нікелевий сплав 718 (Inconel® 718, США N07718, Вт. Nr. 2.4668) бар, кований, Аркуш, і кільце

Вступ до Inconel® 718

Inconel® 718 (США N07718, Вт. Nr. 2.4668), також відомий як нікельський сплав 718, є високопродуктивним, Опад, що сідає на опади, нікель-хроміум Супераллой, відомий своєю винятковою силою, стійкість до корозії, і стабільність у широкому температурному діапазоні, від кріогенних станів (-423° F/-253 ° C) до високих температур (1300° F/704 ° C). Широко використовується в аерокосмічній галузі, нафтогазовий, і виробництво електроенергії, INCONEL 718 доступний у таких формах, як бари, поковки, простирадла, і кільця, Кожен з урахуванням конкретних додатків, таких як компоненти турбіни, ракетні двигуни, і фітинги з високим тиском. Його унікальні властивості випливають із збалансованої композиції, що містить нікель, хром, Ніобій, і молібден, що дозволяє затверділо опадів та стійкість до суворого середовища.

Універсальність сплаву робить його ідеальним для складних частин, що вимагають високої міцності на розрив, Стійкість до втоми, і зварюваність. INCONEL 718 Бари використовуються для компонентів високого стресу, таких як кріплення та вали, пошкодження для турбінних дисків та кільця, аркуші для сформованих деталей у двигунах, і кільця для герметизації та структурних застосувань. Його стійкість до корозії, особливо проти розтріскування стресового корозії (SCC) і піттінг, забезпечує довговічність в агресивних середовищах, таких як кислий газ та морська вода. У цій статті досліджено хімічний склад Inconel 718, Механічні Властивості, виробничі процеси, Додатка, і розмірні допуски для барів, поковки, простирадла, і кільця. Детальні таблиці надають довідку для інженерів, та порівняння з incoloy 901 і сорти труби (EN10219-1, API 5L) Виділіть його спеціалізовану роль. Використовуючи інформацію від галузевих стандартів та виробників, Ця стаття підкреслює критичне значення Inconel 718 в розширеній інженерії.

 

Хімічний склад та аналіз матеріалу

Хімічний склад Inconel 718 ретельно розроблений для забезпечення високої сили, стійкість до корозії, і зварюваність. Сплав зазвичай містить 50,0–55,0% нікель, 17.0–21,0% хром, 4.75–5,50% ніобій, 2.8–3,3% молібденуму, 0.65–1,15% титану, 0.2–0,8% алюміній, і баланс заліза (18–20%), з мікроелементами, включаючи вуглець (≤0,08%), марганець (≤0,35%), кремній (≤0,35%), фосфор (≤0,015%), сірки (≤0,015%), і бору (≤0,006%). Ці елементи контролюються для оптимізації утворення γ ' [Ni3(Ал, TI)] і γ ” [Ni3Nb] фази під час термічної обробки, які посилюють силу за рахунок затвердіння опадів.

Нікель забезпечує основу для корозійної стійкості та структурної стабільності при високих температурах, в той час як хром утворює захисний оксидний шар, опір окисленням до 1800 ° F (982° C). Ніобій та титановий привід затвердіння опадів, значно збільшується міцність на врожайність, в той час як молібден підвищує стійкість до корозійного та корозії щілини в середовищах, багатих на хлорид. Низький вміст вуглецю мінімізує опади карбіду, Зменшення сенсибілізації під час зварювання, і бору зміцнює межі зерна, Поліпшення опору повзучості. Порівняно з incoloy 901 (40–45% нікель, 2.35–3.10% титан), Вищий вміст ніобію та нікелю Inconel 718 підвищує його силу та резистентність до корозії, хоча це збільшує складність виробництва. Відносно сортів труби, таких як EN10219-1 S355JOH (0.22% ВУГЛЕЦЬ, 1.60% марганець), Композиція на основі нікелю Enconel 718 пропонує вищу продуктивність в екстремальних умовах, але з більшою ціною.

