Inconel 718 je rijetka legura nikla čija čvrstoća ne postoji sve dok je uređaj za toplinsku obradu ne stvori. U žarenom stanju to je materijal klase skromnih 1000 MPa-; nakon obrade taloženjem u dva- koraka doseže 1270 MPa minimalnu vlačnu čvrstoću s prinosom iznad 1030 MPa, a ta razlika je glavni razlog zašto je legura navedena u rotirajućim strojevima i tlačnoj opremi.
Što je Inconel 718
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)je taloženo-legura nikla-kroma-željeza ojačana dvjema intermetalnim fazama: gama dvostruko-prime (g″, Ni3Nb) kao primarna faza otvrdnjavanja i gama prima (g′, Ni3(Al,Ti)) kao sekundarna faza.
Legura je neobična među superlegurama nikla po tome što je njezin-odziv na otvrdnjavanje starenjem spor, što je upravo ono što je čini zavarljivom bez pucanja koje muči brzo-stareće legure kao što je X-750. Zadržava visoku čvrstoću od kriogenih temperatura do oko 650 stupnjeva (1200 stupnjeva F), što je radna omotnica koju većina podatkovnih tablica navodi za dugoročnu uslugu.
| Artikal | Vrijednost |
|---|---|
| UNS broj | N07718 |
| EN / Broj tvornice | 2.4668 |
| Uobičajena imena | Inconel 718, legura 718, nikal 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN skraćeno) |
| Obitelj | Ni-Cr-Fe-Nb-Mo koji se može-očvrsnuti taloženjem |
| Mehanizam za jačanje | g″ (Ni3Nb) primarni + g′ (Ni3(Al,Ti)) sekundarni |
| Gustoća | 8,19 g/cm3 (0,296 lb/in3) |
| Raspon topljenja | 1320–1390 stupnjeva (2410–2540 stupnjeva F) |
| Korisni raspon usluga | -250 stupnjeva do +650 stupnjeva dugoročno |
Kemijski sastav
Sastav u nastavku je standardna prihvatljiva omotnica koju koriste AMS 5662 / AMS 5663 i ASTM B637 za šipke i otkivke. Niobij je element koji definira: on tvori Ni3Nb gama dvostruki-prime talog tijekom starenja, a njegov raspon je strogo kontroliran jer premalo niobija smanjuje reakciju otvrdnjavanja, dok previše potiče segregaciju i Lavesovu fazu. Željezo ovdje nije nečistoća, već namjerni element ravnoteže koji usporava reakciju starenja i poboljšava proizvodnost.
| Element | Min. (%) | Maks (%) | Uloga |
|---|---|---|---|
| Nikal + kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Osnovna matrica; otpornost na visoke-temperature |
| Krom (Cr) | 17.0 | 21.0 | Otpornost na oksidaciju i koroziju |
| Željezo (Fe) | Ravnoteža | - | Ravnoteža matrice; usporava odgovor na starenje za zavarljivost |
| Niobij + tantal (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Oblici g″; element primarnog otvrdnjavanja |
| Molibden (Mo) | 2.80 | 3.30 | Čvrsto-ojačanje rješenja |
| Titan (Ti) | 0.65 | 1.15 | Oblici g′; ko-precipitant |
| Aluminij (Al) | 0.20 | 0.80 | Oblici g′; ko-precipitant |
| kobalt (co) | - | 1.00 | Ograničenje nečistoće u većini specifikacija |
| Ugljik (C) | - | 0.08 | Održava se nisko kako bi se izbjegla krtost od karbida |
| mangan (Mn) | - | 0.35 | Kontrola nečistoća |
| Silicij (Si) | - | 0.35 | Kontrola nečistoća |
| fosfor (P) | - | 0.015 | Kontrola nečistoća |
| Sumpor (S) | - | 0.015 | Kontrola nečistoća; kritičan za toplu obradivost |
| Bakar (Cu) | - | 0.30 | Granica nečistoća |
| Bor (B) | - | 0.006 | Mikro-legura za-graničnu čvrstoću zrna |
Mehanizam taloženja: Zašto toplinska obrada stvara snagu
U žarenom stanju Inconel 718 je čvrsta-legura s umjerenom čvrstoćom, otprilike 1030 MPa minimalne vlačne čvrstoće u uvjetima AMS 5662.
Precipitacijska toplinska obrada dovodi leguru do minimalne vlačne čvrstoće od 185 ksi (1276 MPa) jer prisiljava da se dogode dvije stvari u mikrostrukturi: atomi niobija, titana i aluminija, koji su otopljeni u matrici nakon obrade otopinom, izlaze iz otopine kao čestice Ni3Nb i Ni3(Al,Ti) nanometarske -veličine; a te čestice pričvršćuju kretanje dislokacije koje bi inače omogućile plastičnu deformaciju.
