Werkstoff Inconel 718 ist eine Superlegierung auf Nickel-Chrom-Basis, die sich durch hohe Festigkeit in extremen Umgebungen auszeichnet, einschließlich längerer Einwirkung kryogener Temperaturen sowie oxidierender oder korrosiver Bedingungen bei erhöhten Temperaturen von bis zu 700 °C. In diesem Artikel werden die Zusammensetzung, die Eigenschaften, die Wärmebehandlung, die Spezifikationen, die Produktformen, die Anwendungen und die weltweiten Lieferanten dieser Hochleistungslegierung ausführlich beschrieben.
Zusammensetzung des Werkstoffs Inconel 718
Inconel 718 ist eine ausscheidungshärtbare Nickelbasislegierung, die mehrere wichtige Zusätze enthält:
Inconel 718 Legierung Zusammensetzung
| Element | Gewicht % | Zweck |
|---|---|---|
| Nickel (Ni) | 50-55% | Wichtigstes Element für die Korrosionsbeständigkeit |
| Chrom (Cr) | 17-21% | Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit |
| Eisen (Fe) | Bilanz | Kostensenkung, Zugfestigkeit |
| Niobium (Nb) | 4.75-5.5% | Primäres Härtungselement, bildet γ"-Ausscheidungen |
| Molybdän (Mo) | 2.8-3.3% | Stärkung der festen Lösung |
| Titan (Ti) | 0.65-1.15% | Bildet Carbonitride für die Getreidekontrolle |
| Aluminium (Al) | 0.2-0.8% | Trägt zur γ"-Ausscheidungshärtung bei |
Die Kombination aus Nickel, Chrom, Niob und Molybdän ermöglicht im Vergleich zu anderen nichtrostenden Legierungen hervorragende Zug-, Ermüdungs- und Zeitstandseigenschaften, während die ausgewogene Chemie für eine hervorragende Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit sorgt.
Werkstoff Inconel 718 Eigenschaften
Das Lösungsglühen und die Alterungsbehandlung ermöglichen die Anpassung der Eigenschaften und der Leistung an die jeweiligen Anwendungsanforderungen.
Inconel 718 Materialeigenschaften
| Zustand | Streckgrenze | Zugfestigkeit | Dehnung |
|---|---|---|---|
| Lösungsgeglüht | ≥ 758 MPa | ≥ 1034 MPa | ≥ 12% |
| Höchstalter | ≥ 1310 MPa | ≥ 1460 MPa | ≥ 6% |
Weitere wichtige Eigenschaften bei Raumtemperatur sind:
- Ausgezeichnete Ermüdung und hervorragende Kerbschlagzähigkeit
- Hohe Bruchzähigkeit und Schlagzähigkeit
- Gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit
- Überdurchschnittliche thermische Eigenschaften im Vergleich zu alternativen Legierungen
- Niedrigere Kosten als Inconel 625 oder Waspaloy
Die ausgewogene Chemie bietet eine seltene Kombination aus Verarbeitbarkeit, mechanischer Leistung und Kosteneffizienz.
Werkstoff Inconel 718 Anwendungen
Die Nickel-Eisen-Matrix verleiht Inconel 718 eine ungewöhnliche Mischung von Eigenschaften, die den Einsatz bei kryogenen Temperaturen bis zu 700°C in extremen Umgebungen ermöglicht.
Branchen und Anwendungen
| Industrie | Typische Anwendungen |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Motorkomponenten - Schaufeln, Gehäuse, Befestigungselemente, Dichtungen, Düsen, Abstandshalter |
| Öl und Gas | Bohrlochwerkzeuge, Ventile, Bohrlochkopfteile, Durchflussleitungen, Instrumentierung |
| Stromerzeugung | Kohlevergasung, Kernkraftwerke und Chemieanlagen |
| Automobilindustrie | Turbolader-Rotoren, Auspuffkrümmer, Ventile |
| Chemische Verarbeitung | Wärmetauscher, Reaktionsbehälter, Pumpen |
Die hohe Festigkeit der Legierung wird zur Gewichtsreduzierung geschätzt, während die Korrosions-/Oxidationsbeständigkeit hohe Temperaturen und Drücke in kritischen Geräten und Werkzeugen aushält. Hervorragende Ermüdungs- und Zeitstandfestigkeit ermöglichen dynamisch beanspruchte Teile.
