Inconel 718 – Hợp kim siêu bền dùng cho ngành Hàng không vũ trụ & Ô tô

Inconel 718 là một hợp kim niken dựa trên có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn, được thiết kế để hoạt động đặc biệt tốt trong các môi trường khắc nghiệt. Gồm chủ yếu là niken (50-55%), crôm (17-21%), sắt (cân bằng), và các thành phần đáng kể của molypđen (3%), niobi (5%) và titan (0,9-1,3%), Inconel 718 nổi tiếng với độ bền vượt trội và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn, ngay cả ở nhiệt độ cao. Hợp kim có thể duy trì các tính chất cơ học của nó ở nhiệt độ từ điều kiện nhiệt độ cực thấp đến khoảng 700°C (1290°F), khiến nó lý tưởng cho cả ứng dụng ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.

Inconel 718 cũng có khả năng được xử lý nhiệt để đạt được sự kết hợp mong muốn giữa độ bền, độ dai và khả năng chống mệt mỏi. Những đặc tính này khiến nó đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô và công nghiệp, nơi yêu cầu vật liệu hoạt động dưới áp lực cao, áp suất cao và nhiệt độ cực đoan.

Ứng dụng của Inconel 718

Do sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền, khả năng chịu nhiệt cao và khả năng chống ăn mòn, Inconel 718 được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô và sản xuất điện. Một số ứng dụng chính của Inconel 718 bao gồm:

1. Ngành hàng không: Inconel 718 thường được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng không, đặc biệt là trong động cơ tuabin, động cơ tên lửa và các bộ phận cấu trúc. Tỷ lệ cường độ-trọng lượng cao, khả năng kháng mệt mỏi tuyệt vời và khả năng duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong điều kiện nhiệt độ cực đoan khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng hàng không quan trọng, như lưỡi tuabin, rotor và buồng đốt. Hợp kim này cũng hoạt động tốt dưới cả tải tĩnh và tải động, đảm bảo rằng nó có thể chịu được các áp lực gặp phải trong quá trình cất cánh, bay và hạ cánh.

2. Ngành công nghiệp ô tô: Inconel 718 ngày càng được sử dụng trong các ứng dụng ô tô, đặc biệt là trong các bộ phận động cơ hiệu suất cao như turbocharger, van xả và piston. Khả năng chịu nhiệt và áp lực cao của hợp kim khi được tạo ra bởi động cơ tăng áp và các thành phần hiệu suất cao khác làm cho nó trở thành một vật liệu có giá trị cho ngành công nghiệp ô tô. Nó cũng được sử dụng trong hệ thống xả, nơi khả năng kháng lại quá trình oxi hóa và ăn mòn là yếu tố cần thiết để đảm bảo hiệu suất lâu dài.

3. Tua-bin Khí: Inconel 718 thường được sử dụng trong việc sản xuất các linh kiện cho turbine khí công nghiệp, được sử dụng trong phát điện và các ứng dụng hàng không vũ trụ. Khả năng kháng lại sự biến dạng, mệt mỏi và oxi hóa của hợp kim cho phép các cánh quạt turbine và các linh kiện chịu áp lực cao duy trì độ nguyên vẹn ngay cả sau thời gian tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cực cao và tải cơ học.

4. Ngành Điện Nguyên Tử: Inconel 718 cũng được sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân, nơi các bộ phận bị phơi nhiễm ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn. Độ bền của hợp kim, khả năng kháng ăn mòn và khả năng chống lại sự suy giảm do bức xạ làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các bộ phận của lò phản ứng, như đầu bình áp lực và các bộ phận nội bộ của lò phản ứng.

5. Ứng dụng trên biển và ngoài khơi: Inconel 718 được sử dụng trong môi trường hàng hải và ngoài khơi, nơi các bộ phận bị phơi nhiễm với nước biển và điều kiện khắc nghiệt. Khả năng kháng ăn mòn trong nước biển và khả năng giữ nguyên các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng như trao đổi nhiệt, bơm và van trong hệ thống hàng hải.

6. Ứng dụng công nghiệp: Bên cạnh ngành hàng không vũ trụ và ô tô, Inconel 718 còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau liên quan đến môi trường có nhiệt độ cao và chịu áp lực lớn. Điều này bao gồm các bộ phận trong động cơ hiệu suất cao, tua-bin khí và nhà máy chế biến hóa chất, nơi mà khả năng kháng cả mệt mỏi nhiệt và cơ học là rất quan trọng.

Cấp độ & Thông số kỹ thuật

Inconel 718 có sẵn ở nhiều dạng khác nhau, như thanh, tấm, bản và dây, và thường được sản xuất theo các tiêu chuẩn ngành cụ thể để đảm bảo tính phù hợp cho các ứng dụng hiệu suất cao. Một số cấp độ và thông số kỹ thuật chính của Inconel 718 bao gồm:

1. UNS N07718: Đây là ký hiệu tiêu chuẩn cho Inconel 718, được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và các ngành công nghiệp hiệu suất cao khác. Nó đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về đặc tính cơ học và hóa học, đảm bảo rằng nó có thể chịu đựng được những môi trường khắc nghiệt nhất.

2. AMS 5662: Một thông số kỹ thuật dành cho Inconel 718 được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ và các ứng dụng hiệu suất cao khác. Cấp độ này nổi tiếng với các đặc tính cơ học tuyệt vời ở nhiệt độ cao và khả năng giữ nguyên độ bền và khả năng chống mệt mỏi trong thời gian dài.

