Inconel 718 adalah paduan nikel langka yang kekuatannya tidak akan ada sampai alat pengolah panas menciptakannya. Dalam kondisi anil, ini adalah material kelas 1000 MPa-sederhana; setelah perlakuan presipitasi dua-langkah, tarikan minimumnya mencapai 1.270 MPa dengan hasil di atas 1.030 MPa, dan perbedaan itulah yang menjadi alasan utama paduan ini ditetapkan dalam mesin berputar dan peralatan bertekanan.
Apa Itu Inconel 718
Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)adalah paduan besi-nikel-kromium-yang dapat dikeraskan dengan presipitasi yang diperkuat oleh dua fase intermetalik: gamma double-prime (g″, Ni3Nb) sebagai fase pengerasan primer dan gamma prime (g′, Ni3(Al,Ti)) sebagai fase sekunder.
Paduan ini tidak biasa di antara superalloy nikel karena umur-respons pengerasan yang lambat, yang membuatnya dapat dilas tanpa retak yang mengganggu-paduan yang menua dengan cepat seperti X-750. Ia menjaga kekuatan tinggi dari suhu kriogenik hingga sekitar 650 derajat (1200 derajat F), yang merupakan batasan kerja yang dikutip sebagian besar lembar data untuk layanan jangka panjang.
| Barang | Nilai |
|---|---|
| nomor UNS | N07718 |
| EN / Nomor Werkstoff | 2.4668 |
| Nama-nama umum | Inconel 718, Paduan 718, Nikel 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3 (singkatan EN) |
| Keluarga | Pengendapan-Ni-Cr-Fe-Nb-Mo yang dapat diperkeras |
| Mekanisme penguatan | g″ (Ni3Nb) primer + g′ (Ni3(Al,Ti)) sekunder |
| Kepadatan | 8,19 g/cm3 (0,296 pon/in3) |
| Kisaran leleh | 1320–1390 derajat (2410–2540 derajat F) |
| Jangkauan layanan yang dapat digunakan | -250 derajat hingga +650 derajat dalam jangka panjang |
Komposisi Kimia
Komposisi di bawah ini adalah sampul penerimaan standar yang digunakan oleh AMS 5662 / AMS 5663 dan ASTM B637 untuk batangan dan tempa. Niobium adalah elemen yang menentukan: ia membentuk endapan prima ganda-gamma Ni3Nb selama penuaan, dan jangkauannya dikontrol dengan ketat karena terlalu sedikit niobium akan mengurangi respons pengerasan sementara terlalu banyak akan mendorong segregasi dan fase Laves. Besi bukanlah suatu pengotor di sini tetapi merupakan elemen keseimbangan yang sengaja memperlambat respons penuaan dan meningkatkan kemampuan pembuatan.
| Elemen | Minimal (%) | Maks (%) | Peran |
|---|---|---|---|
| Nikel + Kobalt (Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | Matriks dasar; kekuatan-suhu tinggi |
| Kromium (Cr) | 17.0 | 21.0 | Ketahanan oksidasi dan korosi |
| Besi (Fe) | Keseimbangan | - | Keseimbangan matriks; memperlambat respons penuaan untuk kemampuan las |
| Niobium + Tantalum (Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | Formulir g″; elemen pengerasan utama |
| Molibdenum (Mo) | 2.80 | 3.30 | Penguatan-solusi yang solid |
| Titanium (Ti) | 0.65 | 1.15 | Bentuk g′; co-pencetus |
| Aluminium (Al) | 0.20 | 0.80 | Bentuk g′; co-pencetus |
| Kobalt (Co) | - | 1.00 | Batas pengotor di sebagian besar spesifikasi |
| Karbon (C) | - | 0.08 | Tetap rendah untuk menghindari penggetasan karbida |
| Mangan (Mn) | - | 0.35 | Kontrol pengotor |
| Silikon (Si) | - | 0.35 | Kontrol pengotor |
| Fosfor (P) | - | 0.015 | Kontrol pengotor |
| Belerang (S) | - | 0.015 | Pengendalian pengotor; penting untuk kemampuan kerja yang panas |
| Tembaga (Cu) | - | 0.30 | Batas pengotor |
| Boron (B) | - | 0.006 | Mikro-paduan untuk-kekuatan batas butir |
Mekanisme Curah Hujan: Mengapa Perlakuan Panas Menciptakan Kekuatan
Dalam kondisi anil, Inconel 718 merupakan paduan larutan padat dengan kekuatan sedang, tarik minimum sekitar 1030 MPa dalam kondisi AMS 5662.
