Az Inconel 718 az a ritka nikkelötvözet, amelynek szilárdsága addig nem létezik, amíg a hőkezelő meg nem hozza. Lágyított állapotban szerény, 1000 MPa-osztályú anyag; a két-lépéses kicsapásos kezelés után eléri az 1270 MPa minimális szakítószilárdságot 1030 MPa feletti hozam mellett, és ez a különbség az oka annak, hogy az ötvözetet a forgógépekben és nyomástartó berendezésekben előírják.
Mi az az Inconel 718?
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)egy kicsapással -edzhető nikkel-króm-vasötvözet, amelyet két intermetallikus fázis erősít meg: a gamma-kettős-prime (g″, Ni3Nb) az elsődleges keményedési fázis és a gamma-prime (g′, Ni3(Al,Ti)) mint a másodlagos fázis.
Az ötvözet szokatlan a nikkel-szuperötvözetek között, mivel az öregedési -keményedési reakciója lassú, és pontosan ez teszi hegeszthetővé a gyorsan öregedő Megtartja a nagy szilárdságot a kriogén hőmérséklettől akár körülbelül 650 fokig (1200 fok F), amely a legtöbb adatlap a hosszú távú szolgáltatásra vonatkozó működési borítéka.
| Tétel | Érték |
|---|---|
| UNS szám | N07718 |
| HU / Werkstoff szám | 2.4668 |
| Gyakori nevek | Inconel 718, ötvözet 718, nikkel 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN rövidítés) |
| Család | Csapadék-edzhető Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| Erősítő mechanizmus | g″ (Ni3Nb) primer + g′ (Ni3(Al,Ti)) szekunder |
| Sűrűség | 8,19 g/cm3 (0,296 font/in3) |
| Olvadási tartomány | 1320–1390 fok (2410–2540 fok F) |
| Használható szolgáltatási kör | -250 foktól +650 fokig hosszú távon |
Kémiai összetétel
Az alábbi összetétel az AMS 5662 / AMS 5663 és az ASTM B637 által használt szabványos átvételi boríték rudakhoz és kovácsolt termékekhez. A nióbium a meghatározó elem: Ni3Nb gamma kettős-elsődleges csapadékot képez az öregedés során, és tartományát szigorúan szabályozzák, mert a túl kevés nióbium csökkenti a keményedési reakciót, míg a túl sok elősegíti a szegregációt és a Laves fázist. A vas itt nem szennyeződés, hanem szándékos egyensúlyi elem, amely lassítja az öregedési reakciót és javítja a gyárthatóságot.
| Elem | Min (%) | Max (%) | Szerep |
|---|---|---|---|
| Nikkel + kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Alapmátrix; magas{0}}hőmérsékletű erősség |
| Króm (Cr) | 17.0 | 21.0 | Oxidáció és korrózióállóság |
| vas (Fe) | Egyensúly | - | Mátrix egyensúly; lassítja az öregedési reakciót a hegeszthetőség érdekében |
| Nióbium + tantál (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | g″ formák; az elsődleges keményítő elem |
| Molibdén (Mo) | 2.80 | 3.30 | Szilárd{0}}megoldás megerősítése |
| Titán (Ti) | 0.65 | 1.15 | g′ formák; társ-kicsapó |
| Alumínium (Al) | 0.20 | 0.80 | g′ formák; társ-kicsapó |
| Kobalt (Co) | - | 1.00 | Szennyezési határérték a legtöbb specifikációban |
| szén (C) | - | 0.08 | Alacsonyan kell tartani a keményfém ridegedés elkerülése érdekében |
| Mangán (Mn) | - | 0.35 | Szennyeződés-szabályozás |
| Szilícium (Si) | - | 0.35 | Szennyeződés-szabályozás |
| Foszfor (P) | - | 0.015 | Szennyeződés-szabályozás |
| Kén (S) | - | 0.015 | Szennyeződés-ellenőrzés; kritikus a melegen megmunkálhatóság szempontjából |
| Réz (Cu) | - | 0.30 | Szennyeződési határ |
| Bór (B) | - | 0.006 | Mikro-ötvözet a szemcse-határszilárdság érdekében |
A csapadékmechanizmus: Miért erősíti a hőkezelés?
