Inconel 718 Pipe (UNS N07718): Precipitation Hardening, AMS 5663 og Service Envelope

Inconel 718 er den sjeldne nikkellegeringen hvis styrke ikke eksisterer før varmebehandleren lager den. I glødet tilstand er det et beskjedent 1000 MPa-klassemateriale; etter to-utfellingsbehandlingen når den 1270 MPa minimumstrekk med et utbytte over 1030 MPa, og denne forskjellen er hele grunnen til at legeringen er spesifisert i roterende maskineri og trykkutstyr.

Hva Inconel 718 er

Inconel 718 (UNS N07718, EN 2.4668)er en utfellbar-herdbar nikkel-krom-jernlegering styrket av to intermetalliske faser: gamma dobbel-prime (g″, Ni3Nb) som primær herdefase og gamma prime (g′, Ni3(Al,Ti)) som sekundærfase.

Legeringen er uvanlig blant nikkelsuperlegeringer ved at dens alder-herderespons er langsom, noe som er nøyaktig det som gjør den sveisbar uten sprekker som plager raskt-aldrende legeringer som X-750. Den holder høy styrke fra kryogene temperaturer opp til ca. 650 grader (1200 grader F), som er den arbeidskonvolutten de fleste dataark angir for langsiktig service.

Kjemisk sammensetning

Sammensetningen nedenfor er standard akseptkonvolutten som brukes av AMS 5662 / AMS 5663 og ASTM B637 for stenger og smiing. Niob er det definerende elementet: det danner Ni3Nb gamma-dobbelt-primærutfelling under aldring, og rekkevidden kontrolleres tett fordi for lite niob reduserer herderesponsen mens for mye fremmer segregering og Laves-fase. Jern er ikke en urenhet her, men et bevisst balanseelement som bremser aldringsresponsen og forbedrer stoffbarheten.

Nedbørsmekanismen: Hvorfor varmebehandling skaper styrke

I glødet tilstand er Inconel 718 en solid-løsningslegering med moderat styrke, omtrent 1030 MPa minimumsstrekk i AMS 5662-tilstanden.

Utfellingsvarmebehandlingen tar legeringen til 185 ksi (1276 MPa) minimumsstrekk fordi den tvinger to ting til å skje i mikrostrukturen: niob-, titan- og aluminiumatomene, som er oppløst i matrisen etter løsningsbehandling, kommer ut av løsningen som nanometerskala Ni3Nb og Ni3(Al,Ti)-partikler; og disse partiklene fester dislokasjonsbevegelsen som ellers ville tillate plastisk deformasjon.

Den to-aldringssyklusen eksisterer fordi de to fasene reagerer ved forskjellige temperaturer: det første trinnet ved 1325 grader F kjerner g″-fasen, og det andre ved 1150 grader F lar den vokse til den størrelsen som gir optimal styrke-seighetsbalanse. Hvis du hopper over eller forkorter et av trinnene, blir legeringen under-herdet, og det er grunnen til at varme-rekorder betyr mer for 718 enn for nesten alle andre nikkellegeringer.

Leveringsbetingelser: AMS 5662, AMS 5663 og AMS 5664

Tre AMS-forhold dominerer anskaffelsen av Inconel 718 stenger, smiing og rør. De er den samme kjemien; forskjellen er helt og holdent varmebehandlingstilstanden-, og hver har sin egen jobb i forsyningskjeden.

For rør og trykkutstyr er anskaffelseslogikken: bestill AMS 5662 når delen må maskineres eller bøyes først og herdes senere, og bestill AMS 5663 når delen leveres i endelig stand.

En vanlig kildefeil er å spørre etter AMS 5663-rør og deretter bearbeide eller kald-bøye det i-huset, som arbeider-herder og kan forvrenge en del som allerede hadde full styrke; den riktige ruten for maskinert-fra-rå deler er AMS 5662 etterfulgt av en kontrollert aldringssyklus.