3. DIN 2.4668: Loại tiêu chuẩn châu Âu này của Inconel 718 thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và hàng không vũ trụ yêu cầu một hợp kim hiệu suất cao có thể hoạt động ở nhiệt độ cao và chịu áp lực lớn.

Quá trình sản xuất

Quy trình sản xuất Inconel 718 bao gồm nhiều bước quan trọng để đảm bảo các đặc tính mong muốn của hợp kim. Các quy trình này rất cần thiết để đảm bảo rằng hợp kim có thể chịu đựng được những điều kiện khắc nghiệt mà nó phải đối mặt trong các ứng dụng khác nhau.

1. Rã và hợp kim hóa: Các nguyên tố hợp kim được trộn kỹ lưỡng trong lò cảm ứng để đảm bảo rằng thành phần hóa học của Inconel 718 là chính xác. Thành phần này rất quan trọng đối với độ bền, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của hợp kim.

2. Đúc: Sau khi hợp kim được tan chảy, nó được đúc thành các hình dạng khác nhau như phôi, ingot hoặc khuôn. Những sản phẩm này có thể được chế tạo thêm thành hình dạng mong muốn, dù đó là dây, tấm, phiến hay thanh stock.

3. Xử lý nóng: Sau khi đúc, Inconel 718 trải qua các quy trình gia công nóng như rèn hoặc cán để tạo hình dạng mong muốn. Bước này làm tinh tế cấu trúc vi mô của vật liệu, tăng cường các đặc tính cơ học của nó. Quy trình gia công nóng thường được tiếp theo bằng xử lý nhiệt hòa tan để đạt được độ bền và độ dẻo tối ưu.

4. Xử lý lạnh: Trong một số trường hợp, Inconel 718 được gia công lạnh để cải thiện bề mặt hoặc tinh chỉnh thêm các đặc tính cơ học. Các quy trình gia công lạnh, như kéo và cán, giúp đạt được kích thước chính xác và tăng cường độ bền và độ cứng của vật liệu.

5. Xử lý nhiệt: Inconel 718 được xử lý nhiệt, bao gồm quá trình đồng hóa và lão hóa, để tăng cường độ bền và khả năng kháng mệt mỏi. Bước này là rất quan trọng để đạt được các đặc tính hiệu suất mong muốn của hợp kim, bao gồm độ bền kéo cao, khả năng kháng biến dạng và khả năng kháng mệt mỏi được nâng cao.

6. Hoàn thiện: Sau khi xử lý nhiệt, Inconel 718 có thể được gia công thêm hoặc xử lý bề mặt để đáp ứng các yêu cầu kích thước và thẩm mỹ cụ thể. Điều này đảm bảo rằng vật liệu có thể được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật phức tạp với độ chính xác cao và tính toàn vẹn của bề mặt.

7. Kiểm tra và Thử nghiệm: Kiểm soát chất lượng là yếu tố thiết yếu để đảm bảo hiệu suất của Inconel 718. Các bài kiểm tra toàn diện, bao gồm thử nghiệm kéo, thử nghiệm mệt mỏi và kiểm tra kích thước, được thực hiện để đảm bảo vật liệu đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của ngành hàng không vũ trụ và ô tô. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) như siêu âm hoặc kiểm tra tia X cũng thường được sử dụng để phát hiện các khuyết tật bên trong.

Yêu cầu của Người dùng

Khi chọn Inconel 718 cho các ứng dụng hàng không, ô tô hoặc các ứng dụng hiệu suất cao khác, người dùng thường tìm kiếm những đặc tính chính sau đây:

1. Độ bền cao và khả năng chống mệt mỏi: Inconel 718 có độ bền kéo vượt trội và khả năng kháng mệt mỏi là rất quan trọng cho các ứng dụng như cánh tua-bin, các bộ phận động cơ và cấu trúc, nơi mà các bộ phận phải chịu áp lực cực đại trong quá trình vận hành.

2. Chống nhiệt độ cao: Người sử dụng yêu cầu Inconel 718 phải giữ được độ bền và khả năng kháng oxi hóa ngay cả ở nhiệt độ vượt quá 700°C (1290°F). Vật liệu phải duy trì tính toàn vẹn của mình trong điều kiện nhiệt độ cao, đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của các bộ phận quan trọng.

3. Khả năng chống ăn mòn: Inconel 718 cung cấp khả năng kháng ăn mòn tổng thể và ăn mòn cục bộ (như ăn mòn điểm và ăn mòn khe hở) xuất sắc trong các môi trường khắc nghiệt. Điều này làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và công nghiệp chế biến hóa chất, nơi tiếp xúc với các chất ăn mòn là phổ biến.

4. Khả năng hàn: Inconel 718 được biết đến với khả năng hàn tốt, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng cần ghép nối các bộ phận lại với nhau. Khả năng kháng nứt nóng và sự dễ dàng khi hàn của hợp kim đảm bảo các mối nối mạnh mẽ và bền bỉ trong các linh kiện hàng không vũ trụ và ô tô quan trọng.

5. Độ chính xác về kích thước: Inconel 718 thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu kích thước chính xác và độ公 sai chặt chẽ. Các nhà sản xuất cần hợp kim có tính nhất quán và đồng đều về đặc tính để đảm bảo độ tin cậy và an toàn của sản phẩm cuối cùng.