Produkt Formulare
- Stangenware
- Platte
- Blatt
- Befestigungselemente
- Feinguss
- Stranggepresste Formen
- Schläuche
- Schweißdraht
Diese bieten die Flexibilität, Bauteile mit optimaler Form, Festigkeit und Funktionalität herzustellen.
Wärmebehandlung
Lösungsglühen erhitzt die Legierung über die Solvustemperatur und löst γ"-Ausscheidungen auf, wodurch Versetzungsbewegungen und Rekristallisationen zur Verbesserung der Verformbarkeit ermöglicht werden. Anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur, um die Duktilität und Weichheit zu erhalten.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Zustand | Glühen der Lösung |
| Temperatur | 950-980°C |
| Dauer | 1 Stunde |
| Methode der Kühlung | Luft kühl oder schneller |
Bei der anschließenden Aushärtung entstehen sehr feine γ"-Ausscheidungen, die die Korngrenzen verstärken. Eine typische zweistufige Aushärtung führt zu optimalen Eigenschaften:
| Schritt | Temperatur | Dauer |
|---|---|---|
| Alter - 1 | 720°C | 8 Stunden |
| Alter - 2 | 620°C | 8 Stunden |
| Methode der Kühlung | Luftkühlung |
Die Lösungsbehandlung löst die Ausscheidungen auf, während die Aushärtung die Festigkeits- und Härtewerte wiederherstellt.
Werkstoff Inconel 718 Normen
Die Zusammensetzung, Produktformen und Eigenschaften der Nickellegierung 718 sind weltweit standardisiert:
| Standard | Titel |
|---|---|
| AMS 5662 | Nickel-Legierung, korrosions- und hitzebeständig, Stangen, Schmiedestücke und Ringe |
| ASTM B637 | Standard-Spezifikation für ausscheidungshärtende Stäbe, Schmiedestücke und Schmiedestücke aus Nickellegierungen für den Hochtemperaturbereich |
| ISO 6207 | Nickel-Knetlegierungen - Chemische Zusammensetzung von Nickellegierungen Nummer 718 (Ni-Fe-Cr-Nb-Mo) |
Diese umfassen chemische Grenzwerte für elementare Bestandteile, Mindestwerte für Zugfestigkeit und Streckgrenze, Härtebereiche und Korngröße in lösungsgeglühten und aushärtbaren Zuständen für Kneterzeugnisse wie Stangen, Platten, Bleche und Schmiedestücke.
Werkstoff Inconel 718 Anbieter
Inconel 718 ist eine weit verbreitete Hochleistungslegierung für die Luft- und Raumfahrt und wird von allen führenden Herstellern von Nickellegierungen produziert:
| Unternehmen | Markennamen | Produkt Formulare |
|---|---|---|
| ATI | ATI 718 | Stange, Knüppel, Verbindungselemente |
| Zimmerer-Technologien | Benutzerdefiniertes Alter 718 | Stangen, Draht, Rohre |
| Haynes International | Haynes 718 | Blatt, Platte |
| Besondere Metalle | U718 | Fittings, Flansche, Ringe |
| PCC-Schmiedeprodukte | PCC 718 | Ringe, Blisks |
Lieferanten bieten zertifizierte Inconel 718-Materialprüfberichte, die die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften und die Übereinstimmung mit der Mikrostruktur bestätigen. Export-/Importdaten bestätigen die Beschaffung aus renommierten globalen Werken.
Kostenanalyse
Die Preise für die Nickellegierung 718 schwanken je nach den Preisen auf dem Nickelmarkt und der regionalen Nachfrage und dem Angebot. Bulk Rabatt Stufen auf 10+ metrische Tonnen können durchschnittlich:
- Mühlenzertifikat 3.2 Material: $18-22/kg
- NADCAP-zertifizierte Stäbe: $30-50/kg
Im Vergleich zu nichtrostenden Stählen ist Inconel 718 im Durchschnitt 5-10 mal teurer, bietet aber extreme Temperatur- und Druckeigenschaften, die von austenitischen oder martensitischen Güten nicht erreicht werden.
Bearbeitung von Inconel 718
Trotz der für eine hochfeste Superlegierung guten Verarbeitbarkeit kann die hohe Kaltverfestigung von Inconel 718 zu Problemen bei der Bearbeitung und Umformung führen. Empfehlungen umfassen:
- Einsatz von starren Aufbauten zur Minimierung von Vibrationen
- Kühlmittel mit hohem Druck/Volumen verwenden
- Vorschubgeschwindigkeiten und Schnitttiefen optimieren
- TiAlN-beschichtete Hartmetalleinsätze verwenden
- Faktor 15% niedrigere Geschwindigkeiten als Stahl
- Ermöglicht die Bearbeitung bei erhöhten Temperaturen
Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die erwarteten Werkzeugstandzeiten und Oberflächengüten zu erreichen und gleichzeitig die Eigenspannungen zu minimieren.
