Inconel 718 je rijetka legura nikla čija čvrstoća ne postoji sve dok je toplinska obrada ne stvori. U žarenom stanju radi se o skromnom materijalu klase 1000 MPa-; nakon dvostepenog precipitacijskog tretmana dostiže minimalnu vlačnu čvrstoću od 1270 MPa sa izdašnošću iznad 1030 MPa, a ta razlika je cijeli razlog zbog kojeg se legura specificira u rotirajućim mašinama i opremi pod pritiskom.
Šta je Inconel 718
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)je taložni-kaljiva legura nikla-hroma-gvožđa ojačana sa dve intermetalne faze: gama dvostrukim-primenom (g″, Ni3Nb) kao primarnom fazom očvršćavanja i gama primenom (g′, Ni3(Al,Ti)) kao drugom fazom
Legura je neuobičajena među superlegurama nikla po tome što je njena reakcija na stvrdnjavanje zbog starenja-spora, što je upravo čini zavarljivom bez pukotina koje izazivaju-legura koja brzo stare, kao što je X-750. Održava visoku čvrstoću od kriogenih temperatura do oko 650 stepeni (1200 stepeni F), što je radni omotač koji većina listova sa podacima navodi za dugoročnu upotrebu.
| Stavka | Vrijednost |
|---|---|
| UNS broj | N07718 |
| EN / Werkstoff broj | 2.4668 |
| Uobičajena imena | Inconel 718, legura 718, nikl 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN skraćenica) |
| Porodica | Padavine{0}}otvrdljivi Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| Mehanizam za jačanje | g″ (Ni3Nb) primarni + g′ (Ni3(Al,Ti)) sekundarni |
| Gustina | 8,19 g/cm3 (0,296 lb/in3) |
| Opseg topljenja | 1320–1390 stepeni (2410–2540 stepeni F) |
| Upotrebljivi opseg usluga | -250 stepeni do +650 stepeni dugoročno |
Hemijski sastav
Sastav ispod je standardni prijemni omotač koji koriste AMS 5662 / AMS 5663 i ASTM B637 za šipke i otkovke. Niobijum je odlučujući element: formira Ni3Nb gama dvostruki-precipitat tokom starenja, a njegov opseg je strogo kontrolisan jer premalo niobijuma smanjuje reakciju stvrdnjavanja dok previše potiče segregaciju i Lavesovu fazu. Gvožđe ovde nije nečistoća, već namerno balansirani element koji usporava reakciju starenja i poboljšava mogućnost izrade.
| Element | min (%) | Max (%) | Uloga |
|---|---|---|---|
| Nikl + kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Osnovna matrica; visoko{0}}temperaturna čvrstoća |
| hrom (Cr) | 17.0 | 21.0 | Otpornost na oksidaciju i koroziju |
| željezo (Fe) | Balans | - | Matrična ravnoteža; usporava reakciju starenja radi zavarljivosti |
| niobijum + tantal (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Obrasci g″; primarni element za otvrdnjavanje |
| molibden (Mo) | 2.80 | 3.30 | Čvrsto{0}}jačanje rješenja |
| titanijum (Ti) | 0.65 | 1.15 | Oblici g′; ko{0}}precipitant |
| aluminijum (Al) | 0.20 | 0.80 | Oblici g′; ko{0}}precipitant |
| kobalt (Co) | - | 1.00 | Granica nečistoće u većini specifikacija |
| ugljik (C) | - | 0.08 | Održava se nisko kako bi se izbjeglo krhkost karbida |
| mangan (Mn) | - | 0.35 | Kontrola nečistoća |
| silicijum (Si) | - | 0.35 | Kontrola nečistoća |
| fosfor (P) | - | 0.015 | Kontrola nečistoća |
| sumpor (S) | - | 0.015 | Kontrola nečistoća; kritično za vruću obradivost |
| bakar (Cu) | - | 0.30 | Granica nečistoće |
| bor (B) | - | 0.006 | Mikro{0}}legura za graničnu čvrstoću{1}}zrna |
Mehanizam precipitacije: Zašto toplinska obrada stvara snagu
U žarenom stanju, Inconel 718 je čvrsta-legura umjerene čvrstoće, minimalne vlačne čvrstoće od otprilike 1030 MPa u uvjetima AMS 5662.
Toplotna obrada taložnice dovodi leguru do minimalne vlačne čvrstoće od 185 ksi (1276 MPa) jer prisiljava dvije stvari da se dogode u mikrostrukturi: atomi niobija, titana i aluminija, koji su otopljeni u matrici nakon tretmana otopinom, izlaze iz otopine kao nanometarski{2}}dijelovi (Ni3Nb,Ti3); a te čestice pričvršćuju kretanje dislokacije koje bi inače omogućilo plastičnu deformaciju.
