Inconel 625 vs Inconel 718 Υψηλή-Θερμοκρασία έναντι υψηλής-Συπερκράματα νικελίου αντοχής

Inconel 625καιInconel 718είναι τα δύο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υπερκράματα βάσης νικελίου- στον κόσμο, τα οποία μαζί αντιπροσωπεύουν σημαντικό μερίδιο της παγκόσμιας κατανάλωσης υπερκράματος. Παρόλο που μοιράζονται το όνομα της οικογένειας Inconel®, έχουν σχεδιαστεί για βασικά διαφορετικές κύριες λειτουργίες: Το Inconel 625 δίνει προτεραιότητα στην αντίσταση στη διάβρωση και την οξείδωση σε ακραίες θερμοκρασίες, ενώ το Inconel 718 δίνει προτεραιότητα στην εξαιρετική μηχανική αντοχή κάτω από απαιτητικά δομικά φορτία.

Αυτή η αναφορά παρέχει στους μηχανικούς, στους ειδικούς προμηθειών και στους τεχνικούς αγοραστές μια αυστηρή σύγκριση βάσει δεδομένων-που καλύπτει τη χημική σύνθεση, τις μηχανικές και φυσικές ιδιότητες, τη συμπεριφορά διάβρωσης, τη δυνατότητα συγκόλλησης, τις βιομηχανικές εφαρμογές και το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας. Περιλαμβάνεται μια οριστική μήτρα επιλογής για την επιτάχυνση της λήψης αποφάσεων για το κράμα-.

Τι είναι τα υπερκράματα νικελίου;

Τα υπερκράματα νικελίου είναι μια κατηγορία μεταλλικών υλικών υψηλής απόδοσης-που έχουν σχεδιαστεί για να διατηρούν τη μηχανική αντοχή, την επιφανειακή σταθερότητα και την αντοχή στη διάβρωση σε θερμοκρασίες που θα προκαλούσαν την πλήρη αστοχία των συμβατικών χάλυβων και των κραμάτων αλουμινίου. Αποτελούν τη ραχοκοκαλιά της σύγχρονης αεροδιαστημικής, της ενέργειας, της χημικής επεξεργασίας και της μηχανικής βαθέων υδάτων.

Ο όρος "Inconel" είναι σήμα κατατεθέν της Special Metals Corporation (τώρα μέρος της PCC, Precision Castparts Corp.), που εφαρμόζεται σε μια οικογένεια υπερκραμάτων ωστενιτικού νικελίου-χρωμίου. Σε αυτήν την οικογένεια, ο βαθμός 625 και ο βαθμός 718 κυριαρχούν στην παγκόσμια κατανάλωση για δεκαετίες λόγω των εξαιρετικών και συμπληρωματικών προφίλ ιδιοκτησίας τους.

Χημική Σύνθεση

Οι διαφορές απόδοσης μεταξύ 625 και 718 εντοπίζονται απευθείας στα διαφορετικά χημικά σχέδια τους. Η κατανόηση της σύνθεσης είναι το πρώτο βήμα για την κατανόηση της συμπεριφοράς.

Το Inconel 625 περιέχει σημαντικά περισσότερο μολυβδαίνιο (8–10%) από το 718 (2,8–3,3%). Το Mo είναι ο κύριος μοχλός της αντοχής στη διάβρωση σε κοιλώματα και ρωγμές σε περιβάλλοντα χλωρίου, δίνοντας στο 625 την ανώτερη απόδοσή του στο θαλασσινό νερό.

Το Inconel 718 χρησιμοποιεί υψηλότερη περιεκτικότητα σε νιόβιο (4,75–5,5%) για να σχηματίσει τη φάση γάμμα Ni3Nb-διπλής-πρωταρχικής ( '') κατακρήμνισης - την πηγή της απίστευτης απόκρισης σκληρυντικής κατακρήμνισης-.

Το ισοζύγιο σιδήρου στο 718 (έναντι ελάχιστου νικελίου στο 625) αντικατοπτρίζει τη βελτιστοποιημένη προέλευση του κόστους- ως δομικό κράμα αεροδιαστημικής όπου η αντοχή και όχι η τελική αντίσταση στη διάβρωση ήταν ο στόχος σχεδιασμού.

Και τα δύο κράματα είναι πλήρως ωστενιτικά (κρυσταλλική δομή FCC) και μη-μαγνητικά σε κατάσταση ανόπτησης.

Μηχανικές Ιδιότητες

Οι μηχανικές ιδιότητες είναι ο πιο κρίσιμος παράγοντας διαφοροποίησης για δομικές και περιστρεφόμενες-μηχανικές εφαρμογές. Τα παρακάτω δεδομένα αντικατοπτρίζουν τυπικές τιμές για τις πιο κοινές συνθήκες βιομηχανικού προϊόντος.

Το Inconel 718 παλαιωμένο επιτυγχάνει πάνω από διπλάσια αντοχή εφελκυσμού και διαρροής σε σχέση με το ανόπτη 625 - καθιστώντας το την ξεκάθαρη επιλογή για δομικά,-φέροντα φορτίο ή κόπωση-κρίσιμα εξαρτήματα.

