Το Inconel 718 είναι το σπάνιο κράμα νικελίου του οποίου η αντοχή δεν υπάρχει μέχρι να το δημιουργήσει ο θερμικός επεξεργαστής. Σε κατάσταση ανόπτησης είναι ένα μέτριο υλικό κατηγορίας 1000 MPa-. Μετά την επεξεργασία κατακρήμνισης δύο-βημάτων φτάνει τα 1270 MPa ελάχιστης εφελκυσμού με απόδοση άνω των 1030 MPa και αυτή η διαφορά είναι ολόκληρος ο λόγος που το κράμα προσδιορίζεται σε περιστρεφόμενα μηχανήματα και εξοπλισμό υπό πίεση.
Τι είναι το Inconel 718
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)είναι ένα-σκληρυνόμενο νικέλιο-κράμα σιδήρου-χρώμιο-καθίζησης που ενισχύεται από δύο διαμεταλλικές φάσεις: γάμμα διπλό-πρώτο (g″, Ni3Nb) ως κύρια φάση σκλήρυνσης και γάμμα πρωταρχικό (g′, Ni3(Al,Ti) ως δευτερεύουσα φάση.
Το κράμα είναι ασυνήθιστο μεταξύ των υπερκραμάτων νικελίου, καθώς η απόκρισή του στη σκλήρυνση της ηλικίας-του είναι αργή, κάτι που το καθιστά συγκολλήσιμο χωρίς το ράγισμα που μαστίζει τα κράματα γρήγορης-γήρανσης όπως το X-750. Διατηρεί υψηλή αντοχή από κρυογονικές θερμοκρασίες έως περίπου 650 βαθμούς (1200 βαθμοί F), που είναι ο φάκελος εργασίας που αναφέρουν τα περισσότερα φύλλα δεδομένων για μακροχρόνια εξυπηρέτηση.
| Είδος | Αξία |
|---|---|
| Αριθμός UNS | N07718 |
| EL / Αριθμός Werkstoff | 2.4668 |
| Κοινά ονόματα | Inconel 718, Alloy 718, Nickel 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN συντομογραφία) |
| Οικογένεια | Κατακρήμνιση-σκληρυνόμενο Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| Μηχανισμός ενίσχυσης | g″ (Ni3Nb) πρωτεύον + g′ (Ni3(Al,Ti)) δευτερεύον |
| Πυκνότητα | 8,19 g/cm3 (0,296 lb/in3) |
| Εύρος τήξης | 1320–1390 μοίρες (2410–2540 βαθμοί F) |
| Χρήσιμο εύρος υπηρεσιών | -250 μοίρες έως +650 μοίρες μακροπρόθεσμα |
Χημική Σύνθεση
Η παρακάτω σύνθεση είναι ο τυπικός φάκελος αποδοχής που χρησιμοποιείται από τα AMS 5662 / AMS 5663 και ASTM B637 για ράβδους και σφυρηλάτηση. Το νιόβιο είναι το καθοριστικό στοιχείο: σχηματίζει το διπλό-πρώτο ίζημα Ni3Nb γάμμα κατά τη γήρανση και το εύρος του ελέγχεται αυστηρά επειδή πολύ λίγο νιόβιο μειώνει την απόκριση σκλήρυνσης ενώ η υπερβολική ποσότητα προάγει τον διαχωρισμό και τη φάση Laves. Ο σίδηρος δεν είναι μια ακαθαρσία εδώ, αλλά ένα στοιχείο σκόπιμης ισορροπίας που επιβραδύνει την απόκριση της γήρανσης και βελτιώνει την ικανότητα κατασκευής.
