Inconel 718 – Högstarkt superlegering för flyg- och bilindustrin

Inconel 718 är en högstark, korrosionsmotståndskapabel nickelbaserad superlegering som är utformad för att fungera särskilt bra i extrem miljöer. Bestående huvudsakligen av nickel (50-55 %), krom (17-21 %), järn (bal.), och betydande tillägg av molybdenum (3 %), niobium (5 %) och titanium (0,9-1,3 %), är Inconel 718 känt för sin utmärkta styrka och motstånd mot oxidering och korrosion, även vid höga temperaturer. Legeringen kan bibehålla sina mekaniska egenskaper vid temperaturer som sträcker sig från kryogeniska villkor upp till cirka 700°C (1290°F), vilket gör den idealisk för både högtemperaturs- och lågtemperatursapplikationer.

Inconel 718 har också förmågan att kunna härdas för att uppnå den önskade kombinationen av styrka, tåghet och trötthetsmotstånd. Dessa egenskaper gör det särskilt användbart inom luftfart, bilindustrin och industriella tillämpningar där material måste fungera under hög spänning, hög tryck och extremt höga temperaturer.

Tillämpningar av Inconel 718

Tack vare sin utmärkta kombination av styrka, motstånd mot höga temperaturer och korrosionsmotstånd används Inconel 718 omfattande inom flera industrier, inklusive luftfart, bilindustrin och energiproduktion. Några av de viktigaste tillämpningarna av Inconel 718 inkluderar:

1. Flygindustri: Inconel 718 används vanligtvis i flygindustrin, särskilt i turbinmotorer, raketmotorer och konstruktionselement. Dess höga styrka-vikt-förhållande, utmärkta trötthetsmotstånd och förmåga att bibehålla strukturell integritet vid extremt temperaturbetingade förhållanden gör det idealiskt för kritiska flygindustriella tillämpningar, såsom turbinblad, rotorer och brännkammare. Alloys prestationsförmåga är också god under både statiska och dynamiska belastningar, vilket säkerställer att den kan motstå de spänningar som uppstår under start, flygning och landning.

2. Fordonsindustrin: Inconel 718 används allt mer inom bilindustrin, särskilt i högpresterande motordelar som turboladdare, utsläppsvärv och pistoner. Alloys förmåga att motstå den höga värmen och spänningen som genereras av turbomotorer och andra högpresterande komponenter gör det till ett värdefullt material för bilindustrin. Det används också i utsläpps system, där dess motstånd mot oxidation och korrosion är avgörande för att säkerställa långvarig prestanda.

3. GasTurbiner: Inconel 718 används ofta i produktionen av komponenter för industriella gasturbiner, som används inom kraftgenerering och rymd- och flygteknik. Alloys motstånd mot kröp, trötthet och oxidation låter turbinblad och andra högspändningskomponenter bibehålla sin integritet även efter lång tid i extrem temperatur och mekanisk belastning.

4. Kärnkraftsindustrin: Inconel 718 används också i kärnreaktorer, där komponenter utsätts för höga temperaturer och korrosiva miljöer. Alloys styrka, korrosionsmotstånd och motstånd mot strålningsochradegradering gör det idealiskt för reaktorkomponenter, såsom tryckbehållarskal och reaktorinternskomponenter.

5. Marina och offshore-användningar: Inconel 718 används i marina och offshore-miljöer där komponenter utsätts för havsvatten och extremt hårda villkor. Materialets motstånd mot korrosion i havsvatten och dess förmåga att behålla sina mekaniska egenskaper vid höga temperaturer gör det idealiskt för tillämpningar som värmeväxlare, pumpar och ventil i marinsystem.

6. Industriella tillämpningar: Utöver rymd- och bilindustrin används Inconel 718 också i olika industriella tillämpningar som involverar högtemperaturs- och högspänningsemiljöer. Detta inkluderar delar i högeffektsmotorer, gasturbiner och kemiska processanläggningar, där motstånd mot både termisk och mekanisk utmattning är avgörande.

Klass & specifikationer

Inconel 718 är tillgängligt i olika former, såsom stänger, plåtar, plattor och trådar, och tillverkas ofta enligt specifika branschstandarder för att säkerställa dess lämplighet för högpresterande tillämpningar. Några av de viktigaste klasserna och specifikationerna för Inconel 718 inkluderar:

1. UNS N07718: Detta är den standardbeteckningen för Inconel 718, som används omfattande inom flygindustrin, bilindustrin och andra högpresterande branscher. Den uppfyller strikta mekaniska och kemiska egenskaper, vilket säkerställer att den kan motstå de mest krävande miljöer.

