соответствия аэрокосмическим стандартам. Эти допуски обеспечивают insonel 718 Компоненты соответствуют строгим требованиям высокопроизводительных систем, минимизация дефектов и обеспечение надежности.

 

Сравнение с Incoloy 901 и оценки складывания труб

ИНКОНЕЛЬ 718 часто сравнивается с неклеи 901 и оценки складывания труб из -за их перекрывающихся применений. Incoloy 901 (США N09901), с силой доходности ~ 900 МПа и прочностью растяжения 1150 MPA, менее надежный, чем insonel 718 (1034–1035 МПа, 1241–1275 МПа Растяжение). Высший никель inconel 718 (50–55% против. 40–45%) и ниобиум (4.75–5,50%) Контент усиливает его прочность и коррозионную стойкость, особенно в окисляющих кислотах и высокотемпературных средах. Более высокое содержание железа Incoloy 901 улучшает откровенность, Облегчение обработки, но это менее устойчиво к экстремальной коррозии по сравнению с неудобством 718.

Скалы труб, такие как EN10219-1 S355JOH (Предел текучести 355 Н/мм²) и API 5L x52 (360 Н/мм²) предназначены для структурных применений, с содержанием углерода до 0.26% и марганец до 1.65%. Эти оценки гораздо дешевле, но не хватает высокотемпературной и коррозионной устойчивости Inconel 718, полагаясь на покрытия для долговечности. ИНКОНЕЛЬ 718 используется в специализированных приложениях, таких как компоненты турбин и кислые газовые скважины, В то время как оценки накапливания труб подходят для фундаментов и морских сооружений. Выбор зависит от требований к окружающей среде и производительности, с Inconel 718 Предлагая непревзойденную долговечность для экстремальных условий по премиальной стоимости.

Превосходные свойства Inconel 718 делают его идеальным для аэрокосмической и нефти и газа, в то время как INCOLOY 901 и оценки складывания труб служат экономически эффективными альтернативами для менее требовательных применений.

 

Проблемы и ограничения

Исключительные свойства Inconel 718 поставляются с проблемами, которые требуют тщательного рассмотрения. Свартоваемость - значительное препятствие, Поскольку высокое содержание никеля и никеля сплава повышает восприимчивость к горячим растрескиванию. Такие методы, как GTAW или EBW с AWS A5.14 ERNIFECR-2 Filler, выполняется в условиях, аннулированном раствором, необходимы для минимизации растрескивания, с последующей термообработкой после Weld. Эта сложность превышает сложно 901, что легче сварки из -за более высокого содержания железа. Обработка - еще одна проблема (Группа D-2), Требование грубого обработки в состоянии, размышляемом раствором, и отделка после старения, чтобы учесть сокращение размера (0.07%).

Высокая стоимость сплава, управляется никелем и ниобиумом, ограничивает его использование приложениями, где производительность оправдывает расходы. Оценки накапливания труб, такие как API 5L X70, более экономичны для структурных применений, но не могут соответствовать коррозионному сопротивлению INSEL 718 или высокотемпературным показателям. Выше 1300 ° F. (704° C), Inconel 718 снижается, требует таких сплавов, как Inconel 625 Для более высоких температур. Коррозионная устойчивость превосходна, но менее эффективна в сильно окисляющих кислотах по сравнению с неосновательными 625. Защитные покрытия или катодная защита могут потребоваться в морской среде для продления срока службы обслуживания.

Эти проблемы смягчаются через точное производство, Правильные теплообразные обработки, и экологические оценки, Обеспечивая Inconel 718 обеспечивает надежную производительность в критических приложениях, таких как аэрокосмическая и нефть и газ.