| Στοιχείο | Ελάχ. (%) | Μέγιστο (%) | Ρόλος |
|---|---|---|---|
| Νικέλιο + Κοβάλτιο (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Βασικός πίνακας; αντοχή σε υψηλή- θερμοκρασία |
| Chromium (Cr) | 17.0 | 21.0 | Αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση |
| Σίδηρος (Fe) | Ισορροπία | - | Ισοζύγιο μήτρας; επιβραδύνει την απόκριση γήρανσης για συγκολλησιμότητα |
| Νιόβιο + ταντάλιο (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Έντυπα g″; το κύριο στοιχείο σκλήρυνσης |
| Μολυβδαίνιο (Mo) | 2.80 | 3.30 | Στερεά-ενίσχυση λύσεων |
| Τιτάνιο (Ti) | 0.65 | 1.15 | Μορφές g′; συν-καταβυθιστής |
| Αλουμίνιο (Al) | 0.20 | 0.80 | Μορφές g′; συν-καταβυθιστής |
| Κοβάλτιο (Co) | - | 1.00 | Όριο ακαθαρσίας στις περισσότερες προδιαγραφές |
| Άνθρακας (C) | - | 0.08 | Διατηρείται σε χαμηλά επίπεδα για να αποφευχθεί η ευθραυστότητα του καρβιδίου |
| Μαγγάνιο (Mn) | - | 0.35 | Έλεγχος ακαθαρσιών |
| Πυρίτιο (Si) | - | 0.35 | Έλεγχος ακαθαρσιών |
| Φώσφορος (P) | - | 0.015 | Έλεγχος ακαθαρσιών |
| Θείο (S) | - | 0.015 | Έλεγχος ακαθαρσιών; κρίσιμο για θερμή εργασιμότητα |
| Χαλκός (Cu) | - | 0.30 | Όριο ακαθαρσίας |
| Βόριο (Β) | - | 0.006 | Μικρο-κράμα για κόκκους-οριακή αντοχή |
Ο μηχανισμός βροχόπτωσης: Γιατί η θερμική επεξεργασία δημιουργεί τη δύναμη
Σε κατάσταση ανόπτησης, το Inconel 718 είναι ένα στερεό-κράμα διαλυμάτων με μέτρια αντοχή, ελάχιστη εφελκυσμό περίπου 1030 MPa στην κατάσταση AMS 5662.
Η θερμική επεξεργασία καθίζησης οδηγεί το κράμα σε ελάχιστη εφελκυσμό 185 ksi (1276 MPa), επειδή αναγκάζει δύο πράγματα να συμβούν στη μικροδομή: τα άτομα νιοβίου, τιτανίου και αλουμινίου, τα οποία διαλύονται στη μήτρα μετά την επεξεργασία του διαλύματος, βγαίνουν από το διάλυμα ως σωματίδια νανομέτρου-κλίμακας Ni3Nb και Ni3,T; και αυτά τα σωματίδια καρφιτσώνουν την κίνηση εξάρθρωσης που διαφορετικά θα επέτρεπε την πλαστική παραμόρφωση.
Ο κύκλος γήρανσης δύο-βημάτων υπάρχει επειδή οι δύο φάσεις ανταποκρίνονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες: το πρώτο βήμα στους 1325 βαθμούς F πυρηνώνει τη φάση g″ και το δεύτερο στους 1150 βαθμούς F την αφήνει να μεγαλώσει στο μέγεθος που δίνει τη βέλτιστη αντοχή-ισορροπία σκληρότητας. Η παράλειψη ή η βράχυνση οποιουδήποτε βήματος αφήνει το κράμα υπό-σκληρυντικό, γι' αυτό τα αρχεία θερμικής-επεξεργασίας έχουν μεγαλύτερη σημασία για το 718 παρά για σχεδόν οποιοδήποτε άλλο κράμα νικελίου.
Όροι παράδοσης: AMS 5662, AMS 5663 και AMS 5664
Τρεις όροι AMS κυριαρχούν στην προμήθεια ράβδων, σφυρηλάτησης και σωλήνων Inconel 718. Είναι η ίδια χημεία. η διαφορά έγκειται αποκλειστικά στην κατάσταση θερμικής-επεξεργασίας και το καθένα έχει διαφορετική δουλειά στην αλυσίδα εφοδιασμού.
| Προσδιορισμός | Κατάσταση | Ελάχιστες ιδιότητες (θερμοκρασία δωματίου) | Τυπική χρήση στην Εφοδιαστική Αλυσίδα |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Επεξεργασμένο διάλυμα (ανοπτημένο) | UTS 1034 MPa (150 ksi) λεπτά, YS 517 MPa (75 ksi) λεπτά | Πρώτες ύλες για μηχανική κατεργασία. αρκετά μαλακό για να κόβεται εύκολα |
| AMS 5663 | Επεξεργασμένο διάλυμα + σκληρυνθεί με καθίζηση | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12% min, RA 15% min | Σέρβιρε-έτοιμα περιστρεφόμενα εξαρτήματα υλικού και πίεσης |
| AMS 5664 | Υψηλότερη-δύναμη σε κρύο-εργασμένο + παλαιότερη παραλλαγή | Υπερβαίνει το AMS 5663 σε ισχύ | Συνδετήρες και εξαρτήματα που χρειάζονται μέγιστη αντοχή |
Για τον εξοπλισμό σωληνώσεων και υπό πίεση, η λογική προμήθειας είναι: παραγγείλετε AMS 5662 όταν το εξάρτημα πρέπει πρώτα να κατεργαστεί ή να λυγίσει και να σκληρυνθεί αργότερα, και να παραγγείλετε AMS 5663 όταν το εξάρτημα παραδοθεί στην τελική κατάσταση.