Lágyított állapotban az Inconel 718 szilárd oldatos ötvözet, közepes szilárdsággal, nagyjából 1030 MPa minimális szakítószilárdsággal AMS 5662 állapotban.
A kicsapásos hőkezelés 185 ksi (1276 MPa) minimális szakítószilárdságúra viszi az ötvözetet, mert két dolgot kényszerít ki a mikroszerkezetben: az oldatos kezelés után a mátrixban feloldódó nióbium-, titán- és alumíniumatomok nanométer-méretű Ni3Nb és Ni3(Al,Ti;) részecskék formájában jönnek ki az oldatból. és azok a részecskék rögzítik a diszlokációs mozgást, amely egyébként plasztikus deformációt tenne lehetővé.
A két-lépcsős öregítési ciklus azért létezik, mert a két fázis különböző hőmérsékleteken reagál: az első lépés 1325 F fokon magába foglalja a g″ fázist, a második pedig 1150 F fokon lehetővé teszi, hogy az optimális szilárdsági-szilárdsági egyensúlyt biztosító méretre nőjön. Bármelyik lépés kihagyásával vagy lerövidítésével az ötvözet alul-edzett, ezért a hőkezelési-rekordok fontosabbak a 718-nál, mint szinte bármely más nikkelötvözetnél.
Szállítási feltételek: AMS 5662, AMS 5663 és AMS 5664
Az Inconel 718 rudak, kovácsolt anyagok és csövek beszerzésében három AMS feltétel dominál. Ugyanaz a kémia; a különbség teljes mértékben a hőkezelési-állapotban rejlik, és mindegyiknek más a feladata az ellátási láncban.
| Specifikáció | Állapot | Minimális tulajdonságok (szobahőmérséklet) | Tipikus felhasználás az ellátási láncban |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Oldattal kezelt (lágyított) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Nyersanyag megmunkáláshoz; elég puha ahhoz, hogy könnyen vágható legyen |
| AMS 5663 | Oldattal kezelt + csapadékkal keményített | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12% min, RA 15% min | Szerviz-forgó hardver- és nyomóalkatrészek |
| AMS 5664 | Nagyobb -szilárdságú hidegen megmunkált-+ öregített változat | Erősségében meghaladja az AMS 5663-at | A maximális szilárdságot igénylő rögzítők és alkatrészek |
Csővezetékeknél és nyomástartó berendezéseknél a beszerzési logika a következő: rendeljen AMS 5662-t, amikor az alkatrészt először meg kell megmunkálni vagy hajlítani, majd később meg kell edezni, és az AMS 5663-at, amikor az alkatrészt végleges állapotban szállítják.
Gyakori beszerzési hiba, hogy bekérik az AMS 5663 csövet, majd házon belül megmunkálják vagy hidegen-hajlítják, ami a munka során-megkeményedik és eltorzíthatja a már teljes szilárdságú alkatrészt; a nyers alkatrészekből-megmunkált-megmunkálás helyes útja az AMS 5662, amelyet egy ellenőrzött öregítési ciklus követ.
Hőkezelési útvonal
Az AMS 5663 szabványos csapadékos edzési ciklusa két-lépéses kezelés. Az öregedés előtti oldatkezelés feloldja a keményedő elemeket és beállítja a szemcseméretet; az öregedési lépések magot képeznek és növesztik a csapadékot.
