Inconel 718, ısıl işlem tarafından oluşturulana kadar mukavemeti mevcut olmayan nadir nikel alaşımıdır. Tavlanmış durumda, 1000 MPa sınıfı mütevazı bir malzemedir; İki aşamalı çökeltme işleminden sonra 1030 MPa'nın üzerinde verimle 1270 MPa minimum gerilmeye ulaşır ve bu fark, alaşımın dönen makinelerde ve basınçlı ekipmanlarda kullanılmasının tam nedenidir.
Inconel 718 Nedir?
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)iki intermetalik fazla güçlendirilmiş, çökeltilerek sertleştirilebilen bir nikel-krom-demir alaşımıdır: birincil sertleştirme fazı olarak gama çift prime (g″, Ni3Nb) ve ikincil faz olarak gama prime (g′, Ni3(Al,Ti))
Alaşım, yaşlanmayla sertleşme tepkisinin yavaş olması nedeniyle nikel süper alaşımları arasında alışılmadık bir durumdur; bu da onu X-750 gibi hızlı yaşlanan alaşımları rahatsız eden çatlama olmadan kaynaklanabilir kılan şeydir. Çoğu veri sayfasının uzun vadeli hizmet için teklif ettiği çalışma alanı olan yaklaşık 650 dereceye (1200 derece F) kadar kriyojenik sıcaklıklardan yüksek mukavemeti korur.
| Öğe | Değer |
|---|---|
| UNS numarası | N07718 |
| TR / Werkstoff numarası | 2.4668 |
| Ortak isimler | Inconel 718, Alaşım 718, Nikel 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN kısaltması) |
| Aile | Yağışla sertleşebilir Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| Güçlendirme mekanizması | g″ (Ni3Nb) birincil + g′ (Ni3(Al,Ti)) ikincil |
| Yoğunluk | 8,19 g/cm3 (0,296 lb/inç3) |
| Erime aralığı | 1320–1390 derece (2410–2540 derece F) |
| Kullanılabilir servis aralığı | -250 dereceden +650 dereceye kadar uzun vadede |
Kimyasal Bileşim
Aşağıdaki bileşim, çubuklar ve dövme malzemeler için AMS 5662 / AMS 5663 ve ASTM B637 tarafından kullanılan standart kabul zarfıdır. Niyobyum belirleyici elementtir: Yaşlanma sırasında Ni3Nb gama çift üssü çökeltisini oluşturur ve aralığı sıkı bir şekilde kontrol edilir çünkü çok az niyobyum sertleşme tepkisini azaltırken, çok fazlası ayrışmayı ve Laves fazını teşvik eder. Demir burada bir yabancı madde değil, yaşlanma tepkisini yavaşlatan ve işlenebilirliği artıran kasıtlı bir denge unsurudur.
| Öğe | Min (%) | Maksimum (%) | Rol |
|---|---|---|---|
| Nikel + Kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Temel matris; yüksek sıcaklık dayanımı |
| Krom (Cr) | 17.0 | 21.0 | Oksidasyon ve korozyon direnci |
| Demir (Fe) | Denge | - | Matris dengesi; kaynaklanabilirlik için yaşlanma tepkisini yavaşlatır |
| Niyobyum + Tantal (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | g″ formları; birincil sertleştirme elemanı |
| Molibden (Mo) | 2.80 | 3.30 | Katı çözüm güçlendirme |
| Titanyum (Ti) | 0.65 | 1.15 | g' formları; ortak çökeltici |
| Alüminyum (Al) | 0.20 | 0.80 | g' formları; ortak çökeltici |
| Kobalt (Co) | - | 1.00 | Çoğu spesifikasyonda kirlilik sınırı |
| Karbon (C) | - | 0.08 | Karbür gevrekleşmesini önlemek için alçakta tutuldu |
| Manganez (Mn) | - | 0.35 | Safsızlık kontrolü |
| Silikon (Si) | - | 0.35 | Safsızlık kontrolü |
| Fosfor (P) | - | 0.015 | Safsızlık kontrolü |
| Kükürt (S) | - | 0.015 | Safsızlık kontrolü; sıcak işlenebilirlik açısından kritik |
| Bakır (Cu) | - | 0.30 | Safsızlık sınırı |
| Bor (B) | - | 0.006 | Tane sınırı mukavemeti için mikro alaşım |
Yağış Mekanizması: Isıl İşlem Neden Mukavemet Yaratır?