Dvostepeni ciklus starenja postoji jer dvije faze reaguju na različite temperature: prvi korak na 1325 stepeni F stvara g″ fazu, a drugi na 1150 stepeni F omogućava joj da raste do veličine koja daje optimalnu ravnotežu čvrstoće-čvrstoće. Preskakanje ili skraćivanje bilo kojeg koraka ostavlja leguru nedovoljno{5}}očvrsnutu, zbog čega su zapisi o termičkoj-obradi važniji za 718 nego za skoro bilo koju drugu leguru nikla.
Uvjeti isporuke: AMS 5662, AMS 5663 i AMS 5664
Tri AMS uslova dominiraju nabavkom Inconel 718 šipki, otkovaka i cevi. One su iste hemije; razlika je u potpunosti u stanju termičke-obrade, i svako ima drugačiji posao u lancu snabdijevanja.
| Specifikacija | Stanje | Minimalna svojstva (sobna temperatura) | Tipična upotreba u lancu nabavke |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Tretirano otopinom (žareno) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Sirovine za strojnu obradu; dovoljno mekana da se lako seče |
| AMS 5663 | Obrađen rastvorom + stvrdnut precipitacijom | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12% min, RA 15% min | Servis{0}}Spreman rotirajući hardver i dijelovi pod pritiskom |
| AMS 5664 | Varijanta -hladno- veće čvrstoće + starija | Po snazi premašuje AMS 5663 | Pričvršćivači i dijelovi kojima je potrebna maksimalna čvrstoća |
Za cevovode i opremu pod pritiskom logika nabavke je: naručiti AMS 5662 kada se deo prvo mora mašinski obrađivati ili savijati i kasnije očvrsnuti, i naručiti AMS 5663 kada je deo isporučen u konačnom stanju.
Uobičajena greška pri nabavci je traženje cijevi AMS 5663, a zatim strojna obrada ili hladno-savijanje u-kući, što radi-očvršćuje i može izobličiti dio koji je već bio u punoj snazi; ispravan put za mašinski-iz-sirovih dijelova je AMS 5662 nakon čega slijedi kontrolirani ciklus starenja.
Put toplinske obrade
Standardni ciklus precipitacijskog očvršćavanja po AMS 5663 je tretman u dva-stepena. Tretman rastvorom pre starenja otapa elemente očvršćavanja i postavlja veličinu zrna; koraci starenja stvaraju jezgro i rastu talog.
| Korak | Temperatura | Vrijeme / Hlađenje | Svrha |
|---|---|---|---|
| Rešenje žarenje | 927–1010 stepeni (1700–1850 stepeni F) | Držite po veličini odsječka, hladite zrakom ili brže | Otopiti Nb, Ti, Al; podesiti veličinu zrna |
| Korak starenja 1 | 718 stepeni (1325 stepeni F) | 8 sati | Nukleirajte g″ (Ni3Nb) fazu |
| Korak starenja 2 | 621 stepen (1150 stepeni F) | Peć se ohladi od koraka 1; ukupno vrijeme starenja 18 h; hlađenje na zraku | Povećajte g″ i g′ do optimalne veličine |
Ruta od 1325/1150 stepeni F je AMS standard. Napomena za proizvođače: legura pokazuje kontrakciju od oko 0,0008 in/in nakon taložnog stvrdnjavanja, tako da precizne{4}}obrađene dimenzije treba postaviti prije starenja ili kontrakciju uzeti u obzir u dodatku za obradu.
Fizički i mehanički podaci
Tabela ispod kombinuje fizičke konstante sa reprezentativnim mehaničkim ponašanjem na temperaturi. Minimum sobne{1}}minimalne temperature je ugovoren, a povišene{2}}cifre temperature su tipične vrijednosti za smjernice dizajna.
| Nekretnina | Vrijednost |
|---|---|
| Gustina | 8,19 g/cm3 |
| Modul elastičnosti, sobna temperatura | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Srednji CTE, 20–300 stepeni | 13.9 µm/m·K |
| Toplotna provodljivost, sobna temperatura | 11.4 W/m·K |
| UTS, žareno (AMS 5662 min) | 1034 MPa |
| UTS, star (AMS 5663 min) | 1276 MPa |
| YS, stari (AMS 5663 min) | 1034 MPa |
| Izduženje, odležano (AMS 5663 min) | 12% |
| Tvrdoća, stari (tipično) | 331 HBW min (približno 36 HRC) |
Visoka{0}}temperatura i kriogeno ponašanje
Ista taložna struktura koja 718 daje čvrstoću na sobnoj{1}}temperaturi je stabilna do otprilike 650 stepeni, zbog čega legura drži upotrebljivu vlačnu i puzajuću čvrstoću u turbinskom i nizbrodskom opsegu. Uobičajena ostarjela svojstva na 650 stepeni i dalje pokazuju zateznost od oko 1100 MPa, a performanse naprezanja{6}}razbijanja su razlog zašto je 718 standardna rotirajuće{8}}legura hardvera.
Na drugom kraju omotača, austenitna matrica nema duktilni-u-prijelaz, tako da se legura široko koristi u kriogenim rezervoarima i ventilima sve do temperatura tečnog-vodonika. Ova kombinacija, visoka čvrstoća na oba ekstrema temperature sa zavarljivošću između, razlog je zašto nijedna druga legura nikla ne odgovara svom broju specifikacija u vazduhoplovstvu i nafti{4}}i-plinu.
