Inconel 718 je redka nikljeva zlitina, katere moč ne obstaja, dokler je toplotna obdelava ne ustvari. V žarjenem stanju je material razreda skromnih 1000 MPa-; po dvo-stopenjski precipitacijski obdelavi doseže minimalno natezno trdnost 1270 MPa z izkoristkom nad 1030 MPa in ta razlika je glavni razlog, da je zlitina navedena v rotacijskih strojih in tlačni opremi.
Kaj je Inconel 718
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)je precipitacijsko-kalivna zlitina niklja-kroma-železa, utrjena z dvema intermetalnima fazama: gama dvojno-prime (g″, Ni3Nb) kot primarno utrjevalno fazo in gama prima (g′, Ni3(Al,Ti)) kot sekundarno fazo.
Zlitina je nenavadna med nikljevimi superzlitinami, saj je njen-odziv pri staranju počasen, kar je ravno tisto, zaradi česar je varljiva brez razpok, ki pestijo hitro-starajoče se zlitine, kot je X-750. Ohranja visoko trdnost pri kriogenih temperaturah do približno 650 stopinj (1200 stopinj F), kar je delovna ovojnica, ki jo večina podatkovnih listov navaja za dolgoročno uporabo.
| Postavka | Vrednost |
|---|---|
| številka UNS | N07718 |
| EN / delovna številka | 2.4668 |
| Splošna imena | Inconel 718, zlitina 718, nikelj 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN stenografija) |
| družina | Ni-Cr-Fe-Nb-Mo, ki se utrjuje z padavinami- |
| Mehanizem za krepitev | g″ (Ni3Nb) primarni + g′ (Ni3(Al,Ti)) sekundarni |
| Gostota | 8,19 g/cm3 (0,296 lb/in3) |
| Območje taljenja | 1320–1390 stopinj (2410–2540 stopinj F) |
| Uporaben obseg storitev | -250 stopinj do +650 stopinj dolgoročno |
Kemična sestava
Spodnja sestava je standardna sprejemljiva ovojnica, ki jo uporabljata AMS 5662 / AMS 5663 in ASTM B637 za palice in odkovke. Niobij je odločilni element: med staranjem tvori dvojno-prime oborino Ni3Nb gama, njegov obseg pa je strogo nadzorovan, ker premalo niobija zmanjša odziv strjevanja, medtem ko preveč spodbuja segregacijo in Lavesovo fazo. Železo tu ni nečistoča, ampak namerno uravnotežen element, ki upočasni odziv staranja in izboljša izdelljivost.
| Element | Najmanj (%) | največ (%) | Vloga |
|---|---|---|---|
| Nikelj + kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Osnovna matrica; visoka{0}}temperaturna trdnost |
| Krom (Cr) | 17.0 | 21.0 | Odpornost proti oksidaciji in koroziji |
| Železo (Fe) | Ravnovesje | - | Matrično ravnotežje; upočasnjuje odziv staranja za varljivost |
| Niobij + tantal (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Oblike g″; primarni utrjevalni element |
| molibden (Mo) | 2.80 | 3.30 | Trdna{0}}okrepitev rešitve |
| Titan (Ti) | 0.65 | 1.15 | Oblike g′; ko-obarjalnik |
| Aluminij (Al) | 0.20 | 0.80 | Oblike g′; ko-obarjalnik |
| kobalt (co) | - | 1.00 | Omejitev nečistoč v večini specifikacij |
| Ogljik (C) | - | 0.08 | Ohranjajte nizko, da preprečite krhkost karbida |
| Mangan (Mn) | - | 0.35 | Nadzor nečistoč |
| Silicij (Si) | - | 0.35 | Nadzor nečistoč |
| fosfor (P) | - | 0.015 | Nadzor nečistoč |
| Žveplo (S) | - | 0.015 | Nadzor nečistoč; kritičen za vročo obdelavo |
| Baker (Cu) | - | 0.30 | Omejitev nečistoč |
| Bor (B) | - | 0.006 | Mikro-zlitina za-mejno trdnost zrn |
Mehanizem obarjanja: Zakaj toplotna obdelava ustvari trdnost
V žarjenem stanju je Inconel 718 trdna-zlitina z zmerno trdnostjo, približno 1030 MPa najmanjša natezna trdnost v stanju AMS 5662.
Precipitacijska toplotna obdelava dvigne zlitino na najmanjšo natezno trdnost 185 ksi (1276 MPa), ker prisili, da se v mikrostrukturi zgodita dve stvari: atomi niobija, titana in aluminija, ki so po obdelavi raztopine raztopljeni v matrici, pridejo iz raztopine kot delci Ni3Nb in Ni3(Al,Ti) v nanometrskem- obsegu; in ti delci zaskočijo dislokacijsko gibanje, ki bi sicer omogočilo plastično deformacijo.