Мікроструктура сплаву залишається стабільною в широкому температурному діапазоні, протистояти фазовому перетворенню, які можуть погіршити продуктивність. Це робить Inconel 718 Ідеально підходить для барів, поковки, простирадла, і кільця, що використовуються в вимогливих додатках, Дотримання таких стандартів, як ASTM B637 для потягів та ASTM B670 для аркушів.

 

Механічні властивості Inconel 718

INCONEL 718 демонструє видатні механічні властивості, що робить його придатним для додатків з високим стресом у різних його формах. При кімнатній температурі, Сплав пропонує мінімальну міцність на врожайність 1034–1035 МПа (150 ксі) і міцність на розрив 1241–1275 МПа (180–185 KSI), з подовженням 12–15% та твердістю приблизно 331 НBW (35 РПЛ). Ці властивості зберігаються до 1300 ° F (704° C), з силою врожаю навколо 860 Мпа (125 ксі) при 1200 ° F (649° C), Забезпечення надійності у високотемпературних середовищах, таких як газові турбіни. Сила і резистентність до повзучості сплаву є критично важливими для циклічних програм завантаження, наприклад, турбінні диски та компоненти ракетного двигуна.

Опадове зміцнення, керовані фазами γ 'та γ ”, досягається за допомогою термічних процедур, таких як відпал розчину при 1700–1850 ° F (927–1010 ° C) з подальшим старінням при 1325 ° F (718° C) для 8 години, охолодження при 100 ° F/год до 1150 ° F (621° C), і триматися за 8 години (AMS 5662). Це лікування максимізує міцність на розтяг та втому, в той час як альтернативне лікування (AMS 5664) Підвищує поперечну пластичність у важких ділянках вартістю виїмки. Бари та поєднання виграють від цих методів лікування аерокосмічних компонентів, в той час як аркуші та кільця потребують подібних процесів, щоб забезпечити формуваність та силу. Порівняно з incoloy 901 (Міцність виходу ~ 900 МПа), INCONEL 718 пропонує чудову силу, в той час як ступінь труби, як API 5L X70 (485 N/мм²) значно слабкіші, але більш економічні для структурних застосувань.

Жистка сплаву дозволяє підробляти і котитися у складні форми, з брусками та кільцями, які часто обробляються в стані, оформленому розчином, щоб врахувати скорочення розміру (До 0.07%) під час старіння. Ці властивості забезпечують надійність Inconel 718 у критичних додатках.

 

Характеристики корозійної стійкості

Корозійна стійкість Enconel 718 - це визначальна особливість, Увімкнення його використання в агресивних умовах у смугах, поковки, простирадла, і кільця. Вміст високого нікелю (50–55%) забезпечує стійкість до широкого спектру неорганічних та органічних сполук, За винятком сильно окислювальної носії, Поки хром (17–21%) утворює захисний оксидний шар, опір окисленням і масштабуванням до 1800 ° F (982° C). молібден (2.8–3,3%) Підвищує резистентність до корозійної піттінгу та щілини в середовищах, багатих на хлорид, такі як морські та кислі газові свердловини, що робить сплав придатним для нафтогазового застосування. Сплав також чинить опір розтріскуванню стресу (SCC), критично важливі для систем високого тиску.

Порівняно з incoloy 901, INCONEL 718 пропонує чудову стійкість до окислення кислот та високотемпературної корозії завдяки більшому вмісту нікелю та ніобію, Хоча він менш стійкий до масштабування, ніж нержавіючі сталі, як тип 310 в екстремальних умовах. Класи для складання труб (наприклад, EN10219-1 S355JOH, Анп 5л від x52) покладатися на покриття для захисту від корозії, Не вистачає притаманної резистентності Inconel 718. Низький вміст вуглецю мінімізує сенсибілізацію під час зварювання, Зменшення міжгранулярної корозії, що є життєво важливим для зварених аркушів та кілець. В аерокосмічній, сплав витримує атмосфери реактивного двигуна, що містить сірку, Перебуваючи в морських умовах, Покриття або катодний захист можуть продовжити термін служби.