Perlakuan panas presipitasi membuat paduan mencapai tarik minimum 185 ksi (1276 MPa) karena memaksa dua hal terjadi dalam struktur mikro: atom niobium, titanium, dan aluminium, yang dilarutkan dalam matriks setelah perlakuan larutan, keluar dari larutan dalam bentuk partikel Ni3Nb dan Ni3(Al,Ti) berskala nanometer; dan partikel-partikel tersebut menahan gerakan dislokasi yang memungkinkan terjadinya deformasi plastis.
Siklus penuaan dua-tahap terjadi karena kedua fase merespons pada suhu yang berbeda: tahap pertama pada suhu 1325 derajat F menginisiasi fase g″, dan tahap kedua pada suhu 1150 derajat F memungkinkan fase tersebut tumbuh ke ukuran yang memberikan keseimbangan kekuatan-ketangguhan optimal. Melewatkan atau memperpendek langkah mana pun akan membuat paduan ini-mengeras, itulah sebabnya catatan-perlakuan panas lebih penting untuk 718 dibandingkan hampir semua paduan nikel lainnya.
Ketentuan Pengiriman: AMS 5662, AMS 5663 dan AMS 5664
Tiga kondisi AMS mendominasi pengadaan Inconel 718 batangan, tempa dan pipa. Mereka memiliki chemistry yang sama; perbedaannya sepenuhnya terletak pada-kondisi perlakuan panas, dan masing-masing memiliki tugas berbeda dalam rantai pasokan.
| Spesifikasi | Kondisi | Properti Minimum (suhu ruangan) | Penggunaan Khas dalam Rantai Pasokan |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | Solusi yang diolah (anil) | UTS 1034 MPa (150 ksi) mnt, YS 517 MPa (75 ksi) mnt | Bahan baku untuk pemesinan; cukup lembut untuk dipotong dengan mudah |
| AMS 5663 | Solusi yang diolah + pengerasan presipitasi | UTS 1276 MPa (185 ksi) mnt, YS 1034 MPa (150 ksi) mnt, EL 12% mnt, RA 15% mnt | Servis-perangkat keras berputar dan komponen bertekanan yang siap diservis |
| AMS 5664 | Varian-kekuatan dingin-bekerja + lama yang lebih tinggi | Melebihi AMS 5663 dalam hal kekuatan | Pengencang dan bagian yang membutuhkan kekuatan maksimal |
Untuk peralatan perpipaan dan tekanan, logika pengadaannya adalah: pesan AMS 5662 ketika suku cadang harus dikerjakan atau ditekuk terlebih dahulu dan kemudian dikeraskan, dan pesan AMS 5663 ketika suku cadang dikirim dalam kondisi akhir.
Kesalahan pengadaan yang umum terjadi adalah meminta pipa AMS 5663 dan kemudian melakukan pemesinan atau-pembengkokan dingin di-rumah, yang menyebabkan pekerjaan-mengeras dan dapat merusak bagian yang sudah berada pada kekuatan penuh; rute yang benar untuk mesin-dari-suku cadang mentah adalah AMS 5662 diikuti dengan siklus penuaan yang terkontrol.