Dvo{0}}stopenjski cikel staranja obstaja, ker se obe fazi odzivata pri različnih temperaturah: prva stopnja pri 1325 stopinjah F nastane jedro faze g″, druga stopnja pri 1150 stopinjah F pa pusti, da zraste do velikosti, ki daje optimalno ravnovesje trdnosti-žilavosti. Če preskočite ali skrajšate kateri koli korak, ostane zlitina premalo-utrjena, zato so zapisi toplotne-obdelave pomembnejši za 718 kot za skoraj katero koli drugo nikljevo zlitino.
Pogoji dostave: AMS 5662, AMS 5663 in AMS 5664
Trije pogoji AMS prevladujejo pri nabavi palic, odkovkov in cevi Inconel 718. Gre za isto kemijo; razlika je v celoti v stanju toplotne-obdelave in vsak ima drugačno nalogo v dobavni verigi.
| Specifikacija | Pogoj | Najmanjše lastnosti (sobna temp.) | Tipična uporaba v dobavni verigi |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Raztopina obdelana (žarjena) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Surovine za strojno obdelavo; dovolj mehka, da jo zlahka režemo |
| AMS 5663 | Raztopina obdelana + obarjanje utrjeno | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12 % min, RA 15 % min | Na servis-pripravljena vrtljiva strojna oprema in tlačni deli |
| AMS 5664 | Višja-trdnost hladno-obdelana + starana različica | Po trdnosti presega AMS 5663 | Pritrdilni elementi in deli, ki potrebujejo največjo moč |
Za cevovode in tlačno opremo je logika nabave: naročite AMS 5662, ko je treba del najprej strojno obdelati ali upogniti in kasneje utrditi, in naročite AMS 5663, ko je del dostavljen v končnem stanju.
Pogosta napaka pri nabavi je, da zahtevajo cev AMS 5663 in jo nato strojno obdelajo ali{1}}hladno upogibajo-hišno, kar-otrdi in lahko popači del, ki je bil že pri polni moči; pravilna pot za strojno obdelane-iz-surovih delov je AMS 5662, ki mu sledi cikel nadzorovanega staranja.
Pot toplotne obdelave
Standardni cikel izločevalnega utrjevanja po AMS 5663 je dvo-stopenjska obdelava. Obdelava raztopine pred staranjem raztopi utrjevalne elemente in nastavi velikost zrn; koraki staranja nukleirajo in rastejo oborine.
| korak | Temperatura | Čas / Hlajenje | Namen |
|---|---|---|---|
| Žarjenje raztopine | 927–1010 stopinj (1700–1850 stopinj F) | Zadrži glede na velikost odseka, zračno hladen ali hitreje | Raztopi Nb, Ti, Al; nastavite velikost zrn |
| 1. korak staranja | 718 stopinj (1325 stopinj F) | 8 ur | Jedrna g″ (Ni3Nb) faza |
| 2. korak staranja | 621 stopinj (1150 stopinj F) | Peč se ohladi od 1. koraka; skupni čas staranja 18 h; zračno hladen | Zraste g″ in g′ do optimalne velikosti |
Pot 1325/1150 stopinj F je standard AMS. Opomba za proizvajalce: zlitina kaže krčenje za približno 0,0008 in/in po precipitacijskem utrjevanju, zato je treba natančne{4}}strojno obdelane dimenzije nastaviti pred staranjem ali pa krčenje upoštevati v dodatku za obdelavo.
Fizikalni in mehanski podatki
Spodnja tabela združuje fizikalne konstante z reprezentativnim mehanskim obnašanjem pri temperaturi. Najnižje sobne-temperature so pogodbene, povišane-temperaturne številke pa so tipične vrednosti za načrtovanje.
| Lastnina | Vrednost |
|---|---|
| Gostota | 8,19 g/cm3 |
| Modul elastičnosti, sobna temperatura | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Povprečni CTE, 20–300 stopinj | 13.9 µm/m·K |
| Toplotna prevodnost, sobna temperatura | 11.4 W/m·K |
| UTS, žarjeno (AMS 5662 min) | 1034 MPa |
| UTS, starano (AMS 5663 min) | 1276 MPa |
| YS, starano (AMS 5663 min) | 1034 MPa |
| Raztezek, staran (AMS 5663 min) | 12% |
| Trdota, starana (tipična) | 331 HBW min (približno 36 HRC) |
Visoka-temperatura in kriogeno obnašanje
Ista padavinska struktura, ki daje modelu 718 trdnost pri sobni-temperaturi, je stabilna do približno 650 stopinj, zato zlitina ohranja uporabno natezno trdnost in trdnost lezenja v območju turbine in vrtine. Tipične starane lastnosti pri 650 stopinjah še vedno kažejo natezno trdnost okoli 1100 MPa, odpornost-na pretrganje pa je razlog, da je 718 standardna rotirajoča-strojna zlitina.