Inconel 625 retains outstanding ductility (>40% επιμήκυνση) ακόμη και σε κατάσταση ανόπτησης, κρίσιμης σημασίας για διαμόρφωση, ψυχρή-εργασία και εφαρμογές που υπόκεινται σε κρουστική φόρτιση.

Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας των 625 (982 μοίρες συνεχής) είναι σχεδόν 280 μοίρες υψηλότερη από 718 (704 μοίρες), αντικατοπτρίζοντας την ανώτερη αντίσταση στην οξείδωση που παρέχεται από την υψηλότερη περιεκτικότητά του σε χρώμιο και μολυβδαίνιο.

Αντοχή στη διάβρωση

Η αντίσταση στη διάβρωση είναι η κύρια δύναμη του Inconel 625 και μια σημαντική (αν και δευτερεύουσα) ικανότητα του Inconel 718. Και τα δύο ξεπερνούν τους ανοξείδωτους χάλυβες στα περισσότερα επιθετικά περιβάλλοντα, αλλά η σχετική υπεροχή τους ποικίλλει δραματικά ανάλογα με τον τύπο περιβάλλοντος.

Το υψηλό μολυβδαίνιο (8–10%) αυξάνει το PREN από ~38 (718) σε ~52 (625), τοποθετώντας το πάνω από το κρίσιμο όριο για αξιόπιστη αντίσταση στο σκάσιμο στο θαλασσινό νερό.

Το 625 είναι απρόσβλητο στην καταπόνηση χλωριδίου-τη διάβρωση (SCC) που προσβάλλει τους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες και ενέχει κίνδυνο για το 718 σε ευαισθητοποιημένες συνθήκες.

Το 625 χρησιμοποιείται ως υλικό αναφοράς NACE MR0175/ISO 15156 για ξινί-περιβάλλοντα σέρβις (H2S + CO2) σε πετρέλαιο και αέριο.

Φυσικές Ιδιότητες

Οι φυσικές ιδιότητες διέπουν τη θερμική διαχείριση, τη σταθερότητα των διαστάσεων και το βάρος των εξαρτημάτων - σημαντικά για το σχεδιασμό του συστήματος, ακόμη και όταν είναι δευτερεύοντα σε σχέση με τη μηχανική απόδοση.

Και τα δύο κράματα έχουν γενικά παρόμοιες φυσικές ιδιότητες, όπως αναμένεται από τα κράματα που μοιράζονται μια μήτρα κυρίως νικελίου-ωστενίτη. Η μέτρια διαφορά πυκνότητας (8,44 έναντι 8,19 g/cm³) ευνοεί ελαφρώς 718 σε βάρος-ευαίσθητες δομικές εφαρμογές αεροδιαστημικής.

Συγκολλησιμότητα και Κατασκευή

Κατασκευαστικότητα - η ευκολία με την οποία μπορεί να συγκολληθεί, να σχηματιστεί και να κατεργαστεί ένα κράμα - έχει άμεσο αντίκτυπο στο συνολικό κόστος κατασκευής και στη δυνατότητα επισκευής πεδίου. Αυτή είναι μια περιοχή ουσιαστικής πρακτικής διαφοράς μεταξύ 625 και 718.

Επιπτώσεις κόστους κατασκευής

Το Inconel 625 είναι σημαντικά πιο εύκολο στη συγκόλληση, αναιρώντας την ανάγκη για ακριβή θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) στις περισσότερες εφαρμογές. Αυτό μεταφράζεται σε χαμηλότερους χρόνους και κόστος κατασκευής για συγκολλημένα συγκροτήματα.

Η απαίτηση του Inconel 718 για PWHT (και τους σχετικούς κλιβάνους ελεγχόμενης-ατμόσφαιρας) προσθέτει κόστος και πολυπλοκότητα, αλλά η προκύπτουσα κατακρήμνιση-σκληρυμένη μικροδομή παρέχει τα επίπεδα αντοχής που δικαιολογούν αυτήν την επένδυση σε εφαρμογές αεροδιαστημικής και υψηλού{3}}φόρτου.

Η κατεργασία και των δύο κραμάτων είναι δύσκολη λόγω της σκλήρυνσης. Τα αιχμηρά εργαλεία, οι χαμηλές τροφοδοσίες και το ψυκτικό υγρό πλημμύρας είναι απαραίτητες. 625 μηχανές ελαφρώς πιο εύκολα από το 718 σε παλαιωμένη κατάσταση.

Συχνές Ερωτήσεις

Όχι. Ενώ το 625 έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε υψηλές-θερμοκρασίες, η αντοχή του σε ανόπτηση (~517 MPa) είναι μικρότερη από το μισό του παλαιωμένου 718 (~1.170 MPa). Ένας δίσκος στροβίλου που περιστρέφεται με δεκάδες χιλιάδες σ.α.λ. απαιτεί την κατακρήμνιση-τη σκληρυμένη μικροδομή του 718 για να αντισταθεί στις φυγόκεντρες τάσεις. 625 θα αποτύγχανε λόγω υποχώρησης και κόπωσης στα επίπεδα{11}της καταπόνησης λειτουργίας του κινητήρα.