Корозійна стійкість сплаву, У поєднанні з його механічними властивостями, робить його ідеальним для додатків, що потребують довговічності в суворих умовах, Забезпечення довгострокової продуктивності в компонентах турбіни, кріплення, і кріогенні танки.

 

Виробництво та обробка

Виробництво інкенеля 718 в бар, поковки, простирадла, і кільця вимагають точних металургійних та обробки методів для досягнення оптимальних властивостей. Сплав, як правило, гарячий працював на 1850–2100 ° F (1010–1150 ° C) Для забезпечення формуваності, з ретельним контролем, щоб уникнути сірки, що містять паливи, які могли б прийняти матеріал. Бруски та поитки виробляються через вакуумну індукційну плавлення (Паличка) і вакуумна дуга, що переробляє (Наш), з подальшим куванням при 900–1120 ° С з рівномірними скороченнями (20% Мінімум для відкритої м’якості, 10% для закритої м’якості) Щоб уникнути дуплексних зернових структур. Розчин відпалу при 955–1065 ° C, з подальшим старінням при 720–650 ° С протягом 18–20 годин (AMS 5662/5664), оптимізує міцність та пластичність.

Аркуші котяться в оформленому розчині, щоб забезпечити формуваність, з ASTM B670, що визначає допуски на товщину та площину. Кільця підроблені або прокатані, часто вимагає нікельського покриття та вакуумного пайки (наприклад, Метал наповнювача BNI-2) Для аерокосмічних компонентів. Зварювання, критично важливий для аркушів та кільця, Використовує газову вольфрамову дугу зварювання (GTAW) або зварювання електронного променя (EMS) з наповнювачем AWS A5.14 Ernifecr-2, щоб мінімізувати гарячі розтріскування. Висока міцність сплаву робить обробку складною (Група D-2), вимагає грубої обробки в оформленому розчині стану та закінчення після старіння для врахування скорочення розміру (0.07%).

Порівняно з incoloy 901, INCONEL 718 важче підробити завдяки своєму більш високому вмісту нікелю, але його зварюваність перевершує багато суперпрофільних. Класи для складання труб простіше обробити, але не вистачає високої температури. Ці процеси забезпечують інкенсель 718 відповідає стандартам, як ASTM B637 та AMS 5596, Доставка надійності в критичних додатках.

 

Заявки Inconel 718

Універсальність Enconel 718 у смугах, поковки, простирадла, і кільця підтримують широкий спектр додатків у вимогливих галузях. В аерокосмічній, Бруки використовуються для високотемпературних болтів, кріплення, і вали, в той час як порядок утворюють турбінні диски, Леза компресора, та компоненти ракетного двигуна, Використання сили сплаву та стійкості до втоми. Аркуші утворені в кожухах, вихлопні системи, і деталі для літаків для реактивних двигунів, Використання від їх формуваності та корозійної стійкості. Кільця є критичними для герметичних та структурних компонентів у турбінах та ракетних двигунах, Там.

У нафтогазовій промисловості, INCONEL 718 Бруски та поєднання використовуються для інструментів Wellbore, клапани, та обладнання для завершення, опір кислого газу та корозії хлориду. Листи та кільця використовуються в трубопроводах високого тиску та фурнітури для офшорних платформ. Кріогенна продуктивність сплаву підтримує програми у скрапленому природному газі (СПГ) резервуар, в той час як його високотемпературна стабільність є цінною для виробництва електроенергії для компонентів парової турбіни. Ядерні реактори використовують Inconel 718 для його випромінювання, А автомобільні програми включають вихлопні системи та компоненти турбокомпресора.

