Inconel 718 on haruldane niklisulam, mille tugevust ei eksisteeri enne, kui kuumtöötleja selle loob. Lõõmutatud olekus on tegemist tagasihoidliku 1000 MPa-klassi materjaliga; pärast kahe-astmelist sadestamistöötlust saavutab selle minimaalne tõmbetugevus 1270 MPa ja tootlikkus on üle 1030 MPa ja see erinevus on kogu põhjus, miks sulam on pöörlevates masinates ja surveseadmetes ette nähtud.
Mis on Inconel 718
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)on sadestatud-kõvastuv nikkel-kroom-rauasulam, mida tugevdavad kaks metallidevahelist faasi: gamma topelt-prime (g″, Ni3Nb) kui esmane kõvenemisfaas ja gamma-praim (g′, Ni3(Al,Ti)) kui sekundaarne faas.
Sulam on nikli supersulamite seas ebatavaline, kuna selle vanus{0}}kõvenemine on aeglane, mis muudab selle keevitatavaks ilma pragudeta, mis häirivad kiiresti-vananevaid sulameid, nagu X-750. See hoiab tugevat tugevust krüogeensete temperatuuride eest kuni umbes 650 kraadini (1200 kraadi F), mis on tööümbrik, mida enamik andmelehti tsiteerib pikaajaliseks teenindamiseks.
| Üksus | Väärtus |
|---|---|
| UNS number | N07718 |
| ET / Werkstoffi number | 2.4668 |
| Üldnimetused | Inconel 718, sulam 718, nikkel 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (EN stenogramm) |
| Perekond | Sademed-kõvenevad Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| Tugevdusmehhanism | g″ (Ni3Nb) primaarne + g′ (Ni3(Al,Ti)) sekundaarne |
| Tihedus | 8,19 g/cm3 (0,296 naela 3 tolli kohta) |
| Sulamisvahemik | 1320–1390 kraadi (2410–2540 kraadi F) |
| Kasutatav teenindusvahemik | -250 kraadi kuni +650 kraadi pikaajaline |
Keemiline koostis
Allpool olev koostis on standardne vastuvõtuümbrik, mida AMS 5662 / AMS 5663 ja ASTM B637 kasutavad vardade ja sepiste jaoks. Määrav element on nioobium: see moodustab vananemise ajal Ni3Nb gamma topelt{5}}peamise sademe ja selle ulatust kontrollitakse rangelt, kuna liiga vähe nioobiumit vähendab kõvenemisreaktsiooni, samas kui liiga palju soodustab segregatsiooni ja Lavesi faasi. Raud ei ole siin lisand, vaid tahtlik tasakaaluelement, mis aeglustab vananemisreaktsiooni ja parandab valmistatavust.
| Element | min (%) | Max (%) | Roll |
|---|---|---|---|
| Nikkel + koobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Põhimaatriks; kõrgel{0}}temperatuuril |
| Kroom (Cr) | 17.0 | 21.0 | Oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlus |
| raud (Fe) | Tasakaal | - | Maatriksi tasakaal; aeglustab keevitatavuse vananemisreaktsiooni |
| Nioobium + tantaal (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Vormid g″; esmane kõvenev element |
| Molübdeen (Mo) | 2.80 | 3.30 | Kindel{0}}lahenduse tugevdamine |
| Titaan (Ti) | 0.65 | 1.15 | Vormid g′; kaas-sadestaja |
| Alumiinium (Al) | 0.20 | 0.80 | Vormid g′; kaas-sadestaja |
| Koobalt (Co) | - | 1.00 | Lisandite piirmäär enamikus spetsifikatsioonides |
| Süsinik (C) | - | 0.08 | Hoida madalal, et vältida karbiidi haprust |
| Mangaan (Mn) | - | 0.35 | Lisandite kontroll |
| Räni (Si) | - | 0.35 | Lisandite kontroll |
| Fosfor (P) | - | 0.015 | Lisandite kontroll |
| Väävel (S) | - | 0.015 | Lisandite kontroll; kriitiline kuumtöötlemise jaoks |
| Vask (Cu) | - | 0.30 | Lisandite piirmäär |
| Boor (B) | - | 0.006 | Mikro-sulam teravilja-piiritugevuse tagamiseks |
Sadestamismehhanism: miks kuumtöötlus tugevust loob?
