Інконель 718 — це рідкісний нікелевий сплав, міцність якого не існує, поки її не створить термообробник. У відпаленому стані це скромний матеріал класу 1000 МПа-; після дво-етапної осаджувальної обробки він досягає 1270 МПа мінімального міцності на розтяг із текучістю понад 1030 МПа, і ця різниця є основною причиною, по якій сплав призначений для обертових машин і обладнання, що працює під тиском.
Що таке Inconel 718
Інконель 718 (UNS N07718, EN 2.4668)це дисперсійний-гартований нікелевий-хром-залізний сплав, зміцнений двома інтерметалічними фазами: гамма-подвійний-основний (g″, Ni3Nb) як основна фаза зміцнення та гамма-основний (g′, Ni3(Al,Ti)) як вторинна фаза.
Цей сплав є незвичайним серед нікелевих суперсплавів тим, що його-твердіння під час старіння є повільним, що саме робить його придатним для зварювання без утворення тріщин, яке вражає швидко{1}}старіючі сплави, такі як X-750. Він зберігає високу міцність від кріогенних температур приблизно до 650 градусів (1200 градусів за Фаренгейтом), що є робочим конвертом, зазначеним у більшості описів даних для довгострокової служби.
| Пункт | Значення |
|---|---|
| номер UNS | N07718 |
| EN / Номер заводу | 2.4668 |
| Загальні назви | Інконель 718, сплав 718, нікель 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN скорочення) |
| Сім'я | Ni-Cr-Fe-Nb-Mo{-Nb-Mo |
| Механізм зміцнення | g″ (Ni3Nb) первинний + g′ (Ni3(Al,Ti)) вторинний |
| Щільність | 8,19 г/см3 (0,296 фунтів/дюйм3) |
| Діапазон плавлення | 1320–1390 градусів (2410–2540 градусів F) |
| Корисний діапазон послуг | -250 градусів до +650 градусів довгостроково |
Хімічний склад
Наведена нижче композиція є стандартною приймальною зоною, яка використовується AMS 5662 / AMS 5663 і ASTM B637 для прутків і поковок. Ніобій є визначальним елементом: він утворює подвійний гамма--основний осад Ni3Nb під час старіння, і його діапазон жорстко контролюється, оскільки надто низька кількість ніобію знижує реакцію твердіння, тоді як надлишок сприяє сегрегації та фазі Лавеса. Залізо тут не є домішкою, а навмисним елементом балансу, який уповільнює реакцію старіння та покращує технологічність.
| елемент | Хв (%) | Макс (%) | роль |
|---|---|---|---|
| Нікель + Кобальт (Ni + Co) | 50.0 | 55.0 | Базова матриця; стійкість до високих-температур |
| Хром (Cr) | 17.0 | 21.0 | Стійкість до окислення та корозії |
| Залізо (Fe) | Баланс | - | баланс матриці; уповільнює реакцію старіння на зварюваність |
| Ніобій + Тантал (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Форми g″; елемент первинного зміцнення |
| Молібден (Mo) | 2.80 | 3.30 | Зміцнення-твердого розчину |
| Титан (Ti) | 0.65 | 1.15 | Форми g′; ко-осаджувач |
| Алюміній (Al) | 0.20 | 0.80 | Форми g′; ко-осаджувач |
| Кобальт (Co) | - | 1.00 | Ліміт домішок у більшості специфікацій |
| Карбон (C) | - | 0.08 | Зберігається на низькому рівні, щоб уникнути крихкості карбіду |
| Марганець (Mn) | - | 0.35 | Контроль домішок |
| Кремній (Si) | - | 0.35 | Контроль домішок |
| Фосфор (P) | - | 0.015 | Контроль домішок |
| Сірка (S) | - | 0.015 | Контроль домішок; критичний для гарячої оброблюваності |
| мідь (Cu) | - | 0.30 | Межа домішок |
| Бор (B) | - | 0.006 | Мікро-сплав для міцності-межі зерен |
Механізм осадження: чому термічна обробка створює міцність
У відпаленому стані Inconel 718 є твердим -сплавом із помірною міцністю, приблизно 1030 МПа мінімальним розтягуванням у стані AMS 5662.
Преципітаційна термічна обробка забезпечує сплав мінімальною міцністю на розтяг 185 ksi (1276 МПа), оскільки це змушує відбуватися дві речі в мікроструктурі: атоми ніобію, титану та алюмінію, які розчиняються в матриці після обробки розчином, виходять із розчину як частинки Ni3Nb і Ni3(Al,Ti) нанометрового -розміру; і ці частинки закріплюють рух дислокації, який інакше дозволив би пластичну деформацію.