| Lépés | Hőmérséklet | Idő / Hűtés | Cél |
|---|---|---|---|
| Oldat lágyítás | 927–1010 fok (1700–1850 fok F) | Tartsa szakaszméretenként, léghűtés vagy gyorsabb | Nb, Ti, Al feloldása; szemcseméret beállítása |
| Öregedés 1. lépés | 718 fok (1325 fok F) | 8 óra | Nukleáris g″ (Ni3Nb) fázis |
| Öregedés 2. lépés | 621 fok (1150 fok F) | Kemencehűtés az 1. lépéstől; teljes öregedési idő 18 óra; levegő hűvös | Növelje a g″-ot és a g-t optimális méretre |
Az 1325/1150 fokos F útvonal az AMS szabvány. Megjegyzés a gyártóknak: az ötvözet körülbelül 0,0008 in/in-es összehúzódást mutat a csapadékos edzés után, ezért a precíziós-megmunkálási méreteket az öregítés előtt kell beállítani, vagy az összehúzódást a megmunkálási ráhagyásban figyelembe kell venni.
Fizikai és mechanikai adatok
Az alábbi táblázat a fizikai állandókat a hőmérsékleten jellemző mechanikai viselkedéssel kombinálja. A helyiséghőmérséklet minimumértékei-szerződésesek, az emelkedett-hőmérséklet értékek tipikus tervezési iránymutatások.
| Ingatlan | Érték |
|---|---|
| Sűrűség | 8,19 g/cm3 |
| Rugalmassági modulus, szobahőmérséklet | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Átlagos CTE, 20-300 fok | 13.9 µm/m·K |
| Hővezető képesség, szobahőmérséklet | 11.4 W/m·K |
| UTS, lágyított (AMS 5662 perc) | 1034 MPa |
| UTS, öreg (AMS 5663 perc) | 1276 MPa |
| YS, öreg (AMS 5663 perc) | 1034 MPa |
| Megnyúlás, öregített (AMS 5663 perc) | 12% |
| Keménység, öregített (tipikus) | 331 HBW min (körülbelül 36 HRC) |
Magas{0}}hőmérséklet és kriogén viselkedés
Ugyanaz a csapadékszerkezet, amely a 718-nak szobahőmérsékleti szilárdságát-adja, nagyjából 650 fokig stabil, ezért az ötvözet rendelkezik használható szakító- és kúszási szilárdsággal a turbina és a fúrólyuk tartományában. A tipikus öregedési tulajdonságok 650 fokban még mindig 1100 MPa körüli szakítószilárdságot mutatnak, és a feszültség{6}}szakadási teljesítmény az oka annak, hogy a 718 a szabványos forgó-hardverötvözet.
A burok másik végén az ausztenites mátrixnak nincs képlékeny -a- rideg átmenete, ezért az ötvözetet széles körben használják kriogén tartályokban és szelepekben egészen a folyékony-hidrogén hőmérsékletig. Ez a kombináció, a nagy szilárdság mindkét szélsőséges hőmérsékleten és a közöttük lévő hegeszthetőség, az oka annak, hogy egyetlen más nikkelötvözet sem felel meg az űrrepülésben és az olajban{4}}és{5}}gázban megadott specifikációinak.
Hegesztés és gyártás
Inconel 718hozzáillő nikkel-alaptöltőanyaggal van hegesztve az ERNiFeCr-2 osztályba (AWS A5.14), az ismert Inconel 718 töltőanyag-családba. Az ötvözet hegeszthető lágyított vagy öregített állapotban is; a lassú öregedési reakció azt jelenti, hogy a hőhatás-zóna nem reped meg hegesztés után, ahogyan a gyorsan öregedő ötvözetek.
Az izzított állapotban történő hegesztés, majd az öregítés során a hegesztett fém az alap{0}}fém szilárdságának nagy részét fejleszti, ezért a hegesztéseket általában AMS 5662 anyagként, valamint egy utólagos-hegesztési öregedési ciklusként tervezik. A hidegalakítás egyszerű lágyított állapotban; Az öregített anyag elég erős ahhoz, hogy a formázást a csapadékos keményedés előtt kell elvégezni. A megmunkálási megjegyzések tükrözik a többi nikkelötvözetet: merev beállítás, pozitív előtolás és éles szerszámok a megmunkálási keményedés elkerülése érdekében.
