Inconel 718 ialah aloi nikel jarang yang kekuatannya tidak wujud sehingga rawatan haba menciptanya. Dalam keadaan sepuhlindap ia merupakan bahan kelas sederhana 1000 MPa-; selepas dua-olahan pemendakan ia mencapai tegangan minimum 1270 MPa dengan hasil melebihi 1030 MPa, dan perbezaan itu adalah keseluruhan sebab aloi dinyatakan dalam mesin berputar dan peralatan tekanan.
Apakah Inconel 718 itu
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)ialah aloi besi -nikel boleh dikeraskan-kromium-kerpasan yang dikuatkan oleh dua fasa antara logam: gamma dwi-prima (g″, Ni3Nb) sebagai fasa pengerasan primer dan gamma prima (g′, Ni3(Al,Ti)) sebagai fasa sekunder.
Aloi ini adalah luar biasa di kalangan aloi super nikel kerana umur-tindak balas pengerasannya adalah perlahan, itulah yang menjadikannya boleh dikimpal tanpa keretakan yang melanda-aloi penuaan yang cepat seperti X-750. Ia mengekalkan kekuatan tinggi daripada suhu kriogenik sehingga kira-kira 650 darjah (1200 darjah F), yang merupakan sampul surat yang berfungsi kebanyakan petikan lembaran data untuk perkhidmatan jangka panjang.
| item | Nilai |
|---|---|
| nombor UNS | N07718 |
| EN / nombor Werkstoff | 2.4668 |
| Nama biasa | Inconel 718, Aloi 718, Nikel 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (kata ringkas EN) |
| Keluarga | Kerpasan-Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| Mekanisme pengukuhan | g″ (Ni3Nb) primer + g′ (Ni3(Al,Ti)) sekunder |
| Ketumpatan | 8.19 g/cm3 (0.296 lb/in3) |
| Julat lebur | 1320–1390 darjah (2410–2540 darjah F) |
| Julat perkhidmatan yang boleh digunakan | -250 darjah hingga +650 darjah jangka panjang |
Komposisi Kimia
Komposisi di bawah ialah sampul penerimaan standard yang digunakan oleh AMS 5662 / AMS 5663 dan ASTM B637 untuk bar dan penempaan. Niobium ialah elemen penentu: ia membentuk mendakan utama-ganda gamma Ni3Nb semasa penuaan, dan julatnya dikawal ketat kerana terlalu sedikit niobium mengurangkan tindak balas pengerasan manakala terlalu banyak menggalakkan pengasingan dan fasa Laves. Besi bukanlah kekotoran di sini tetapi unsur keseimbangan yang disengajakan yang melambatkan tindak balas penuaan dan meningkatkan kebolehfabrikan.
| unsur | Min (%) | Maks (%) | Peranan |
|---|---|---|---|
| Nikel + Kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Matriks asas; kekuatan suhu tinggi- |
| Chromium (Cr) | 17.0 | 21.0 | Pengoksidaan dan rintangan kakisan |
| Besi (Fe) | Baki | - | Baki matriks; melambatkan tindak balas penuaan untuk kebolehkimpalan |
| Niobium + Tantalum (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Borang g″; unsur pengerasan utama |
| Molibdenum (Mo) | 2.80 | 3.30 | Pengukuhan-penyelesaian pepejal |
| Titanium (Ti) | 0.65 | 1.15 | Bentuk g′; bersama-pemendakan |
| Aluminium (Al) | 0.20 | 0.80 | Bentuk g′; bersama-pemendakan |
| Kobalt (Co) | - | 1.00 | Had kekotoran dalam kebanyakan spesifikasi |
| Karbon (C) | - | 0.08 | Dikekalkan rendah untuk mengelakkan kerosakan karbida |
| Mangan (Mn) | - | 0.35 | Kawalan kekotoran |
| Silikon (Si) | - | 0.35 | Kawalan kekotoran |
| Fosforus (P) | - | 0.015 | Kawalan kekotoran |
| Sulfur (S) | - | 0.015 | Kawalan kekotoran; kritikal untuk kebolehkerjaan panas |
| Kuprum (Cu) | - | 0.30 | Had kekotoran |
| Boron (B) | - | 0.006 | Mikro-aloi untuk butiran-kekuatan sempadan |
Mekanisme Kerpasan: Mengapa Rawatan Haba Mencipta Kekuatan
Dalam keadaan anil Inconel 718 ialah aloi larutan-pejal dengan kekuatan sederhana, kira-kira tegangan minimum 1030 MPa dalam keadaan AMS 5662.