Дво{0}}цикл старіння існує, тому що дві фази реагують при різних температурах: на першому етапі при 1325°F зароджується фаза g″, а на другому при 1150°F вона зростає до розміру, який забезпечує оптимальний баланс міцності-в’язкості. Пропуск або скорочення будь-якого етапу залишає сплав недостатньо-загартованим, тому записи термічної-обробки важливіші для 718, ніж для майже будь-якого іншого нікелевого сплаву.
Умови доставки: AMS 5662, AMS 5663 і AMS 5664
Три умови AMS домінують у закупівлях прутків, поковок і труб Inconel 718. Це та сама хімія; різниця полягає виключно в стані-термічної обробки, і кожен має різну роботу в ланцюжку постачання.
| Специфікація | Хвороба | Мінімальні властивості (кімнатна температура) | Типове використання в ланцюзі постачання |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Розчин оброблений (відпалений) | UTS 1034 МПа (150 ksi) хв, YS 517 МПа (75 ksi) хв | Сировина для механічної обробки; досить м’який, щоб легко різати |
| AMS 5663 | Розчин оброблений + затверділий опадами | UTS 1276 МПа (185 ksi) хв., YS 1034 МПа (150 ksi) хв., EL 12% хв., RA 15% хв. | Готові-обслуговувати обертові апарати та деталі під тиском |
| AMS 5664 | Холодний-варіант із вищою-міцністю + зістарений | Перевищує AMS 5663 за міцністю | Кріплення та деталі, що потребують максимальної міцності |
Для трубопроводів і обладнання, що працює під тиском, логіка закупівель така: замовте AMS 5662, коли деталь спочатку потрібно обробити або зігнути, а потім загартувати, і замовте AMS 5663, коли деталь доставлено в остаточному стані.
Поширена помилка постачальника полягає в тому, що запитують трубу AMS 5663, а потім обробляють або холодно{1}}згинають її-вдома, що під час роботи-твердіє та може деформувати деталь, яка вже була на повну міцність; правильним шляхом для механічно оброблених-з-необроблених деталей є AMS 5662 із наступним циклом контрольованого старіння.
Шлях термічної обробки
Стандартний цикл дисперсійного твердіння відповідно до AMS 5663 складається з двох-етапів обробки. Обробка розчину перед старінням розчиняє зміцнюючі елементи і задає розмір зерна; стадії старіння зароджуються і ростуть преципітати.
| Крок | температура | Час / Охолодження | призначення |
|---|---|---|---|
| Відпал розчину | 927–1010 градусів (1700–1850 градусів F) | Тримайте за розмір секції, охолоджуйте повітрям або швидше | Розчинити Nb, Ti, Al; встановлений розмір зерна |
| Етап старіння 1 | 718 градусів (1325 градусів F) | 8 годин | Зародиша g″ (Ni3Nb) фаза |
| Етап старіння 2 | 621 градус (1150 градусів F) | Охолодження печі з кроку 1; загальний час витримки 18 год; прохолодне повітря | Виростіть g″ і g′ до оптимального розміру |
Маршрут 1325/1150 градусів F є стандартом AMS. Примітка для виробників: сплав демонструє скорочення приблизно на 0,0008 дюймів/дюйм після дисперсійного твердіння, тому точні-розміри механічної обробки слід установити перед старінням або врахувати скорочення в припуску на механічну обробку.
Фізико-механічні дані
Таблиця нижче поєднує фізичні константи з репрезентативною механічною поведінкою при температурі. Мінімальні-температури в приміщенні є договірними, а підвищені-температури є типовими значеннями для керівництва з проектування.
| Власність | Значення |
|---|---|
| Щільність | 8,19 г/см3 |
| Модуль пружності, кімнатна температура | 200 ГПа (29 x 10³ ksi) |
| Середній КТР, 20–300 градусів | 13.9 µm/m·K |
| Теплопровідність, кімнатна температура | 11.4 W/m·K |
| UTS, відпалений (AMS 5662 хв) | 1034 МПа |
| UTS, витриманий (AMS 5663 хв) | 1276 МПа |
| YS, у віці (AMS 5663 хв) | 1034 МПа |
| Відносне подовження при старінні (AMS 5663 хв) | 12% |
| Твердість, зістарена (типова) | 331 хв HBW (приблизно 36 HRC) |
Висока-температура та кріогенна поведінка
Та сама структура опадів, яка забезпечує міцність 718 при кімнатній-температурі, стабільна приблизно до 650 градусів, тому сплав має корисну міцність на розтяг і повзучість у турбіні та в свердловині. Типові властивості зістареного при 650 градусах все ще демонструють міцність на розтяг близько 1100 МПа, а стійкість до-розриву є причиною того, що 718 є стандартним обертовим-сплавом для фурнітури.
З іншого боку, аустенітна матриця не має переходу від пластичної-до-крихкої, тому цей сплав широко використовується в кріогенних резервуарах і клапанах до температур рідкого-водню. Ця комбінація, висока міцність при обох екстремальних температурах із зварюваністю між ними, є причиною того, що жоден інший нікелевий сплав не відповідає його кількості специфікацій в аерокосмічній галузі та нафто-і-газі.