Порівняно з класами набору труб (наприклад, API 5L X70), які використовуються для структурних фундаментів, INCONEL 718 зарезервовано для високопродуктивних додатків, де вартість є вторинною для довговічності. Incoloy 901 використовується в подібних аерокосмічних додатках, але менш підходить для екстремальних середовищ корозій. Здатність сплаву бути виготовленою у складні форми забезпечує його роль у критичних системах у галузях промисловості.

 

Технічні специфікації та таблиця параметрів

У наступній таблиці узагальнено ключові параметри Inconel 718 для барів, поковки, простирадла, і кільця, Забезпечення всебічної довідки для інженерів.

Параметр	Специфікація
Позначення сплаву	Inconel® 718 (США N07718, Вт. Nr. 2.4668)
хімічний склад	Н: 50.0–55,0%, Кл: 17.0–21,0%, NB: 4.75–50%, МО: 2.8–3,3%, TI: 0.65–1,15%, Ал: 0.2–0,8%, Фе: Баланс, C: ≤0,08%, MN: ≤0,35%, Сі: ≤0,35%, P: ≤0,015%, S: ≤0,015%, b: ≤0,006%
щільність	8.19 g/cm³ (0.296 фунт/дюйм³)
Межа міцності (Темп)	≥1241–1275 МПа (180–185 KSI)
Плинності (Темп)	≥1034–1035 МПа (150 ксі)
Відносне подовження (Темп)	12–15%
Твердість	~ 331 HBW (35 РПЛ)
Сила розриву повзання	Високий при 1300 ° F (704° C)
стійкість до корозії	Відмінно в окислі, багатий на хлорид, та середовища кислого газу
стійкість до окислення	До 1800 ° F (982° C)
Гаряча робоча температура	1850–2100 ° F (1010–1150 ° C)
термічна обробка (AMS 5662)	Розчин відпалити при 1700–1850 ° F (927–1010 ° C), вік при 1325 ° F (718° C) протягом 8 год, охолонути 100 ° F/год до 1150 ° F (621° C), Тримайте 8 год, прохолодне повітря
зварюваність	Помірний, GTAW/EBW з AWS A5.14 ERNIFECR-2 Наповнювач
стандарти	ASTM B637 (поковки), ASTM B670 (Аркуш), AMS 5596, AMS 5662–5664
Додатка	Аерокосмічний (турбінні диски, кріплення), нафтогазовий (клапани, Інструменти Wellbore), вироблення енергії, Атомні реактори

У цій таблиці є стислий огляд властивостей Inconel 718, допомога у виборі матеріалів для конкретних додатків.

 

розмірні допуски

Розмірні допуски для Inconel 718 бруси, поковки, простирадла, і кільця є критичними для забезпечення точності у виробництві та застосуванні, регулюються такими стандартами, як ASTM B637 та ASTM B670. для барів, ASTM B637 Вказує допуски ± 0,010 дюйма (± 0,25 мм) для діаметрів до 1 Дюйма (25.4 мм) і ± 0,031 дюйма (± 0,79 мм) Для більших діаметрів (K9 - K12, H8 - H13). Шестигранні та квадратні бруски мають допуски ± 0,020 дюйма (± 0,51 мм) для розмірів до 2 дюймів (50.8 мм). поковки, за AMS 5662–5664, підтримувати подібні допуски, з областями поперечного перерізу, обмеженими 78 в (503 CM²) для барів і закінчили пошкодження. простирадла, на ASTM B670, мають допуски товщини ± 0,005 дюйма (± 0,13 мм) для товщини ≤0,125 дюйма (3.18 мм) і ± 10% для більш товстих секцій.