Lõõmutatud olekus on Inconel 718 mõõduka tugevusega tahke lahussulam, mille minimaalne tõmbetugevus on AMS 5662 tingimustes ligikaudu 1030 MPa.
Sademete kuumtöötlus viib sulami minimaalse tõmbetugevuseni 185 ksi (1276 MPa), kuna see sunnib mikrostruktuuris juhtuma kaks asja: nioobiumi, titaani ja alumiiniumi aatomid, mis lahustuvad pärast lahuse töötlemist maatriksis, väljuvad lahusest nanomeetri-skaala Ni3Nb ja Ni3(Al,Ti;) osakestena. ja need osakesed kinnitavad dislokatsiooni liikumist, mis muidu võimaldaks plastilist deformatsiooni.
Kahe{0}}astmeline vananemistsükkel eksisteerib, kuna need kaks faasi reageerivad erinevatel temperatuuridel: esimene samm temperatuuril 1325 °F tuumab g″ faasi ja teine 1150 °F juures laseb sellel kasvada suuruseni, mis tagab optimaalse tugevuse-tasakaalu. Kummagi etapi vahelejätmine või lühendamine jätab sulami vähem-karastavaks, mistõttu on kuumtöötlemise-rekordid 718 puhul olulisemad kui peaaegu ühegi teise niklisulami puhul.
Tarnetingimused: AMS 5662, AMS 5663 ja AMS 5664
Inconel 718 vardade, sepiste ja torude hankimisel domineerivad kolm AMS tingimust. Need on sama keemia; erinevus seisneb täielikult kuumtöötlemise olekus-ja igaühel on tarneahelas erinev ülesanne.
| Spetsifikatsioon | Seisund | Minimaalsed omadused (toatemperatuur) | Tüüpiline kasutus tarneahelas |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Lahusega töödeldud (lõõmutatud) | UTS 1034 MPa (150 ksi) min, YS 517 MPa (75 ksi) min | Töötlemise tooraine; piisavalt pehme, et kergesti lõigata |
| AMS 5663 | Lahusega töödeldud + sademega karastatud | UTS 1276 MPa (185 ksi) min, YS 1034 MPa (150 ksi) min, EL 12% min, RA 15% min | Hooldus{0}}pöörlevad riistvara ja surveosad |
| AMS 5664 | Kõrgema -tugevusega külmtöödeldud-+ vanandatud variant | Tugevus ületab AMS 5663 | Kinnitused ja osad, mis vajavad maksimaalset tugevust |
Torustiku ja surveseadmete hankeloogika on järgmine: tellige AMS 5662, kui detaili tuleb kõigepealt töödelda või painutada ja hiljem karastada, ja tellida AMS 5663, kui detail tarnitakse lõppseisundis.
Tavaline hankimisviga on AMS 5663 toru küsimine ja seejärel selle töötlemine või külmpainutamine-majas-, mis töö-kõveneb ja võib moonutada osa, mis oli juba täisjõus; õige marsruut-toorosadest-töötlemiseks on AMS 5662, millele järgneb kontrollitud vananemistsükkel.
Kuumtöötluse marsruut
Standardne sademetega kõvenemise tsükkel AMS 5663 kohta on kaheetapiline{1}}töötlus. Vananemiseelne lahusetöötlus lahustab kõvenevad elemendid ja seab tera suuruse; vananemise etapid tuumastavad ja kasvatavad sademeid.