Tavlanmış durumda Inconel 718, AMS 5662 koşulunda yaklaşık 1030 MPa minimum gerilmeye sahip, orta derecede mukavemete sahip bir katı çözelti alaşımıdır.
Çöktürme ısıl işlemi, alaşımı 185 ksi (1276 MPa) minimum gerilmeye çıkarır çünkü mikro yapıda iki şeyin gerçekleşmesini zorlar: çözelti işleminden sonra matriste çözünen niyobyum, titanyum ve alüminyum atomları, nanometre ölçeğinde Ni3Nb ve Ni3(Al,Ti) parçacıkları olarak çözeltiden çıkar; ve bu parçacıklar, aksi takdirde plastik deformasyona izin verecek olan dislokasyon hareketini sabitler.
İki aşamalı yaşlanma döngüsü, iki fazın farklı sıcaklıklarda tepki vermesi nedeniyle mevcuttur: 1325 derece F'deki ilk adım, g" fazını çekirdeklendirir ve 1150 derece F'deki ikincisi, optimum güç-tokluk dengesini verecek boyuta kadar büyümesine izin verir. Her iki adımın atlanması veya kısaltılması alaşımın yeterince sertleşmemesine neden olur, bu nedenle ısıl işlem kayıtları 718 için neredeyse diğer tüm nikel alaşımlarından daha önemlidir.
Teslimat Koşulları: AMS 5662, AMS 5663 ve AMS 5664
Inconel 718 çubuk, dövme ve boru tedarikinde üç AMS koşulu hakimdir. İkisi aynı kimyadır; fark tamamen ısıl işlemden kaynaklanmaktadır ve her birinin tedarik zincirinde farklı bir görevi vardır.
| Şartname | Durum | Minimum Özellikler (oda sıcaklığı) | Tedarik Zincirinde Tipik Kullanım |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Çözeltide işlenmiş (tavlanmış) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Talaşlı imalat için hammadde; kolayca kesilebilecek kadar yumuşak |
| AMS5663 | Çözeltide işlenmiş + çökeltmeyle sertleştirilmiş | UTS 1276 MPa (185 ksi) dk., YS 1034 MPa (150 ksi) dk., EL %12 dk., RA %15 dk. | Servise hazır döner donanım ve basınç parçaları |
| AMS 5664 | Daha yüksek mukavemetli soğuk işlenmiş + yaşlandırılmış varyant | Güç açısından AMS 5663'ü aşar | Maksimum güce ihtiyaç duyan bağlantı elemanları ve parçalar |
Boru ve basınçlı ekipman için tedarik mantığı şu şekildedir: parçanın önce işlenmesi veya bükülmesi ve daha sonra sertleştirilmesi gerektiğinde AMS 5662 sipariş edin ve parça son durumda teslim edildiğinde AMS 5663 sipariş edin.
Yaygın bir kaynak bulma hatası, AMS 5663 borunun istenmesi ve ardından borunun şirket içinde işlenmesi veya soğuk bükülmesidir; bu, zaten tam güçte olan bir parçanın sertleşmesine ve bozulmasına neden olabilir; Ham parçalardan makineyle işlenmiş parçalar için doğru rota AMS 5662 ve ardından kontrollü bir yaşlandırma döngüsüdür.
Isıl İşlem Rotası
AMS 5663'e göre standart çökeltme sertleştirme döngüsü iki aşamalı bir işlemdir. Yaşlandırma öncesi çözelti işlemi sertleştirici elemanları çözer ve tane boyutunu ayarlar; Yaşlanma adımları çökeltileri çekirdeklendirir ve büyütür.