Szabványok és termékformák
| Forma | Irányadó szabvány | Tipikus tartomány |
|---|---|---|
| Rúd, rúd, drót | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Átmérő 6-300 mm |
| Varrat nélküli cső és cső | AMS 5662-útvonal, projektspecifikációnként | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Tányér, lap, szalag | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Vastagság 0,5-100 mm |
| Kovácsoltvas és gyűrűs | ASTM B637 | Rajzonként |
| Rögzítőelemek | AMS 5662/5663 + NACE MR0175 változatok | Rajzonként |
Alkalmazások
- Repülés: turbinatárcsák, kompresszorlapátok, motortengelyek, burkolatok és rögzítőelemek
- Rakétamotorok: turbószivattyúk, házak, tolóerő alkatrészek
- Olaj és gáz: fúrószerszámok, MWD/LWD házak, szivattyútengelyek, biztonsági szelepek, kútfej alkatrészek a NACE MR0175 / API 6A CRA szerint
- Kriogén: LNG és hidrogén tartályok, szelepek, átvezető csövek
- Nukleáris: reaktor belső részei és vezérlőrúd{0}}elemei
- Ipari: magas{0}}hőmérsékletű rugók, kötőelemek, matricák és szerszámok
Gyakori beszerzési hibák
- Az AMS 5663 cső rendelése és házon belüli megmunkálása, az elöregedett állapot elvesztése a megmunkált felületen
- Feltételezve, hogy mind a 718 tanúsítvány azonos: a feltételt (hevített vs öregített) fel kell tüntetni a PO-n
- Az 1150 F-os második öregítési lépés kihagyása, ami miatt az ötvözet alul-edzett
- A 0,0008 in/in öregedési összehúzódás figyelmen kívül hagyása precíziós méretekben
- 625-ös osztályú töltőanyag használata a 718-on, amely megváltoztatja a hegesztési fém kémiáját és csökkenti az öregedési szilárdságot
GYIK
K: Mi a különbség az AMS 5662 és az AMS 5663 Inconel 718 között?
Az AMS 5662 a megoldás -hevített állapota nagyjából 1034 MPa minimális szakítószilárdsággal; Az AMS 5663 ugyanaz az anyagcsapadék,{4}}1276 MPa minimális szakítószilárdságra edzett. Rendelés 5662 megmunkálásra és alakításra, majd kor; rendeljen 5663-as-szervizkész alkatrészeket.
K: Hogyan edzett az Inconel 718?
Kétlépcsős életkor szerint: 8 óra 718 fokon (1325 fok F), majd kemencében hűtsük le 621 fokra (1150 F F) összesen 18 órás öregítési idővel, majd levegőhűtsük. A kezelés során Ni3Nb (g″) és Ni3(Al,Ti) (g′) fázisok válnak ki, amelyek diszlokációkat rögzítenek.
K: Milyen hőmérsékletet tud ellenállni az Inconel 718?
Hosszú távú szolgáltatás körülbelül 650 fokig (1200 F fok), jó kriogén teljesítménnyel egészen -250 fokig. 650 fok felett a g″-fázis túllép, és az erő lecsökken.
K: Az Inconel 718 hegeszthető?
Igen, szokatlanul a csapadékhoz{0}}edzett nikkelötvözet esetében, mivel az öregedési reakciója lassú. Használjon ERNiFeCr-2 töltőanyagot; hegesztése lágyított állapotban, majd öregítés után közel -nem nemesfém hegesztési szilárdság elérése érdekében.
K: Milyen szabványok vonatkoznak az Inconel 718-ra?
ASTM B637 (rúd és kovácsolt termékek), ASTM B670 (lemez), AMS 5662/5663/5664 (repülési feltételek), valamint NACE MR0175/ISO 15156 és API 6A CRA változatok olajhoz és gázhoz.
K: Használható az Inconel 718 savanyú szolgáltatásban?
Igen, a 718 azon kevés nagyszilárdságú ötvözetek egyike, amelyek a NACE MR0175/ISO 15156-ban szerepelnek savanyú környezetben, keménységi határértékekkel, amelyeket a tanúsítványon kell ellenőrizni.