Na drugem koncu ovojnice avstenitna matrica nima duktilnega-prehoda-v-krhkost, zato se zlitina široko uporablja v kriogenih rezervoarjih in ventilih do temperatur tekočega-vodika. Ta kombinacija, visoka trdnost pri obeh skrajnih temperaturah z vmesno varljivostjo, je razlog, da se nobena druga nikljeva zlitina ne ujema s svojim številom specifikacij v vesoljstvu ter nafti-in-plinu.
Varjenje in izdelava
Inconel 718je varjen z ustreznim polnilom na osnovi niklja-v razredu ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), znani družini polnil Inconel 718. Zlitino je mogoče variti v žarjenem ali staranem stanju; počasen odziv na staranje pomeni, da toplotno{6}}območje po varjenju ne poči tako kot hitro starajoče se zlitine.
Pri varjenju v žarjenem stanju in nato staranju zvar razvije velik delež trdnosti osnovne-kovine, zato so zvari običajno zasnovani kot material AMS 5662 in cikel staranja po-varu. Hladno oblikovanje je preprosto v žarjenem stanju; staran material je dovolj močan, da je treba oblikovanje opraviti pred padavinskim utrjevanjem. Opombe o strojni obdelavi odsevajo druge nikljeve zlitine: toga nastavitev, pozitivni pomik in ostra orodja, da se izognete utrjevanju.
Standardi in obrazci izdelkov
| obrazec | Veljavni standard | Tipičen obseg |
|---|---|---|
| Palica, palica, žica | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Premer 6–300 mm |
| Brezšivne cevi in cevi | AMS 5662-pot, po specifikaciji projekta | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Plošča, list, trak | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Debelina 0,5–100 mm |
| Odkovki in prstani | ASTM B637 | Na risbo |
| Pritrdilni elementi | Različice AMS 5662/5663 + NACE MR0175 | Na risbo |
Aplikacije
- Letalstvo: turbinski diski, kompresorske lopatice, motorne gredi, ohišja in pritrdilni elementi
- Raketni motorji: turbočrpalke, ohišja, potisne komponente
- Nafta in plin: orodja za vrtine, ohišja MWD/LWD, gredi črpalk, varnostni ventili, komponente ustja vrtine po NACE MR0175 / API 6A CRA
- Kriogeni: rezervoarji za UZP in vodik, ventili, cevi za prenos
- Jedrska energija: notranjost reaktorja in komponente-krmilne palice
- Industrija: visoko{0}}temperaturne vzmeti, pritrdilni elementi, matrice in orodja
Pogoste napake pri javnih naročilih
- Naročanje cevi AMS 5663 in strojna obdelava-v hiši, izguba postaranega stanja na obdelani površini
- Ob predpostavki, da so vsi certifikati 718 enaki: stanje (žarjeno proti staranju) mora biti navedeno na naročilnici
- Preskok drugega koraka staranja pri 1150 stopinjah F, zaradi česar je zlitina premalo-utrjena
- Zanemarjanje 0,0008 in/in starajočega krčenja v natančnih dimenzijah
- Uporaba polnila razreda 625 na 718, ki spremeni kemijo kovine zvara in zmanjša starano trdnost
pogosta vprašanja
V: Kakšna je razlika med AMS 5662 in AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 je raztopina-žarjenega stanja z najmanjšo natezno trdnostjo približno 1034 MPa; AMS 5663 je izpadanje iz istega materiala,-kaljeno na minimalno natezno trdnost 1276 MPa. Naročilo 5662 za strojno obdelavo in oblikovanje, nato staranje; naročilo 5663 za dele,-pripravljene na servis.
V: Kako je Inconel 718 utrjen?
Z dvo-stopenjskim staranjem: 8 ur pri 718 stopinjah (1325 stopinj F), nato se peč ohladi na 621 stopinj (1150 stopinj F) za skupni čas staranja 18 ur, nato ohladi na zraku. Obdelava precipitira faze Ni3Nb (g″) in Ni3(Al,Ti) (g′), ki pritrjujejo dislokacije.
V: Kakšno temperaturo lahko prenese Inconel 718?
Dolgo{0}}trajna storitev do približno 650 stopinj (1200 stopinj F), z dobro kriogeno zmogljivostjo do -250 stopinj. Nad 650 stopinj g″ faza preseže in moč pade.
V: Ali je Inconel 718 mogoče variti?
Da, nenavadno za izločno{0}}zlitino niklja, ker je njen odziv na staranje počasen. Uporabite polnilo ERNiFeCr-2; varjenje v žarjenem stanju in staranje zatem za skoraj -trdnost zvara osnovne kovine.
V: Kateri standardi pokrivajo Inconel 718?
ASTM B637 (palice in odkovki), ASTM B670 (plošča), AMS 5662/5663/5664 (vesoljski pogoji), plus različice NACE MR0175/ISO 15156 in API 6A CRA za nafto in plin.
V: Ali se Inconel 718 lahko uporablja v kislih izdelkih?
Da, 718 je ena redkih visoko{1}}trdnih zlitin, navedenih v NACE MR0175/ISO 15156 za kisla okolja, z mejami trdote, ki morajo biti potrjene na certifikatu