Ciklus starenja u dva- koraka postoji jer dvije faze reagiraju na različitim temperaturama: prvi korak na 1325 stupnjeva F stvara jezgru g″ faze, a drugi na 1150 stupnjeva F omogućuje da naraste do veličine koja daje optimalnu ravnotežu čvrstoće-žilavosti. Preskakanje ili skraćivanje bilo kojeg koraka ostavlja leguru nedo-očvrsnutom, zbog čega su zapisi toplinske-obrade važniji za 718 nego za gotovo bilo koju drugu leguru nikla.
Uvjeti isporuke: AMS 5662, AMS 5663 i AMS 5664
Tri AMS uvjeta dominiraju u nabavi Inconel 718 šipki, otkivaka i cijevi. Oni su ista kemija; razlika je u potpunosti u stanju toplinske-obrade, a svaki ima drugačiji posao u opskrbnom lancu.
| Specifikacija | Stanje | Minimalna svojstva (sobna temperatura) | Tipična upotreba u lancu opskrbe |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Otopina tretirana (žarena) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Sirovina za strojnu obradu; dovoljno mekan da se lako reže |
| AMS 5663 | Otopina tretirana + otvrdnuta taloženjem | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12% min, RA 15% min | Rotirajući hardver-i dijelovi pod pritiskom spremni za servis |
| AMS 5664 | Hladna-obrađena + starija varijanta veće{0}}čvrstoće | Premašuje AMS 5663 po snazi | Pričvršćivači i dijelovi kojima je potrebna maksimalna čvrstoća |
Za cjevovode i tlačnu opremu logika nabave je: naručite AMS 5662 kada se dio prvo mora strojno obraditi ili saviti i kasnije očvrsnuti, a naručite AMS 5663 kada se dio isporuči u konačnom stanju.
Uobičajena pogreška pri nabavi je traženje cijevi AMS 5663, a potom strojna obrada ili-hladno savijanje u-kući, što pri-otvrdnjava i može iskriviti dio koji je već bio u punoj čvrstoći; ispravan put za strojno obrađene-od-neobrađenih dijelova je AMS 5662 nakon čega slijedi kontrolirani ciklus starenja.
Put toplinske obrade
Standardni ciklus taložnog otvrdnjavanja prema AMS 5663 sastoji se od dva-korak tretmana. Tretman otopinom prije starenja otapa elemente otvrdnjavanja i postavlja veličinu zrna; koraci starenja nukleiraju i rastu precipitate.
| Korak | Temperatura | Vrijeme / Hlađenje | Svrha |
|---|---|---|---|
| Otopina žarenja | 927–1010 stupnjeva (1700–1850 stupnjeva F) | Držite po veličini dijela, hladite zrakom ili brže | Otopiti Nb, Ti, Al; postavljena veličina zrna |
| Korak starenja 1 | 718 stupnjeva (1325 stupnjeva F) | 8 sati | Nuklearna g″ (Ni3Nb) faza |
| Korak starenja 2 | 621 stupanj (1150 stupnjeva F) | Peć se ohladi od koraka 1; ukupno vrijeme starenja 18 h; zračno hladan | Rastite g″ i g′ do optimalne veličine |
Ruta 1325/1150 stupnjeva F je AMS standard. Napomena za proizvođače: legura pokazuje kontrakciju od oko 0,0008 in/in nakon taložnog otvrdnjavanja, tako da treba postaviti precizne-obrađene dimenzije prije starenja ili kontrakciju uračunati u dopuštenje za strojnu obradu.
Fizički i mehanički podaci
Donja tablica kombinira fizičke konstante s reprezentativnim mehaničkim ponašanjem na temperaturi. Minimalne sobne-temperature su ugovorene, povišene-temperature brojke su tipične vrijednosti za smjernice za projektiranje.
| Vlasništvo | Vrijednost |
|---|---|
| Gustoća | 8,19 g/cm3 |
| Modul elastičnosti, sobna temperatura | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Srednji CTE, 20–300 stupnjeva | 13.9 µm/m·K |
| Toplinska vodljivost, sobna temperatura | 11.4 W/m·K |
| UTS, žareno (AMS 5662 min) | 1034 MPa |
| UTS, star (AMS 5663 min) | 1276 MPa |
| YS, star (AMS 5663 min) | 1034 MPa |
| Istezanje, starenje (AMS 5663 min) | 12% |
| Tvrdoća, starija (tipična) | 331 HBW min (približno 36 HRC) |
Visoka-temperatura i kriogeno ponašanje
Ista taložna struktura koja daje 718 čvrstoću na sobnu-temperaturu stabilna je do otprilike 650 stupnjeva, zbog čega legura ima upotrebljivu vlačnu čvrstoću i čvrstoću puzanja u rasponu turbine i bušotine. Tipična svojstva starenja na 650 stupnjeva i dalje pokazuju oko 1100 MPa rastezljivosti, a otpornost-na kidanje je razlog zašto je 718 standardna rotirajuća-legura hardvera.