Rawatan haba pemendakan membawa aloi kepada tegangan minimum 185 ksi (1276 MPa) kerana ia memaksa dua perkara berlaku dalam struktur mikro: atom niobium, titanium dan aluminium, yang terlarut dalam matriks selepas rawatan larutan, keluar daripada larutan sebagai zarah Ni3Nb dan Ni3(Al,Ti) nanometer; dan zarah-zarah tersebut menyematkan pergerakan kehelan yang sebaliknya akan membenarkan ubah bentuk plastik.
Kitaran penuaan dua-langkah wujud kerana dua fasa bertindak balas pada suhu yang berbeza: langkah pertama pada 1325 darjah F menukleuskan fasa g″, dan yang kedua pada 1150 darjah F membolehkan ia berkembang kepada saiz yang memberikan kekuatan optimum-imbangan keliatan. Melangkau atau memendekkan mana-mana langkah menyebabkan aloi di bawah-mengeras, itulah sebabnya-rekod rawatan haba lebih penting untuk 718 berbanding hampir mana-mana aloi nikel lain.
Syarat Penghantaran: AMS 5662, AMS 5663 dan AMS 5664
Tiga keadaan AMS mendominasi perolehan bar Inconel 718, penempaan dan paip. Mereka adalah kimia yang sama; perbezaan sepenuhnya ialah keadaan rawatan-panas, dan setiap satu mempunyai tugas yang berbeza dalam rantaian bekalan.
| Spesifikasi | keadaan | Hartanah Minimum (suhu bilik) | Penggunaan Biasa dalam Rantaian Bekalan |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Penyelesaian dirawat (anil) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Bahan mentah untuk pemesinan; cukup lembut untuk dipotong dengan mudah |
| AMS 5663 | Penyelesaian dirawat + pemendakan mengeras | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12% min, RA 15% min | Perkhidmatan{0}}perkakasan berputar sedia dan bahagian tekanan |
| AMS 5664 | Lebih tinggi-kekuatan sejuk-berfungsi + varian berumur | Melebihi AMS 5663 pada kekuatan | Pengikat dan bahagian yang memerlukan kekuatan maksimum |
Untuk peralatan paip dan tekanan, logik perolehan ialah: pesan AMS 5662 apabila bahagian mesti dimesin atau dibengkokkan dahulu dan dikeraskan kemudian, dan pesan AMS 5663 apabila bahagian dihantar dalam keadaan akhir.
Ralat penyumberan biasa ialah meminta paip AMS 5663 dan kemudian memesin atau menyejukkannya-membengkokkannya di dalam-rumah, yang berfungsi-mengeras dan mungkin memesongkan bahagian yang sudah mempunyai kekuatan penuh; laluan yang betul untuk dimesin-dari-bahagian mentah ialah AMS 5662 diikuti dengan kitaran penuaan terkawal.