| Samm | Temperatuur | Aeg / Jahutus | Eesmärk |
|---|---|---|---|
| Lahuse lõõmutamine | 927–1010 kraadi (1700–1850 kraadi F) | Hoidke sektsiooni suuruse järgi, õhk jahedas või kiiremini | Lahustage Nb, Ti, Al; määrata tera suurus |
| Vananemise etapp 1 | 718 kraadi (1325 kraadi F) | 8 tundi | Tuuma g″ (Ni3Nb) faas |
| Vananemise etapp 2 | 621 kraadi (1150 kraadi F) | Ahi jahutus alates 1. etapist; kogu vananemisaeg 18 h; õhk jahe | Kasvatage g″ ja g′ optimaalseks suuruseks |
1325/1150 kraadi F marsruut on AMS-i standard. Märkus tootjatele: sulami kokkutõmbumine on umbes 0,0008 tolli pärast sademega kõvenemist, seega tuleks täppis{4}}töödeldud mõõtmed määrata enne vanandamist või arvestada kokkutõmbumist töötlemisvarus.
Füüsikalised ja mehaanilised andmed
Allolev tabel ühendab füüsikalised konstandid tüüpilise mehaanilise käitumisega temperatuuril. Ruumi-temperatuuri miinimumid on lepingulised, kõrgendatud-temperatuuri näitajad on tüüpilised projekteerimisjuhiste väärtused.
| Kinnisvara | Väärtus |
|---|---|
| Tihedus | 8,19 g/cm3 |
| Elastsusmoodul, toatemperatuur | 200 GPa (29 x 10³ ksi) |
| Keskmine CTE, 20–300 kraadi | 13.9 µm/m·K |
| Soojusjuhtivus, toatemperatuur | 11.4 W/m·K |
| UTS, lõõmutatud (AMS 5662 min) | 1034 MPa |
| UTS, vana (AMS 5663 min) | 1276 MPa |
| YS, vana (AMS 5663 min) | 1034 MPa |
| Pikendamine, vanandatud (AMS 5663 min) | 12% |
| Kõvadus, vananenud (tüüpiline) | 331 HBW min (ligikaudu 36 HRC) |
Kõrge{0}}temperatuur ja krüogeenne käitumine
Sama sademete struktuur, mis annab 718-le toatemperatuuri-tugevuse, on stabiilne kuni ligikaudu 650 kraadini, mistõttu on sulamil turbiinide ja aukude vahemikus kasutatav tõmbe- ja roometugevus. Tüüpilised vananenud omadused 650 kraadi juures näitavad endiselt umbes 1100 MPa tõmbejõudu ja pinge{6}}rebenemisvõime on põhjus, miks 718 on standardne pöörlev -riistvarasulam.
Ümbrise teises otsas ei ole austeniitsel maatriksil plastilist -haprale üleminekut-, seega kasutatakse sulamit laialdaselt krüogeensetes mahutites ja ventiilides kuni vedela-vesiniku temperatuurideni. See kombinatsioon, kõrge tugevus mõlemal äärmuslikul temperatuuril ja vahepealne keevitatavus, on põhjus, miks ükski teine niklisulam ei vasta selle spetsifikatsioonide arvule lennunduses ning nafta{4}}ja-gaasis.
Keevitamine ja valmistamine
Inconel 718on keevitatud sobiva nikkel{0}}aluse täiteainega klassi ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), tuttava Inconel 718 täitematerjalide perekonnaga. Sulamit saab keevitada kas lõõmutatud või vanandatud olekus; aeglane vananemisreaktsioon tähendab, et kuumusest{6}}mõjutatud tsoon ei purune pärast keevitamist nii, nagu seda teevad kiiresti vananevad sulamid.
Lõõmutatud olekus keevitamisel ja seejärel vananemisel tekib keevismetallil suur osa mitteväärismetalli tugevusest, mistõttu on keevisõmblused tavaliselt kavandatud AMS 5662 materjalina, millele lisandub keevitusjärgne vananemistsükkel. Külmvormimine on lõõmutatud olekus lihtne; vananenud materjal on piisavalt tugev, et vormimine tuleks teha enne sademetega kõvenemist. Töötlemise märkmed peegeldavad teisi niklisulamid: jäik seadistus, positiivne etteanne ja teravad tööriistad, et vältida töökarastamist.