S druge strane omotača, austenitna matrica nema prijelaz od duktilne-u-krhkosti, pa se legura naširoko koristi u kriogenim spremnicima i ventilima sve do temperatura tekućeg{2}}vodika. Ova kombinacija, visoka čvrstoća na obje ekstremne temperature sa zavarljivošću između, razlog je zašto nijedna druga legura nikla ne odgovara njenom broju specifikacija u zrakoplovstvu i nafti-i-plinu.
Zavarivanje i izrada
Inconel 718zavaren je odgovarajućim punilom na bazi nikla-u klasi ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), poznatoj obitelji punila Inconel 718. Legura se može zavarivati ili u žarenom ili u ostarelom stanju; odgovor na sporo starenje znači da zona pod utjecajem topline-ne puca nakon zavarivanja kao kod legura koje brzo stare.
Kada se zavaruje u žarenom stanju i zatim stari, metal za zavarivanje razvija veliki dio čvrstoće osnovnog-metala, zbog čega su zavareni spojevi obično projektirani kao materijal AMS 5662 plus ciklus starenja nakon -zavarivanja. Hladno oblikovanje je jednostavno u žarenom stanju; ostarjeli materijal je dovoljno čvrst da se oblikovanje treba obaviti prije taložnog stvrdnjavanja. Napomene o strojnoj obradi odražavaju ostale legure nikla: kruto postavljanje, pozitivan pomak i oštri alati kako bi se izbjeglo otvrdnjavanje.
Standardi i obrasci proizvoda
| Oblik | Upravljajući standard | Tipični raspon |
|---|---|---|
| Šipka, šipka, žica | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Promjer 6–300 mm |
| Bešavne cijevi i cijevi | AMS 5662-ruta, po specifikaciji projekta | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Ploča, list, traka | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Debljina 0,5–100 mm |
| Otkovci i prstenje | ASTM B637 | Po crtežu |
| Pričvršćivači | AMS 5662/5663 + NACE MR0175 varijante | Po crtežu |
Prijave
- Zrakoplovstvo: diskovi turbina, lopatice kompresora, osovine motora, kućišta i pričvršćivači
- Raketni motori: turbopumpe, kućišta, komponente potiska
- Nafta i plin: alati za bušenje, kućišta MWD/LWD, osovine pumpi, sigurnosni ventili, komponente ušća bušotine prema NACE MR0175 / API 6A CRA
- Kriogeni: spremnici LNG-a i vodika, ventili, prijenosni cjevovod
- Nuklearna: unutarnji dijelovi reaktora i komponente kontrolne šipke
- Industrija: visoko{0}}temperaturne opruge, pričvršćivači, matrice i alati
Uobičajene pogreške u nabavi
- Naručivanje cijevi AMS 5663 i strojna obrada kod-kuće, gubljenje starog stanja na strojno obrađenoj površini
- Pod pretpostavkom da su svi certifikati 718 isti: stanje (žareno u odnosu na starenje) mora biti navedeno na narudžbenici
- Preskakanje drugog koraka starenja na 1150 stupnjeva F, koji ostavlja leguru nedo-očvrsnutom
- Ignoriranje kontrakcije starenja od 0,0008 in/in u preciznim dimenzijama
- Korištenje punila klase 625 na 718, koje mijenja kemiju metala zavara i smanjuje čvrstoću starenja
FAQ
P: Koja je razlika između AMS 5662 i AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 je otopina-žarenog stanja s otprilike 1034 MPa minimalne vlačne čvrstoće; AMS 5663 isti je taloženi materijal-očvrsnut na minimalnu vlačnu čvrstoću od 1276 MPa. Narudžba 5662 za strojnu obradu i oblikovanje, zatim starost; naručite 5663 za servis-dijelove spremne.
P: Kako se Inconel 718 stvrdnjava?
Staranjem u dva- koraka: 8 sati na 718 stupnjeva (1325 stupnjeva F), zatim hlađenje peći na 621 stupanj (1150 stupnjeva F) za ukupno vrijeme starenja od 18 sati, zatim hlađenje zrakom. Tretmanom se talože Ni3Nb (g″) i Ni3(Al,Ti) (g′) faze koje pričvršćuju dislokacije.
P: Koju temperaturu može izdržati Inconel 718?
Dugotrajna-usluga do oko 650 stupnjeva (1200 stupnjeva F), s dobrim kriogenim performansama do -250 stupnjeva. Iznad 650 stupnjeva g″ faza prelazi i snaga opada.
P: Može li se Inconel 718 zavarivati?
Da, neuobičajeno za leguru nikla-otvrdnulu taloženjem, jer je njezina reakcija na starenje spora. Koristite ERNiFeCr-2 punilo; zavariti u žarenom stanju i starjeti nakon toga za čvrstoću -zavara gotovog osnovnog metala.
P: Koji standardi pokrivaju Inconel 718?
ASTM B637 (šipka i otkovci), ASTM B670 (ploča), AMS 5662/5663/5664 (zrakoplovni uvjeti), plus NACE MR0175/ISO 15156 i API 6A CRA varijante za naftu i plin.
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, s ograničenjima tvrdoće koja se moraju potvrditi na certifikatu