Ένα συνηθισμένο σφάλμα προμήθειας είναι να ζητάτε σωλήνα AMS 5663 και, στη συνέχεια, να τον κατεργάζετε ή να τον κάμπτετε εν ψυχρώ-στο σπίτι, το οποίο λειτουργεί-σκληραίνει και μπορεί να παραμορφώσει ένα τμήμα που ήταν ήδη σε πλήρη αντοχή. η σωστή διαδρομή για κατεργασμένα-από-ακατέργαστα εξαρτήματα είναι το AMS 5662 που ακολουθείται από έναν ελεγχόμενο κύκλο γήρανσης.
Διαδρομή Θερμικής Επεξεργασίας
Ο τυπικός κύκλος σκλήρυνσης καθίζησης ανά AMS 5663 είναι μια επεξεργασία δύο- σταδίων. Η επεξεργασία διαλύματος πριν από τη γήρανση διαλύει τα σκληρυντικά στοιχεία και καθορίζει το μέγεθος των κόκκων. τα βήματα γήρανσης πυρήνωνται και αναπτύσσονται τα ιζήματα.
| Βήμα | Θερμοκρασία | Χρόνος / Ψύξη | Σκοπός |
|---|---|---|---|
| ανόπτηση διαλύματος | 927–1010 μοίρες (1700–1850 βαθμοί F) | Διατήρηση ανά μέγεθος τμήματος, ψύξη αέρα ή ταχύτερη | Διαλύονται Nb, Ti, Al; καθορισμένο μέγεθος κόκκου |
| Βήμα γήρανσης 1 | 718 μοίρες (1325 βαθμοί F) | 8 ώρες | Πυρηνική φάση g″ (Ni3Nb). |
| Βήμα γήρανσης 2 | 621 μοίρες (1150 μοίρες F) | Ψύξη φούρνου από το βήμα 1. συνολικός χρόνος παλαίωσης 18 h. δροσερό αέρα | Μεγαλώστε τα g″ και g′ στο βέλτιστο μέγεθος |
Η διαδρομή 1325/1150 μοιρών F είναι το πρότυπο AMS. Μια σημείωση για τους κατασκευαστές: το κράμα παρουσιάζει συστολή περίπου 0,0008 in/in μετά τη σκλήρυνση με καθίζηση, επομένως οι διαστάσεις με ακρίβεια-θα πρέπει να ρυθμιστούν πριν από τη γήρανση ή η συστολή να ληφθεί υπόψη στο περιθώριο μηχανικής κατεργασίας.
Φυσικά και Μηχανικά Δεδομένα
Ο παρακάτω πίνακας συνδυάζει τις φυσικές σταθερές με αντιπροσωπευτική μηχανική συμπεριφορά στη θερμοκρασία. Οι ελάχιστες-θερμοκρασίες δωματίου είναι συμβατικές, οι ανυψωμένες- τιμές θερμοκρασίας είναι τυπικές τιμές για καθοδήγηση σχεδιασμού.