Rute Perlakuan Panas
Siklus pengerasan presipitasi standar per AMS 5663 terdiri dari dua-langkah perawatan. Perawatan larutan sebelum penuaan melarutkan elemen pengerasan dan mengatur ukuran butir; langkah-langkah penuaan berinti dan menumbuhkan endapan.
| Melangkah | Suhu | Waktu / Pendinginan | Tujuan |
|---|---|---|---|
| Solusi anil | 927–1010 derajat (1700–1850 derajat F) | Tahan per ukuran bagian, udara dingin atau lebih cepat | Larutkan Nb, Ti, Al; mengatur ukuran butir |
| Langkah penuaan 1 | 718 derajat (1325 derajat F) | 8 jam | Fase inti g″ (Ni3Nb). |
| Langkah penuaan 2 | 621 derajat (1150 derajat F) | Tungku keren dari langkah 1; total waktu penuaan 18 jam; udara sejuk | Tumbuhkan g″ dan g′ ke ukuran optimal |
Rute 1325/1150 derajat F adalah standar AMS. Catatan untuk perakit: paduan menunjukkan kontraksi sekitar 0,0008 in/in setelah pengerasan presipitasi, sehingga dimensi pemesinan presisi-harus ditetapkan sebelum penuaan atau kontraksi diperhitungkan dalam tunjangan pemesinan.
Data Fisik dan Mekanik
Tabel di bawah ini menggabungkan konstanta fisik dengan perilaku mekanis yang representatif pada suhu. Suhu-minimum ruangan bersifat kontraktual,-angka suhu yang ditinggikan adalah nilai umum untuk panduan desain.
| Milik | Nilai |
|---|---|
| Kepadatan | 8,19 gram/cm3 |
| Modulus elastisitas, suhu kamar | 200 IPK (29 x 10³ ksi) |
| Berarti CTE, 20–300 derajat | 13.9 µm/m·K |
| Konduktivitas termal, suhu kamar | 11.4 W/m·K |
| UTS, anil (AMS 5662 menit) | 1034 MPa |
| UTS, umur (AMS 5663 menit) | 1276 MPa |
| YS, umur (AMS 5663 mnt) | 1034 MPa |
| Perpanjangan, umur (AMS 5663 mnt) | 12% |
| Kekerasan, tua (khas) | 331 PBR mnt (kira-kira 36 HRC) |
Suhu-Tinggi dan Perilaku Kriogenik
Struktur presipitasi yang sama memberi 718 kekuatan-suhu ruangan yang stabil hingga sekitar 650 derajat , itulah sebabnya paduan ini memiliki kekuatan tarik dan mulur yang dapat digunakan dalam kisaran turbin dan lubang bawah. Sifat-sifat umum pada suhu 650 derajat masih menunjukkan tarikan sekitar 1100 MPa, dan kinerja tegangan-pecah adalah alasan mengapa 718 merupakan paduan perangkat keras-berputar standar.
Di sisi lain dari selubung, matriks austenitik tidak memiliki transisi-ke-getah yang ulet, sehingga paduan ini banyak digunakan dalam tangki kriogenik dan katup hingga suhu hidrogen cair-. Kombinasi ini, kekuatan tinggi pada kedua suhu ekstrem dengan kemampuan las di antara keduanya, menjadi alasan tidak ada paduan nikel lain yang dapat menandingi jumlah spesifikasinya di ruang angkasa dan minyak-dan-gas.
Pengelasan dan Fabrikasi
Inkonel 718dilas dengan pengisi dasar nikel-yang cocok di kelas ERNiFeCr-2 (AWS A5.14), kelompok pengisi Inconel 718 yang sudah dikenal. Paduan tersebut dapat dilas baik dalam kondisi anil atau tua; respons penuaan yang lambat berarti-zona yang terkena dampak panas tidak retak setelah pengelasan seperti yang terjadi pada paduan yang mengalami penuaan cepat.
Ketika dilas dalam kondisi anil dan kemudian berumur, logam las mengembangkan sebagian besar kekuatan-logam dasar, itulah sebabnya pengelasan biasanya dirancang sebagai bahan AMS 5662 ditambah siklus penuaan pasca-pengelasan. Pembentukan dingin mudah dilakukan dalam kondisi anil; bahan yang sudah tua cukup kuat sehingga pembentukannya harus dilakukan sebelum pengerasan presipitasi. Catatan pemesinan mencerminkan paduan nikel lainnya: pengaturan kaku, umpan positif, dan perkakas tajam untuk menghindari pengerasan kerja.