| Adım | Sıcaklık | Süre / Soğutma | Amaç |
|---|---|---|---|
| Çözüm tavlaması | 927–1010 derece (1700–1850 derece F) | Bölüm boyutuna göre tutun, havayla serin veya daha hızlı | Nb, Ti, Al'ı çözün; tane boyutunu ayarla |
| Yaşlanma adımı 1 | 718 derece (1325 derece F) | 8 saat | Çekirdek g″ (Ni3Nb) fazı |
| Yaşlanma adımı 2 | 621 derece (1150 derece F) | Fırın 1. adımdan itibaren soğutulur; toplam yaşlandırma süresi 18 saat; hava serin | G″ ve g′'yi optimum boyuta büyütün |
1325/1150 derece F rotası AMS standardıdır. İmalatçılar için bir not: alaşım çökelme sertleştirmesinden sonra yaklaşık 0,0008 inç/inçlik bir daralma gösterir, bu nedenle hassas işlenmiş boyutlar eskimeden veya işleme toleransında hesaba katılan daralmadan önce ayarlanmalıdır.
Fiziksel ve Mekanik Veriler
Aşağıdaki tablo fiziksel sabitleri sıcaklıktaki temsili mekanik davranışla birleştirir. Minimum oda sıcaklığı değerleri sözleşmeye bağlıdır; yüksek sıcaklık değerleri ise tasarım kılavuzu için tipik değerlerdir.
| Mülk | Değer |
|---|---|
| Yoğunluk | 8,19 gr/cm3 |
| Esneklik modülü, oda sıcaklığı | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Ortalama CTE, 20–300 derece | 13.9 µm/m·K |
| Isı iletkenliği, oda sıcaklığı | 11.4 W/m·K |
| UTS, tavlanmış (AMS 5662 dk) | 1034 MPa |
| UTS, eski (AMS 5663 dk) | 1276 MPa |
| YS, yaşlı (AMS 5663 dk) | 1034 MPa |
| Uzama, eskitilmiş (AMS 5663 dk) | 12% |
| Sertlik, eskimiş (tipik) | 331 HBW dk. (yaklaşık 36 HRC) |
Yüksek Sıcaklık ve Kriyojenik Davranış
718'e oda sıcaklığındaki dayanımını veren çökeltme yapısı kabaca 650 dereceye kadar stabildir, bu nedenle alaşım türbin ve kuyu içi aralığında kullanılabilir çekme ve sürünme dayanımını korur. 650 derecede tipik eskitilmiş özellikler hala 1100 MPa civarında gerilme gösterir ve 718'in standart dönen donanım alaşımı olmasının nedeni gerilim-kopma performansıdır.
Zarfın diğer ucunda, östenitik matrisin sünek-kırılgan geçişi yoktur, bu nedenle alaşım, kriyojenik tanklarda ve valflerde sıvı-hidrojen sıcaklıklarına kadar yaygın olarak kullanılır. Her iki aşırı sıcaklıkta da yüksek mukavemet ve aradaki kaynaklanabilirlik özelliğinden oluşan bu kombinasyon, havacılık ve petrol ve gaz sektörlerinde başka hiçbir nikel alaşımının spesifikasyon değerlerine uymamasının nedenidir.
Kaynak ve İmalat
İnkonel 718tanıdık Inconel 718 dolgu ailesi olan ERNiFeCr-2 sınıfından (AWS A5.14) eşleşen nikel bazlı dolgu ile kaynaklanmıştır. Alaşım tavlanmış veya eskimiş durumda kaynak yapılabilir; Yavaş yaşlanma tepkisi, ısıdan etkilenen bölgenin hızlı yaşlanan alaşımların yaptığı gibi kaynak sonrasında çatlamaması anlamına gelir.
Tavlanmış durumda kaynak yapıldığında ve daha sonra yaşlandırıldığında kaynak metali, ana metal mukavemetinin büyük bir kısmını geliştirir, bu nedenle kaynaklar normalde AMS 5662 malzemesi artı kaynak sonrası yaşlandırma döngüsü olarak tasarlanır. Tavlanmış durumda soğuk şekillendirme basittir; Yaşlandırılmış malzeme, şekillendirmenin çökelme sertleşmesinden önce yapılmasına yetecek kadar güçlüdür. İşleme notları diğer nikel alaşımlarını yansıtır: sert kurulum, pozitif ilerleme ve iş sertleşmesini önlemek için keskin aletler.