Laluan Rawatan Haba
Kitaran pengerasan kerpasan standard bagi setiap AMS 5663 ialah rawatan dua-langkah. Rawatan penyelesaian sebelum penuaan melarutkan unsur pengerasan dan menetapkan saiz butiran; langkah-langkah penuaan nukleus dan menumbuhkan mendakan.
| Langkah | Suhu | Masa / Penyejukan | Tujuan |
|---|---|---|---|
| Anil penyelesaian | 927–1010 darjah (1700–1850 darjah F) | Tahan setiap saiz bahagian, udara sejuk atau lebih cepat | Larutkan Nb, Ti, Al; tetapkan saiz bijian |
| Langkah penuaan 1 | 718 darjah (1325 darjah F) | 8 jam | Fasa nukleat g″ (Ni3Nb). |
| Langkah penuaan 2 | 621 darjah (1150 darjah F) | Relau sejuk dari langkah 1; jumlah masa penuaan 18 jam; udara sejuk | Tumbuh g″ dan g′ ke saiz optimum |
Laluan 1325/1150 darjah F ialah standard AMS. Nota untuk fabrikasi: aloi menunjukkan pengecutan kira-kira 0.0008 in/in selepas pengerasan kerpasan, jadi ketepatan-dimensi pemesinan hendaklah ditetapkan sebelum penuaan atau pengecutan diambil kira dalam elaun pemesinan.
Data Fizikal dan Mekanikal
Jadual di bawah menggabungkan pemalar fizikal dengan kelakuan mekanikal yang mewakili pada suhu. Suhu bilik-minimum adalah berkontrak, angka suhu-yang dinaikkan ialah nilai biasa untuk panduan reka bentuk.
| Harta benda | Nilai |
|---|---|
| Ketumpatan | 8.19 g/cm3 |
| Modulus keanjalan, suhu bilik | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Purata CTE, 20–300 darjah | 13.9 µm/m·K |
| Kekonduksian terma, suhu bilik | 11.4 W/m·K |
| UTS, anil (AMS 5662 min) | 1034 MPa |
| UTS, berumur (AMS 5663 min) | 1276 MPa |
| YS, berumur (AMS 5663 min) | 1034 MPa |
| Pemanjangan, berumur (AMS 5663 min) | 12% |
| Kekerasan, umur (biasa) | 331 HBW min (kira-kira 36 HRC) |
Suhu-Tinggi dan Gelagat Kriogenik
Struktur kerpasan yang sama yang memberikan 718 kekuatan suhu biliknya-adalah stabil kepada kira-kira 650 darjah , itulah sebabnya aloi itu memegang kekuatan tegangan dan rayapan yang boleh digunakan dalam julat turbin dan lubang bawah. Sifat lama biasa pada 650 darjah masih menunjukkan tegangan sekitar 1100 MPa, dan tekanan-prestasi pecah adalah sebab 718 ialah aloi perkakasan berputar-piawai.
Di hujung sampul surat yang lain, matriks austenit tidak mempunyai peralihan mulur-ke-yang rapuh, jadi aloi digunakan secara meluas dalam tangki dan injap kriogenik hingga ke suhu-hidrogen cecair. Gabungan ini, kekuatan tinggi pada kedua-dua suhu ekstrem dengan kebolehkimpalan di antaranya, adalah sebab tiada aloi nikel lain sepadan dengan kiraan spesifikasinya dalam aeroangkasa dan minyak-dan-gas.
Kimpalan dan Fabrikasi
Inconel 718dikimpal dengan pengisi asas-nikel yang sepadan dalam kelas ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), keluarga pengisi Inconel 718 yang biasa. Aloi boleh dikimpal sama ada dalam keadaan anil atau tua; tindak balas penuaan perlahan bermakna zon haba-yang terjejas tidak retak selepas mengimpal seperti aloi cepat menua.
Apabila dikimpal dalam keadaan sepuhlindap dan kemudian menjadi tua, logam kimpalan menghasilkan sebahagian besar -kekuatan logam asas, itulah sebabnya kimpalan biasanya direka bentuk sebagai bahan AMS 5662 ditambah dengan-kitaran penuaan pos. Pembentukan sejuk adalah mudah dalam keadaan anil; bahan berumur cukup kuat sehingga pembentukan harus dilakukan sebelum pengerasan kerpasan. Nota pemesinan mencerminkan aloi nikel yang lain: persediaan tegar, suapan positif dan alatan tajam untuk mengelakkan pengerasan kerja.