Зварювання та виготовлення
Інконель 718зварюється з відповідним наповнювачем на основі нікелю-класу ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), відомого сімейства наповнювачів Inconel 718. Сплав можна зварювати як у відпаленому, так і в зістареному стані; повільна реакція на старіння означає, що зона-термічного впливу не тріскається після зварювання, як у сплавів, що швидко старіють.
Під час зварювання в стані відпалу та подальшого старіння зварювальний метал набуває значної частки міцності основного-металу, тому зварні вироби зазвичай розроблені як матеріал AMS 5662 із циклом-старіння після зварювання. Холодне формування є простим у відпаленому стані; зістарений матеріал є достатньо міцним, тому формування слід проводити до дисперсійного твердіння. Примітки щодо механічної обробки відображають інші нікелеві сплави: жорстка установка, позитивна подача та гострі інструменти, щоб уникнути нагарту.
Стандарти та форми продукції
| Форма | Керівний стандарт | Типовий діапазон |
|---|---|---|
| Пруток, прут, дріт | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Діаметр 6–300 мм |
| Безшовні труби і трубки | AMS 5662-маршрут, відповідно до специфікації проекту | OD 21,3–168,3 мм (NPS 1/2–6) |
| Плита, лист, стрічка | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Товщина 0,5–100 мм |
| Поковки та кільця | ASTM B637 | За малюнок |
| Кріплення | Варіанти AMS 5662/5663 + NACE MR0175 | За малюнок |
Додатки
- Аерокосмічна промисловість: диски турбіни, лопатки компресора, вали двигуна, корпуси та кріплення
- Ракетні двигуни: турбонасоси, корпуси, елементи тяги
- Нафта і газ: свердловинні інструменти, корпуси MWD/LWD, вали насосів, запобіжні клапани, компоненти гирла свердловини відповідно до NACE MR0175 / API 6A CRA
- Кріогенні: резервуари для СПГ і водню, клапани, транспортні трубопроводи
- Ядерна енергетика: внутрішні елементи реактора та компоненти -керуючого стержня
- Промисловість: високо{0}}температурні пружини, кріплення, матриці та інструменти
Поширені помилки під час закупівель
- Замовлення труби AMS 5663 та її обробка-вдома, втрачаючи старий стан на обробленій поверхні
- Якщо припустити, що всі сертифікати 718 однакові: умова (відпалений чи зістарений) має бути зазначено на замовлення на замовлення
- Пропускання другого етапу старіння при температурі 1150 градусів F, який залишає сплав недостатньо-загартованим
- Ігнорування скорочення старіння на 0,0008 дюйма/дюйм у точних розмірах
- Використання наповнювача класу 625 на 718, що змінює хімічний склад металу зварного шва та знижує міцність під час старіння
FAQ
З: Яка різниця між AMS 5662 і AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 – це стан розчину-відпалу з мінімальною міцністю на розтяг приблизно 1034 МПа; AMS 5663 — це той самий матеріал, який -загартований до мінімальної міцності на розтяг 1276 МПа. Замовлення 5662 на обробку та формування, потім вік; замовлення 5663 на-готові запчастини.
Питання: Як загартовується Inconel 718?
Дво-ступенева витримка: 8 годин при 718 градусах (1325 градусів F), потім охолодження в печі до 621 градуса (1150 градусів F) для загального часу витримки 18 годин, потім охолодження на повітрі. Обробка виділяє фази Ni3Nb (g″) і Ni3(Al,Ti) (g′), які закріплюють дислокації.
Q: Яку температуру може витримати Inconel 718?
Довготривала-служба приблизно до 650 градусів (1200 градусів F), з хорошою кріогенною ефективністю до -250 градусів. Вище 650 градусів g″-фаза надлишок і міцність падає.
З: Чи можна зварювати Inconel 718?
Так, це незвично для дисперсійно{0}}затверділого нікелевого сплаву, оскільки його реакція старіння повільна. Використовуйте наповнювач ERNiFeCr-2; зварювати в відпаленому стані та згодом витримувати міцність зварного шва, майже-основного металу.
Q: Які стандарти поширюються на Inconel 718?
ASTM B637 (прутки та поковки), ASTM B670 (плита), AMS 5662/5663/5664 (аерокосмічні умови), а також варіанти NACE MR0175/ISO 15156 та API 6A CRA для нафти та газу.
Q: Чи можна використовувати Inconel 718 для кислих продуктів?
Так, 718 є одним із небагатьох високо-міцних сплавів, перелічених у NACE MR0175/ISO 15156 для кислих середовищ, з обмеженнями твердості, які мають бути підтверджені в сертифікаті