Zavarivanje i izrada
Inconel 718je zavaren sa odgovarajućim nikl-baznim punilom u ERNiFeCr-2 klasi (AWS A5.14), poznatoj porodici punila Inconel 718. Legura se može zavarivati u žarenom ili odležanom stanju; reakcija sporog starenja znači da zona{6}}zahvaćena toplinom ne puca nakon zavarivanja kao što to čine legure koje brzo stare.
Kada se zavaruje u žarenom stanju, a zatim stari, metal šava razvija veliki udio čvrstoće osnovnog-metala, zbog čega su zavari obično dizajnirani kao AMS 5662 materijal plus ciklus starenja nakon-zavara. Hladno oblikovanje je jednostavno u žarenom stanju; ostarjeli materijal je dovoljno čvrst da se formiranje treba obaviti prije taložnog stvrdnjavanja. Bilješke o mašinskoj obradi odražavaju druge legure nikla: kruto podešavanje, pozitivan pomak i oštri alati kako bi se izbjeglo očvršćavanje.
Standardi i obrasci proizvoda
| Forma | Vodeći standard | Tipični domet |
|---|---|---|
| Šipka, šipka, žica | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Prečnik 6–300 mm |
| Bešavne cijevi i cijevi | AMS 5662-ruta, po specifikaciji projekta | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Ploča, lim, traka | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Debljina 0,5–100 mm |
| Otkivci i prstenovi | ASTM B637 | Po crtežu |
| Fasteners | AMS 5662/{1}} NACE MR0175 varijante | Po crtežu |
Prijave
- Vazduhoplovstvo: turbinski diskovi, lopatice kompresora, osovine motora, kućišta i pričvršćivači
- Raketni motori: turbopumpe, kućišta, potisne komponente
- Nafta i plin: alati za dubinske bušotine, MWD/LWD kućišta, osovine pumpe, sigurnosni ventili, komponente glave bušotine prema NACE MR0175 / API 6A CRA
- Kriogen: LNG i vodonik rezervoari, ventili, transportni cjevovodi
- Nuklearna: unutrašnjost reaktora i komponente kontrolne{0}}štapke
- Industrijski: visoko{0}}opruge, pričvršćivači, kalupi i alati
Uobičajene greške u nabavci
- Naručivanje cijevi AMS 5663 i strojna obrada u-kući, gubeći staro stanje na obrađenoj površini
- Pod pretpostavkom da je svih 718 certifikata isto: stanje (žareno naspram starenja) mora biti navedeno na PO
- Preskakanje drugog koraka starenja od 1150 stepeni F, koji ostavlja leguru nedovoljno{1}}očvrsnutu
- Zanemarujući kontrakciju starenja od 0,0008 in/in u preciznim dimenzijama
- Korištenje punila klase 625 na 718, koje mijenja hemiju metala šava i smanjuje snagu starenja
FAQ
P: Koja je razlika između AMS 5662 i AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 je rješenje-žareno stanje s otprilike 1034 MPa minimalne vlačne sile; AMS 5663 je isti taložni materijal-očvrsnut na minimalnu vlačnu čvrstoću od 1276 MPa. Narudžba 5662 za strojnu obradu i oblikovanje, zatim starost; naručite 5663 za servis{9}}spremne dijelove.
P: Kako se Inconel 718 stvrdnjava?
Uz staro-dva koraka: 8 sati na 718 stepeni (1325 stepeni F), zatim ohladite u peći na 621 stepen (1150 stepeni F) za ukupno vreme starenja od 18 sati, a zatim ohladite na vazduhu. Tretman precipitira Ni3Nb (g″) i Ni3(Al,Ti) (g′) faze koje pričvršćuju dislokacije.
P: Koju temperaturu Inconel 718 može izdržati?
Dugotrajni{0}}uslužni rad do oko 650 stepeni (1200 stepeni F), sa dobrim kriogenim performansama do -250 stepeni. Iznad 650 stepeni g″ faza raste i snaga opada.
P: Da li je Inconel 718 zavarljiv?
Da, neuobičajeno za leguru nikla otvrdnutu taloženjem{0}}jer je njen odgovor na starenje spor. Koristite ERNiFeCr-2 punilo; zavariti u žarenom stanju i nakon toga ostariti za čvrstoću šava blizu -osnovnog metala.
P: Koji standardi pokrivaju Inconel 718?
ASTM B637 (šipke i otkovci), ASTM B670 (ploča), AMS 5662/5663/5664 (uslovi u vazduhoplovstvu), plus NACE MR0175/ISO 15156 i API 6A CRA varijante za naftu i gas.
P: Može li se Inconel 718 koristiti u kiseloj službi?
Da, 718 je jedna od rijetkih-legura visoke čvrstoće navedenih u NACE MR0175/ISO 15156 za kisela okruženja, sa granicama tvrdoće koje se moraju provjeriti na certifikatu