| Ιδιοκτησία | Αξία |
|---|---|
| Πυκνότητα | 8,19 g/cm3 |
| Μέτρο ελαστικότητας, θερμοκρασία δωματίου | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Μέση CTE, 20–300 μοίρες | 13.9 µm/m·K |
| Θερμική αγωγιμότητα, θερμοκρασία δωματίου | 11.4 W/m·K |
| UTS, ανόπτηση (AMS 5662 λεπτά) | 1034 MPa |
| UTS, ηλικίας (AMS 5663 λεπτά) | 1276 MPa |
| YS, ηλικίας (AMS 5663 λεπτά) | 1034 MPa |
| Επιμήκυνση, παλαίωσης (AMS 5663 λεπτά) | 12% |
| Σκληρότητα, παλαιωμένη (τυπική) | 331 HBW λεπτά (περίπου 36 HRC) |
Υψηλή-Θερμοκρασία και κρυογονική συμπεριφορά
Η ίδια δομή κατακρήμνισης που δίνει στο 718 αντοχή σε θερμοκρασία δωματίου-είναι σταθερή στους 650 βαθμούς περίπου, γι' αυτό το κράμα διατηρεί χρησιμοποιήσιμη αντοχή εφελκυσμού και ερπυσμού στο εύρος της τουρμπίνας και της κάτω οπής. Οι τυπικές ιδιότητες παλαίωσης στις 650 μοίρες εξακολουθούν να παρουσιάζουν εφελκυσμό περίπου 1100 MPa και η απόδοση θραύσης σε στρες-είναι ο λόγος που το 718 είναι το τυπικό περιστρεφόμενο-κράμα υλικού.
Στο άλλο άκρο του περιβλήματος, η ωστενιτική μήτρα δεν έχει όλκιμο-προς-μετάπτωση, επομένως το κράμα χρησιμοποιείται ευρέως σε κρυογονικές δεξαμενές και βαλβίδες μέχρι τις θερμοκρασίες υγρού-υδρογόνου. Αυτός ο συνδυασμός, υψηλή αντοχή και στις δύο ακραίες θερμοκρασίες με δυνατότητα συγκόλλησης ενδιάμεσα, είναι ο λόγος που κανένα άλλο κράμα νικελίου δεν ταιριάζει με τις προδιαγραφές του στην αεροδιαστημική και το πετρέλαιο-και-αέριο.
Συγκόλληση και Κατασκευή
Inconel 718είναι συγκολλημένο με αντίστοιχο υλικό πλήρωσης νικελίου-στην κατηγορίας ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), τη γνωστή οικογένεια πληρωτικών Inconel 718. Το κράμα μπορεί να συγκολληθεί είτε σε ανόπτηση είτε σε παλαιωμένη κατάσταση. η αργή απόκριση γήρανσης σημαίνει ότι η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-δεν ραγίζει μετά τη συγκόλληση όπως κάνουν τα κράματα ταχείας γήρανσης.
Όταν συγκολληθεί σε κατάσταση ανόπτησης και στη συνέχεια παλαιωθεί, το μέταλλο συγκόλλησης αναπτύσσει μεγάλο μερίδιο της αντοχής του βασικού μετάλλου-, γι' αυτό και οι συγκολλήσεις σχεδιάζονται συνήθως ως υλικό AMS 5662 συν έναν κύκλο γήρανσης μετά την-συγκόλληση. Η ψυχρή διαμόρφωση είναι απλή στην κατάσταση ανόπτησης. Το παλαιωμένο υλικό είναι αρκετά ισχυρό ώστε ο σχηματισμός πρέπει να γίνει πριν από τη σκλήρυνση με καθίζηση. Οι σημειώσεις κατεργασίας αντικατοπτρίζουν τα άλλα κράματα νικελίου: άκαμπτη ρύθμιση, θετική τροφοδοσία και αιχμηρά εργαλεία για την αποφυγή της σκλήρυνσης.