Standar dan Bentuk Produk
| Membentuk | Standar Pemerintahan | Kisaran Khas |
|---|---|---|
| Batangan, batangan, kawat | ASTM B637/AMS 5662, 5663, 5664 | Diameter 6–300mm |
| Pipa dan tabung mulus | Rute AMS 5662, sesuai spesifikasi proyek | OD 21,3–168,3 mm (NPS 1/2–6) |
| Piring, lembaran, strip | ASTM B670/AMS 5596, 5597 | Ketebalan 0,5–100 mm |
| Tempa dan cincin | ASTM B637 | Per gambar |
| Pengencang | Varian AMS 5662/5663 + NACE MR0175 | Per gambar |
Aplikasi
- Dirgantara: cakram turbin, bilah kompresor, poros mesin, selubung dan pengencang
- Mesin roket: turbopump, housing, komponen dorong
- Minyak dan gas: peralatan lubang bawah, rumah MWD/LWD, poros pompa, katup pengaman, komponen kepala sumur sesuai NACE MR0175 / API 6A CRA
- Kriogenik: Tangki LNG dan hidrogen, katup, pipa transfer
- Nuklir: bagian dalam reaktor dan-komponen batang kendali
- Industri:-pegas bersuhu tinggi, pengencang, cetakan dan perkakas
Kesalahan Umum Pengadaan
- Memesan pipa AMS 5663 dan mengerjakannya di-rumah, kehilangan kondisi lama pada permukaan mesin
- Dengan asumsi semua sertifikat 718 sama: kondisi (anil vs umur) harus dicantumkan di PO
- Melewatkan langkah penuaan kedua pada suhu 1.150 derajat F, yang menyebabkan paduan menjadi kurang-mengeras
- Mengabaikan kontraksi penuaan 0,0008 inci/inci dalam dimensi presisi
- Menggunakan pengisi kelas 625 pada 718, yang mengubah kimia logam las dan mengurangi kekuatan lama
Pertanyaan Umum
T: Apa perbedaan antara AMS 5662 dan AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 adalah solusi-kondisi anil dengan tarikan minimum sekitar 1034 MPa; AMS 5663 adalah bahan pengendapan yang sama-yang dikeraskan hingga tarik minimum 1276 MPa. Pesan 5662 untuk pemesinan dan pembentukan, lalu umur; pesan 5663 untuk servis-suku cadang siap pakai.
T: Bagaimana Inconel 718 mengeras?
Dengan dua{0}}penuaan tahap: 8 jam pada suhu 718 derajat (1325 derajat F), kemudian tungku didinginkan hingga 621 derajat (1150 derajat F) dengan total waktu penuaan 18 jam, kemudian pendinginan udara. Perlakuan ini mengendapkan fase Ni3Nb (g″) dan Ni3(Al,Ti) (g′) yang menyebabkan dislokasi.
T: Berapa suhu yang dapat ditahan Inconel 718?
Layanan-jangka panjang hingga sekitar 650 derajat (1200 derajat F), dengan kinerja kriogenik yang baik hingga -250 derajat . Di atas 650 derajat, kelebihan fase g″ dan kekuatan turun.
T: Apakah Inconel 718 dapat dilas?
Ya, hal ini tidak biasa terjadi pada paduan nikel{0}}yang diperkeras dengan presipitasi, karena respons penuaannya lambat. Gunakan pengisi ERNiFeCr-2; las dalam kondisi anil dan umur setelahnya untuk kekuatan las mendekati-logam dasar.
T: Standar apa yang mencakup Inconel 718?
ASTM B637 (batang dan tempa), ASTM B670 (pelat), AMS 5662/5663/5664 (kondisi dirgantara), ditambah varian NACE MR0175/ISO 15156 dan API 6A CRA untuk minyak dan gas.
Q: Dapatkah Inconel 718 digunakan dalam pelayanan asam?
Ya, 718 adalah salah satu dari sedikit-paduan berkekuatan tinggi yang tercantum dalam NACE MR0175/ISO 15156 untuk lingkungan asam, dengan batas kekerasan yang harus diverifikasi pada sertifikat