Standard dan Borang Produk
| Borang | Piawaian Pemerintahan | Julat Biasa |
|---|---|---|
| Bar, rod, wayar | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Diameter 6–300 mm |
| Paip dan tiub lancar | AMS 5662-laluan, setiap spesifikasi projek | OD 21.3–168.3 mm (NPS 1/2–6) |
| Pinggan, lembaran, jalur | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Ketebalan 0.5–100 mm |
| Penempaan dan cincin | ASTM B637 | Setiap lukisan |
| Pengikat | AMS 5662/5663 + varian NACE MR0175 | Setiap lukisan |
Aplikasi
- Aeroangkasa: cakera turbin, bilah pemampat, aci enjin, selongsong dan pengikat
- Enjin roket: pam turbo, perumah, komponen tujahan
- Minyak dan gas: alatan lubang bawah, perumah MWD/LWD, aci pam, injap keselamatan, komponen kepala telaga setiap NACE MR0175 / API 6A CRA
- Kriogenik: LNG dan tangki hidrogen, injap, paip pemindahan
- Nuklear: bahagian dalam reaktor dan komponen rod-kawalan
- Perindustrian: -pegas suhu tinggi, pengikat, acuan dan perkakas
Kesilapan Perolehan Biasa
- Memesan paip AMS 5663 dan memesinnya secara-sendiri, kehilangan keadaan tua pada permukaan mesin
- Dengan andaian semua 718 sijil adalah sama: keadaan (anil vs umur) mesti dinyatakan pada PO
- Melangkau langkah penuaan kedua 1150 darjah F, yang menyebabkan aloi di bawah-mengeras
- Mengabaikan penguncupan penuaan 0.0008 in/in dalam dimensi ketepatan
- Menggunakan pengisi kelas 625 pada 718, yang mengubah kimia logam kimpalan dan mengurangkan kekuatan lama
Soalan Lazim
S: Apakah perbezaan antara AMS 5662 dan AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 ialah penyelesaian-keadaan anil dengan tegangan minimum 1034 MPa; AMS 5663 ialah pemendakan bahan yang sama-yang dikeraskan kepada tegangan minimum 1276 MPa. Perintah 5662 untuk pemesinan dan pembentukan, kemudian umur; pesan 5663 untuk servis-alat ganti sedia.
S: Bagaimanakah Inconel 718 dikeraskan?
Dengan usia dua-langkah: 8 jam pada 718 darjah (1325 darjah F), kemudian relau sejuk hingga 621 darjah (1150 darjah F) untuk jumlah masa penuaan selama 18 jam, kemudian sejukkan udara. Rawatan itu memendakan fasa Ni3Nb (g″) dan Ni3(Al,Ti) (g′) yang menyematkan kehelan.
S: Apakah suhu yang boleh tahan Inconel 718?
Perkhidmatan jangka-panjang kepada kira-kira 650 darjah (1200 darjah F), dengan prestasi kriogenik yang baik hingga -250 darjah . Di atas 650 darjah fasa g″ lebihan dan kekuatan menurun.
S: Adakah Inconel 718 boleh dikimpal?
Ya, luar biasa untuk aloi nikel yang mengeras-kerpasan, kerana tindak balas penuaannya perlahan. Gunakan ERNiFeCr-2 pengisi; kimpalan dalam keadaan sepuhlindap dan umur selepas itu untuk hampir-kekuatan kimpalan logam asas.
S: Apakah piawaian yang meliputi Inconel 718?
ASTM B637 (bar dan penempaan), ASTM B670 (plat), AMS 5662/5663/5664 (keadaan aeroangkasa), serta varian NACE MR0175/ISO 15156 dan API 6A CRA untuk minyak dan gas.
S: Bolehkah Inconel 718 digunakan dalam perkhidmatan masam?
Ya, 718 ialah salah satu daripada beberapa aloi kekuatan tinggi-yang disenaraikan dalam NACE MR0175/ISO 15156 untuk persekitaran masam, dengan had kekerasan yang mesti disahkan pada sijil