718 is not the preferred choice for continuous seawater immersion. Its PREN (~38) falls below the >Το όριο 40 θεωρείται γενικά ασφαλές για αντοχή στη διάβρωση των ρωγμών σε στάσιμο θαλασσινό νερό. Σε ρέον θαλασσινό νερό ή με καθοδική προστασία, το 718 μπορεί να έχει αποδεκτή απόδοση, αλλά το Inconel 625 (PREN ~52) είναι η σχεδιασμένη λύση για υπεράκτιες εφαρμογές σύμφωνα με τα πρότυπα NACE/ISO.

Όχι. Σε συνθήκες βέλτιστης θερμικής-επεξεργασίας, το Inconel 718 είναι περίπου 48% ισχυρότερο σε αντοχή σε εφελκυσμό και πάνω από 100% ισχυρότερο σε αντοχή διαρροής. 625 μπορεί να ενισχυθεί με ψυχρή εργασία, αλλά δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις σκληρυμένες ιδιότητες κατακρήμνισης-του 718 με οποιαδήποτε θερμική επεξεργασία.

Και τα δύο κράματα είναι εγκατεστημένα στην κατασκευή προσθέτων μέσω σύντηξης λέιζερ σε σκόνη σε σκόνη (LPBF) και κατευθυνόμενης εναπόθεσης ενέργειας (DED). Το Inconel 718 έχει το μεγαλύτερο δημοσιευμένο σύνολο δεδομένων και το ευρύτερο ιστορικό πιστοποίησης διαδικασιών, ιδιαίτερα στην αεροδιαστημική. Το Inconel 625 προτιμάται για εξαρτήματα AM που απαιτούν αντίσταση στη διάβρωση ως κύρια λειτουργία. Η επιλογή αντικατοπτρίζει τις συμβατικές εφαρμογές: 625 για διάβρωση-κρίσιμο, 718 για αντοχή-κρίσιμα εξαρτήματα AM.

Ναί. Πολλά κράματα καταλαμβάνουν ενδιάμεσες θέσεις. Το Inconel 625 Plus (UNS N07716) προσθέτει την ικανότητα παλαίωσης-σκλήρυνσης σε μια σύνθεση βάσης 625-όπως, επιτυγχάνοντας αντοχές διαρροής ~827 MPa - χρήσιμες όταν απαιτούνται τόσο αντοχή στη διάβρωση όσο και υψηλότερη αντοχή. Το κράμα 725 (UNS N07725) είναι ένα άλλο κράμα-σκληρυνόμενου νικελίου-χρωμίου-μολυβδαινίου ηλικίας που πληροί τις προϋποθέσεις για ξινή υπηρεσία σύμφωνα με το NACE MR0175. Συμβουλευτείτε έναν μηχανικό υλικών όταν το πρότυπο 625 ή 718 δεν πληροί πλήρως τις απαιτήσεις διπλής διάβρωσης/αντοχής.

Σύναψη

Το Inconel 625 και το Inconel 718 είναι συμπληρωματικές, όχι ανταγωνιστικές, λύσεις σε διαφορετικές προκλήσεις μηχανικής. Κανένα μεμονωμένο κράμα δεν είναι παγκοσμίως ανώτερο. το «καλύτερο» κράμα είναι πάντα αυτό που ταιριάζει βέλτιστα με τον συγκεκριμένο συνδυασμό θερμοκρασίας, καταπόνησης, περιβάλλοντος διάβρωσης, μεθόδου κατασκευής και περιορισμών κόστους της εφαρμογής σας.

Συνοπτικά:

Το Inconel 625 είναι το κορυφαίο-κράμα παγκοσμίως για αντοχή στη διάβρωση και σταθερότητα οξείδωσης σε υψηλή-θερμοκρασία, με κόστος χαμηλότερης μηχανικής αντοχής. Είναι η προεπιλεγμένη επιλογή για χημική επεξεργασία, υπεράκτια, θαλάσσια και οποιαδήποτε εφαρμογή όπου η διάβρωση είναι ο κυρίαρχος τρόπος αποτυχίας.

Το Inconel 718 είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υπερκράμα στον κόσμο για δομικές εφαρμογές υψηλής{1} αντοχής, ιδιαίτερα στην αεροδιαστημική πρόωση και στα περιστρεφόμενα μηχανήματα. Η σκληρυμένη μικροδομή του από την κατακρήμνιση-παρέχει μηχανικές ιδιότητες που δεν μπορούν να επιτευχθούν με 625 σε καμία περίπτωση.

Όπου απαιτούνται ταυτόχρονα τόσο αντοχή στη διάβρωση όσο και αυξημένη αντοχή, η ανάλυση ενδιάμεσων κραμάτων ή μηχανικής- θα πρέπει να διεξάγεται με εξειδικευμένο μηχανικό υλικών.