Standartlar ve Ürün Formları
| Biçim | Geçerli Standart | Tipik Aralık |
|---|---|---|
| Çubuk, çubuk, tel | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Çap 6–300 mm |
| Dikişsiz boru ve tüp | AMS 5662 rotası, proje spesifikasyonuna göre | Dış Çap 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Plaka, levha, şerit | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Kalınlık 0,5–100 mm |
| Dövmeler ve halkalar | ASTM B637 | Çizim başına |
| Bağlantı Elemanları | AMS 5662/5663 + NACE MR0175 çeşitleri | Çizim başına |
Uygulamalar
- Havacılık: türbin diskleri, kompresör kanatları, motor milleri, mahfazalar ve bağlantı elemanları
- Roket motorları: turbo pompalar, muhafazalar, itme bileşenleri
- Petrol ve gaz: NACE MR0175 / API 6A CRA'ya göre kuyu başı araçları, MWD/LWD muhafazaları, pompa milleri, emniyet valfleri, kuyu başı bileşenleri
- Kriyojenik: LNG ve hidrojen tankları, vanalar, transfer boruları
- Nükleer: reaktörün iç kısımları ve kontrol çubuğu bileşenleri
- Endüstriyel: yüksek sıcaklık yayları, bağlantı elemanları, kalıplar ve aletler
Yaygın Tedarik Hataları
- AMS 5663 borunun sipariş edilmesi ve kendi bünyemizde işlenmesi, işlenen yüzeydeki eskimiş durumun kaybolması
- Tüm 718 sertifikalarının aynı olduğunu varsayarsak: durum (tavlanmış veya eskimiş) PO'da belirtilmelidir
- Alaşımın yeterince sertleşmemesine neden olan 1150 derece F ikinci yaşlandırma adımının atlanması
- Hassas boyutlarda 0,0008 inç/inç yaşlanma daralmasının göz ardı edilmesi
- 718'de kaynak metali kimyasını değiştiren ve eskimiş mukavemeti azaltan 625 sınıfı dolgu maddesinin kullanılması
SSS
S: AMS 5662 ile AMS 5663 Inconel 718 arasındaki fark nedir?
AMS 5662, kabaca 1034 MPa minimum gerilmeye sahip, çözeltiyle tavlanmış durumdur; AMS 5663, 1276 MPa minimum gerilmeye kadar çökeltmeyle sertleştirilmiş aynı malzemedir. İşleme ve şekillendirme için 5662 sipariş edin, ardından olgunlaştırın; Servise hazır parçalar için 5663'ü sipariş edin.
S: Inconel 718 nasıl sertleştirilir?
İki aşamalı yaşlandırmayla: 718 derecede (1325 derece F) 8 saat, ardından toplam 18 saatlik yaşlandırma süresi için fırında 621 dereceye (1150 derece F) soğutulur, ardından havayla soğutulur. Tedavi, dislokasyonları sabitleyen Ni3Nb (g″) ve Ni3(Al,Ti) (g′) fazlarını çökeltir.
S: Inconel 718 hangi sıcaklığa dayanabilir?
-250 dereceye kadar iyi kriyojenik performansla yaklaşık 650 dereceye (1200 derece F) kadar uzun süreli hizmet. 650 derecenin üzerinde g″ fazı aşılır ve güç düşer.
S: Inconel 718 kaynak yapılabilir mi?
Evet, çökeltmeyle sertleştirilmiş nikel alaşımı için alışılmadık bir durumdur çünkü yaşlanma tepkisi yavaştır. ERNiFeCr-2 dolgu maddesini kullanın; Tavlanmış durumda kaynak yapın ve daha sonra ana metale yakın kaynak mukavemeti için yaşlandırın.
S: Inconel 718'i hangi standartlar kapsıyor?
ASTM B637 (çubuk ve dövme), ASTM B670 (levha), AMS 5662/5663/5664 (havacılık ve uzay koşulları), artı petrol ve gaz için NACE MR0175/ISO 15156 ve API 6A CRA çeşitleri.
S: Inconel 718 ekşi serviste kullanılabilir mi?
Evet, 718, ekşi ortamlar için NACE MR0175/ISO 15156'da listelenen birkaç yüksek mukavemetli alaşımdan biridir ve sertlik sınırlarının sertifikada doğrulanması gerekir