Vorteile
- Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Behält seine Zug-/Ermüdungseigenschaften auch nach längerem Gebrauch bei bis zu 700°C bei
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen
- Individuell anpassbare Festigkeits-/Härteprofile durch Wärmebehandlung
- Ausgezeichnete Verarbeitbarkeit im Vergleich zu ausscheidungshärtenden Sorten
Beschränkungen
- Erfordert Aushärtung für optimale mechanische Eigenschaften
- Relativ schwierige Bearbeitbarkeit gegenüber vergleichbaren Nickellegierungen
- Höhere Materialkosten als bei Stählen begrenzen den Einsatz für kostenorientierte Anwendungen
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Inconel 718 eine hochleistungsfähige, ausscheidungshärtende Nickel-Chrom-Legierung ist, die für extreme Umgebungen bis zu 700 °C entwickelt wurde und hohe Festigkeit, Zähigkeit, Verarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit vereint. Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt nutzen die Fähigkeit, Ermüdung, Kriechen und Rissbildung bei lang anhaltenden zyklischen Belastungen zu widerstehen. Öl- und Gasausrüstungen nutzen die hervorragende Oxidationsbeständigkeit bei gleichzeitig hohem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Führende globale Anbieter bieten zertifizierte Werkstoff Inconel 718 einschließlich Stangen, Platten, Bleche, Schmiedestücke und Verbindungselemente. Die Abstimmung der Anwendungsanforderungen auf maßgeschneiderte Wärmebehandlungsprotokolle ermöglicht ein ausgewogenes Verhältnis von gewünschter Härte, Duktilität und Funktionalität.
FAQs
Wofür wird Inconel 718 verwendet?
Inconel 718 wird aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit häufig in Triebwerken für die Luft- und Raumfahrt (Schaufeln, Gehäuse, Befestigungselemente usw.), in Ausrüstungen für die Erdgas- und Petrochemie (Ventile, Bohrlochköpfe, Bohrlochwerkzeuge), in Teilen für die nukleare und chemische Verarbeitung, in Turboladern und Wärmetauschern verwendet.
Welche Branchen verwenden Inconel 718?
Zu den Schlüsselindustrien gehören die Luft- und Raumfahrt, die Öl-/Gasförderung und -verarbeitung, Kraftwerke, die chemische Verarbeitung, Anlagen zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung und Anwendungen mit Turbolader im Automobil- und Schiffsbau.
Ist Inconel 718 schweißbar?
Ja, Inconel 718 lässt sich mit ERNiCrFe-7-Zusatzdraht nach der Lösungsbehandlung aufgrund seiner optimierten Zusammensetzung und Einschlusskontrolle hervorragend schweißen. Das Vorwärmen senkt die Rissempfindlichkeit.
Was ist der Unterschied zwischen Inconel 600, 625 und 718?
Inconel 600 ist mischkristallverfestigt, 625 wird durch Molybdän gehärtet und 718 ist eine ausscheidungshärtende Legierung. Inconel 718 bietet die höchste Festigkeit der drei, erfordert aber eine Alterungsbehandlung.
Wie hoch ist die Härte von geglühtem Inconel 718?
Die Brinell-Härte von geglühtem Inconel 718 beträgt 217-255. Die Spitzenhärte kann 422-472 BHN erreichen. Die Härtewerte helfen bei der Beurteilung der richtigen Wärmebehandlung.
Braucht Inconel 718 eine Wärmebehandlung?
Ja, um die vollen mechanischen Eigenschaften zu erreichen, umfasst die Standard-Wärmebehandlung ein Lösungsglühen, gefolgt von einem zweistufigen Alterungshärtungsprozess. Die Verarbeitbarkeit wird nach dem Glühen verbessert.
Wie hoch ist der Preis pro kg Inconel 718?
Die Preise für Inconel 718 in loser Schüttung schwanken zwischen $18-22/kg für einfache Werkszertifizierung und $30-50/kg für voll zertifiziertes Material in Flugzeugqualität, je nach Nickelpreisen und regionaler Nachfrage.