Кільця, Часто кріпиться або котиться, Дотримуйтесь допусків ASTM B637, з допусками зовнішнього діаметра ± 0,020 дюйма (± 0,51 мм) для діаметрів до 10 дюймів (254 мм). Прямості для барів обмежується 0.050 дюйм на фут (4.17 мм / м), Забезпечення вирівнювання під час обробки. Порівняно з класами набору труб (EN10219-2: ± 1%, ± 10% товщина), Допуски Inconel 718 жорсткіші через його точні програми. Поверхнева обробка, наприклад, відполіровані або мариновані для барів та яскраве або дзеркало для аркушів, контролюються відповідно до аерокосмічних стандартів. Ці допуски забезпечують інкенсель 718 Компоненти відповідають суворим вимогам високопродуктивних систем, мінімізація дефектів та забезпечення надійності.

 

Порівняння з incoloy 901 і сорти труби

INCONEL 718 часто порівнюють з incoloy 901 та накопичувачі труб завдяки їх застосуванню, що перекриваються. Incoloy 901 (США N09901), з міцністю на врожайність ~ 900 МПа та міцністю на розрив 1150 Мпа, менш міцний, ніж Inconel 718 (1034–1035 МПа врожай, 1241–1275 MPA розтяг). Вищий нікель Inconel 718 (50–55% проти. 40–45%) і ніобій (4.75–50%) Зміст підвищує його силу та корозійну стійкість, особливо в окислюванні кислот та високотемпературних середовищ. Більш високий вміст заліза Incoloy 901 покращує прощання, полегшити обробку, але він менш стійкий до крайньої корозії порівняно з Inconel 718.

Трубні сорти, такі як EN10219-1 S355JOH (Плинності 355 N/мм²) і API 5L X52 (360 N/мм²) розроблені для структурних застосувань, з вмістом вуглецю до 0.26% і марганець до 1.65%. Ці оцінки набагато дешевші, але не вистачає високої температури та корозійної резистентності Inconel 718, покладаючись на покриття для довговічності. INCONEL 718 використовується в спеціалізованих програмах, таких як компоненти турбіни та свердловини з кислим газом, в той час як оцінки труб підходять для фундаментів та морських конструкцій. Вибір залежить від екологічних та продуктивних вимог, З Інкінелем 718 Пропонуючи неперевершену міцність для екстремальних умов за преміальною вартістю.

Вищі властивості Enconel 718 роблять його ідеальним для аерокосмічної та нафти та газу, Поки incoloy 901 і оцінки набору труб служать економічно ефективними альтернативами для менш вимогливих додатків.

 

Виклики та обмеження

Виняткові властивості Inconel 718 виникають з проблемами, які потребують ретельного розгляду. Зварюваність - це значна перешкода, Оскільки високий вміст нікелю та ніобію сплаву збільшує сприйнятливість до гарячих тріщин. Такі методи, як GTAW або EBW з AWS A5.14 Ernifecr-2 наповнювач, виконується в оформленому розчині стані, необхідні для мінімізації розтріскування, з подальшим післяокупним термічним обробкою. Ця складність перевищує складність incoloy 901, що легше зварювати завдяки своєму більш високому вмісту заліза. Обробка - це ще одна проблема (Група D-2), вимагає грубої обробки в оформленому розчині стану та закінчення після старіння для врахування скорочення розміру (0.07%).

Висока вартість сплаву, керований нікелем і ніобієм, обмежує його використання для додатків, де продуктивність виправдовує витрати. Трубні сорти, такі як API 5L X70. Вище 1300 ° F (704° C), Сила Inconel 718 знижується, необхідність сплавів, таких як Inconel 625 Для більш високих температур. Корозійна резистентність є відмінною, але менш ефективною для сильно окислювальних кислот порівняно з Inconel 625. Захисні покриття або катодний захист можуть знадобитися в морських умовах для продовження терміну служби.

Ці виклики пом'якшуються за допомогою точного виготовлення, належне термічне лікування, та екологічні оцінки, Забезпечення Inconel 718 забезпечує надійну продуктивність у критичних додатках, таких як аерокосмічна та нафта і газ.