Standardid ja tootevormid
| Vorm | Reguleeriv standard | Tüüpiline vahemik |
|---|---|---|
| Varras, varras, traat | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | Läbimõõt 6–300 mm |
| Õmblusteta toru ja toru | AMS 5662-marsruut, projekti spetsifikatsiooni järgi | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Plaat, leht, riba | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | Paksus 0,5–100 mm |
| Sepised ja sõrmused | ASTM B637 | Joonise järgi |
| Kinnitusvahendid | AMS 5662/5663 + NACE MR0175 variandid | Joonise järgi |
Rakendused
- Lennundus: turbiinikettad, kompressori labad, mootorivõllid, korpused ja kinnitusdetailid
- Rakettmootorid: turbopumbad, korpused, tõukejõu komponendid
- Nafta ja gaas: puurkaevude tööriistad, MWD/LWD korpused, pumbavõllid, kaitseklapid, kaevupea komponendid vastavalt NACE MR0175 / API 6A CRA
- Krüogeenne: LNG- ja vesinikupaagid, ventiilid, ülekandetorustik
- Tuuma: reaktori sisemised osad ja juht{0}}varraste komponendid
- Tööstuslik:{0}}kõrge temperatuuriga vedrud, kinnitusdetailid, stantsid ja tööriistad
Levinud hankevead
- AMS 5663 toru tellimine ja masintöötlemine-, kaotades töödeldud pinnal vananenud seisukorra
- Eeldades, et kõik 718 sertifikaati on samad: tingimus (lõõmutatud vs vananenud) tuleb PO-l märkida
- 1150 kraadi F teise vanandamisetapi vahelejätmine, mis jätab sulami vähem-kõvendunud
- Ignoreerides 0,0008 tolli vananemise kokkutõmbumist täppismõõtmetes
- 718-l kasutatakse 625-klassi täiteainet, mis muudab keevismetalli keemiat ja vähendab vananemistugevust
KKK
K: Mis vahe on AMS 5662 ja AMS 5663 Inconel 718 vahel?
AMS 5662 on lahusega lõõmutatud seisund ligikaudu 1034 MPa minimaalse tõmbetugevusega; AMS 5663 on sama materjali sademe -kõvenenud minimaalse tõmbetugevuseni 1276 MPa. Telli 5662 töötlemiseks ja vormimiseks, seejärel vanus; tellige 5663 hooldus-valmis osade jaoks.
K: Kuidas on Inconel 718 karastatud?
Kaheastmeline vanus: 8 tundi temperatuuril 718 kraadi (1325 kraadi F), seejärel jahutage ahju temperatuurini 621 kraadi (1150 kraadi F), kogu laagerdusaeg on 18 tundi, seejärel jahutage õhk. Töötlemine sadestab Ni3Nb (g″) ja Ni3(Al,Ti) (g′) faasid, mis kinnitavad nihestused.
K: Millist temperatuuri Inconel 718 talub?
Pikaajaline{0}}kasutus umbes 650 kraadini (1200 kraadi F), hea krüogeensusega kuni -250 kraadini. Üle 650 kraadi g″ faas ületab ja tugevus langeb.
K: Kas Inconel 718 on keevitatav?
Jah, sademetega{0}}karastatud niklisulami puhul ebatavaliselt, kuna selle vananemisreaktsioon on aeglane. Kasutage täiteainet ERNiFeCr-2; keevitada lõõmutatud olekus ja seejärel vanandada, et saavutada peaaegu -väärismetallist keevisõmbluse tugevus.
K: Millised standardid hõlmavad Inconel 718?
ASTM B637 (varras ja sepised), ASTM B670 (plaat), AMS 5662/5663/5664 (lennundustingimused), lisaks NACE MR0175/ISO 15156 ja API 6A CRA variandid nafta ja gaasi jaoks.
K: Kas Inconel 718 saab kasutada hapu teenuses?
Jah, 718 on üks vähestest ülitugevatest sulamitest, mis on loetletud NACE MR0175/ISO 15156-s hapu keskkondade jaoks ja mille kõvaduse piirid tuleb sertifikaadil kinnitada.