Πρότυπα και Έντυπα Προϊόντων
| Μορφή | Κυβερνητικό Πρότυπο | Τυπικό εύρος |
|---|---|---|
| Μπάρα, ράβδος, σύρμα | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Διάμετρος 6–300 mm |
| Σωλήνας και σωλήνας χωρίς ραφή | AMS 5662-route, ανά προδιαγραφή έργου | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Πιάτο, φύλλο, λωρίδα | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Πάχος 0,5–100 mm |
| Σφυρήλατα και δαχτυλίδια | ASTM B637 | Ανά σχέδιο |
| Συνδετήρες | AMS 5662/5663 + παραλλαγές NACE MR0175 | Ανά σχέδιο |
Εφαρμογές
- Αεροδιαστημική: δίσκοι στροβίλων, πτερύγια συμπιεστή, άξονες κινητήρα, περιβλήματα και συνδετήρες
- Πυραυλοκινητήρες: στροβιλοάντλιες, περιβλήματα, ωστικά εξαρτήματα
- Λάδι και αέριο: εργαλεία κάτω οπών, περιβλήματα MWD/LWD, άξονες αντλιών, βαλβίδες ασφαλείας, εξαρτήματα κεφαλής φρέατος ανά NACE MR0175 / API 6A CRA
- Cryogenic: Δεξαμενές LNG και υδρογόνου, βαλβίδες, σωληνώσεις μεταφοράς
- Πυρηνικά: εσωτερικά του αντιδραστήρα και εξαρτήματα ράβδων ελέγχου-
- Βιομηχανικά: ελατήρια υψηλής-θερμοκρασίας, συνδετήρες, μήτρες και εργαλεία
Συνήθη λάθη στις προμήθειες
- Παραγγελία σωλήνα AMS 5663 και κατεργασία του στο σπίτι-, χάνοντας την παλαιωμένη κατάσταση στην κατεργασμένη επιφάνεια
- Υποθέτοντας ότι και τα 718 πιστοποιητικά είναι τα ίδια: η συνθήκη (ανοπτημένη έναντι ηλικίας) πρέπει να αναφέρεται στο PO
- Παράλειψη του δεύτερου βήματος γήρανσης 1150 βαθμών F, που αφήνει το κράμα κάτω-σκληρό
- Αγνοώντας τη συστολή γήρανσης 0,0008 in/in σε διαστάσεις ακριβείας
- Χρησιμοποιώντας ένα πληρωτικό 625 κλάσης στο 718, το οποίο αλλάζει τη χημεία του μετάλλου συγκόλλησης και μειώνει τη γήρανση της αντοχής
FAQ
Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του AMS 5662 και του AMS 5663 Inconel 718;
Το AMS 5662 είναι η κατάσταση ανόπτησης σε λύση-με ελάχιστο εφελκυσμό περίπου 1034 MPa. Το AMS 5663 είναι η ίδια κατακρήμνιση υλικού-που έχει σκληρυνθεί στα 1276 MPa ελάχιστης εφελκυσμού. Παραγγελία 5662 για μηχανική κατεργασία και μορφοποίηση, μετά παλαίωση. παραγγελία 5663 για έτοιμα ανταλλακτικά-.
Ε: Πώς σκληρύνεται το Inconel 718;
Σε ηλικία δύο-βημάτων: 8 ώρες στους 718 βαθμούς (1325 βαθμοί F), στη συνέχεια ψύξτε τον φούρνο στους 621 βαθμούς (1150 βαθμούς F) για συνολικό χρόνο παλαίωσης 18 ωρών και μετά ψύξτε στον αέρα. Η επεξεργασία καθιζάνει τις φάσεις Ni3Nb (g″) και Ni3(Al,Ti) (g′) που καρφιτσώνουν τις εξαρθρώσεις.
Ε: Ποια θερμοκρασία μπορεί να αντέξει το Inconel 718;
Μακροχρόνια-υπηρεσία σε περίπου 650 μοίρες (1200 βαθμούς F), με καλή κρυογονική απόδοση έως -250 μοίρες . Πάνω από 650 μοίρες η φάση g″ υπερβαίνει και η αντοχή πέφτει.
Ε: Είναι το Inconel 718 συγκολλήσιμο;
Ναι, αυτό είναι ασυνήθιστα για ένα κράμα νικελίου-κατακρήμνισης, επειδή η απόκρισή του στη γήρανση είναι αργή. Χρησιμοποιήστε πληρωτικό ERNiFeCr-2. συγκόλληση σε κατάσταση ανόπτησης και γήρανση στη συνέχεια για σχεδόν-δύναμη συγκόλλησης βασικών μετάλλων.
Ε: Ποια πρότυπα καλύπτουν το Inconel 718;
ASTM B637 (ράβδος και σφυρηλάτηση), ASTM B670 (πλάκα), AMS 5662/5663/5664 (αεροδιαστημικές συνθήκες), συν NACE MR0175/ISO 15156 και παραλλαγές API 6A CRA για πετρέλαιο και φυσικό αέριο.
Ε: Μπορεί το Inconel 718 να χρησιμοποιηθεί σε ξινό σέρβις;
Ναι, το 718 είναι ένα από τα λίγα κράματα υψηλής- αντοχής που αναφέρονται στο NACE MR0175/ISO 15156 για όξινα περιβάλλοντα, με όρια σκληρότητας που πρέπει να επαληθεύονται στο πιστοποιητικό