2. AMS 5662: En specifikation för Inconel 718 som används inom flygindustrin och andra högpresterande tillämpningar. Denna variant är känd för sina utmärkta mekaniska egenskaper vid höga temperaturer och sin förmåga att behålla sin styrka och motstånd mot utmattning under längre perioder.

3. DIN 2.4668: Denna europeiska standardgrad av Inconel 718 används ofta inom industri- och flygfordonsapplikationer där det krävs en högpresterande legering som kan fungera under höga temperaturer och belastning.

Tillverkningsprocess

Produktionen av Inconel 718 omfattar flera viktiga steg för att säkerställa legeringens önskade egenskaper. Dessa processer är avgörande för att legeringen ska klara de extremt krävande villkoren den utsätts för i olika tillämpningar.

1. Smältning och legering: Legeringselementen blandas noggrant i en induktionsugn för att säkerställa att kemiska sammansättningen av Inconel 718 är korrekt. Sammansättningen är avgörande för legeringens styrka, korrosionsmotstånd och motstånd mot oxidation vid höga temperaturer.

2. Kastning: När legeringen har smälts formges den till olika former som slantar, ingotter eller former. Dessa kan sedan bearbetas ytterligare till önskad form, oavsett om det är tråd, plåt, platta eller balkmaterial.

3. Hettbearbetning: Efter kastning går Inconel 718 igenom varm arbetsprocesser som slipformning eller rullning för att skapa de önskade formerna. Denna steg förfinar materialets mikrostruktur och förbättrar dess mekaniska egenskaper. Varm arbetsprocessen följs ofta av lösningstvärmbehandling för att uppnå optimal styrka och draghet.

4. Kallbearbetning: I vissa fall arbetas Inconel 718 kallt för att förbättra ytan eller ytterligare förfinra dess mekaniska egenskaper. Kalla arbetsprocesser, såsom draging och rullning, hjälper till att uppnå precisa dimensioner och förbättra materialets styrka och hårdhet.

5. Värmebehandling: Inconel 718 utsätts för värmbehandling, inklusive lösningssmältning och åldringss processer, för att öka dess styrka och motstånd mot utmattning. Denna steg är avgörande för att uppnå den legeringens önskade prestationsegenskaper, inklusive hög dragstyrka, motstånd mot kröp och förbättrad utmattningsmotstånd.

6. Finering: Efter värmebehandling kan Inconel 718 bearbetas ytterligare genom maskinbearbetning eller yttillverkning för att uppfylla specifika dimensionella och estetiska krav. Detta säkerställer att materialet kan användas i höggradsjusterade tillämpningar med stramma toleranser och ytanTEGRitet.

7. Inspektion och provning: Kvalitetskontroll är avgörande för att säkerställa prestandan hos Inconel 718. Omfattande tester, inklusive dragprov, trötthetsprov och dimensionsinspektioner, utförs för att se till att materialet uppfyller de strikta kraven från flyg- och bilindustrin. Odestructiva provningsmetoder (NDT) som ultraljuds- eller röntgenprov används också vanligtvis för att upptäcka interna defekter.

Användarbehov

När man väljer Inconel 718 för flyg-, bil- eller andra högpresterande tillämpningar letar användare vanligtvis efter följande nyckelegenskaper:

1. Hög styrka och trötthetsresistens: Inconel 718s överlägsna dragstyrka och motstånd mot utmattning är avgörande för tillämpningar som turbinblad, motorkomponenter och konstruktionselement, där komponenter utsätts för extremt höga spänningar under drift.

2. Högtemperaturbeständighet: Användare kräver att Inconel 718 ska behålla sin styrka och motstånd mot oxidation även vid temperaturer över 700°C (1290°F). Materialet måste behålla sin integritet under högtemperatursförhållanden, vilket säkerställer hållbarheten och pålitligheten hos kritiska komponenter.

3. Korrosionsbeständighet: Inconel 718 erbjuder utmärkt motstånd mot både allmän korrosion och lokaliserad korrosion (som punktkorrosion och sprickkorrosion) i aggressiva miljöer. Detta gör det lämpligt för tillämpningar inom luftfart, bilindustri och kemiprocessnäring, där exponering för korrosiva ämnen är vanligt.

4. Svarsbarhet: Inconel 718 är känt för sin goda svetsbarhet, vilket är avgörande för tillämpningar där delar måste sammanfogas. Alloys motstånd mot varm sparning och dess enkla svetsning säkerställer starka och beständiga led i kritiska rymd- och bilindustrikomponenter.

5. Dimensionsnoggrannhet: Inconel 718 används ofta i tillämpningar som kräver precisa dimensioner och stramma toleranser. Tillverkare behöver att alloyen är konstant och uniform i sina egenskaper för att säkerställa pålitligheten och säkerheten hos det slutliga produkten.