Rute for varmebehandling

Standard nedbørsherdesyklus i henhold til AMS 5663 er en to-behandling. Løsningsbehandlingen før aldring løser opp herdeelementene og setter kornstørrelsen; aldringstrinnene kjernener og vokser utfellingene.

Ruten 1325/1150 grader F er AMS-standarden. En merknad for produsenter: legeringen viser en sammentrekning på omtrent 0,0008 tommer/tommer etter nedbørsherding, så presisjons-bearbeidede dimensjoner bør angis før aldring eller sammentrekningen tas med i maskineringsgodtgjørelsen.

Fysiske og mekaniske data

Tabellen nedenfor kombinerer de fysiske konstantene med representativ mekanisk oppførsel ved temperatur. Minimums-romtemperaturen er kontraktsfestet, de forhøyede-temperaturene er typiske verdier for designveiledning.

Høy-temperatur og kryogen oppførsel

Den samme nedbørsstrukturen som gir 718 sin romtemperatur-, er stabil til omtrent 650 grader, og det er grunnen til at legeringen har brukbar strekk- og krypestyrke i turbin- og nedihullsområdet. Typiske gamle egenskaper ved 650 grader viser fortsatt rundt 1100 MPa strekk, og spennings-bruddytelse er grunnen til at 718 er standard roterende-maskinvarelegering.

I den andre enden av konvolutten har den austenittiske matrisen ingen duktil-til-sprø overgang, så legeringen er mye brukt i kryogene tanker og ventiler ned til flytende-hydrogentemperaturer. Denne kombinasjonen, høy styrke ved begge ekstreme temperaturer med sveisbarhet i mellom, er grunnen til at ingen annen nikkellegering matcher spesifikasjonene i romfart og olje-og-gass.

Sveising og fabrikasjon

Inconel 718er sveiset med matchende nikkel-grunnmasse i ERNiFeCr-2-klassen (AWS A5.14), den velkjente Inconel 718-spackelfamilien. Legeringen kan sveises i enten glødet eller eldet tilstand; den langsomme aldringsresponsen betyr at den varme-berørte sonen ikke sprekker etter sveising slik hurtigaldrende legeringer gjør.

Når det sveises i glødet tilstand og deretter eldes, utvikler sveisemetallet en stor andel av grunn-metallstyrken, og det er derfor sveisinger vanligvis er utformet som AMS 5662-materiale pluss en etter-aldringssyklus. Kaldforming er enkel i glødet tilstand; eldet materiale er sterkt nok til at formingen bør gjøres før nedbørsherding. Maskineringsnotater speiler de andre nikkellegeringene: stivt oppsett, positiv mating og skarpe verktøy for å unngå arbeidsherding.

Standarder og produktskjemaer

Søknader

• Luftfart: turbinskiver, kompressorblader, motoraksler, foringsrør og festemidler
• Rakettmotorer: turbopumper, hus, skyvekomponenter
• Olje og gass: nedihullsverktøy, MWD/LWD-hus, pumpeaksler, sikkerhetsventiler, brønnhodekomponenter i henhold til NACE MR0175 / API 6A CRA
• Kryogen: LNG- og hydrogentanker, ventiler, overføringsrør
• Kjernefysisk: innvendig reaktor og kontroll-stavkomponenter
• Industrielt: høye-temperaturfjærer, festemidler, dyser og verktøy

Vanlige innkjøpsfeil

• Bestiller AMS 5663-rør og bearbeider det-hjemme, mister den gamle tilstanden på den maskinerte overflaten
• Forutsatt at alle 718 sertifikater er de samme: tilstanden (glødet vs alderen) må oppgis på PO
• Hopp over det andre aldringstrinnet på 1150 grader F, som etterlater legeringen under-herdet
• Ignorerer 0,0008 in/in aldringskontraksjon i presisjonsdimensjoner
• Bruker en 625-klasse fyllmasse på 718, som endrer sveisemetallkjemien og reduserer aldrende styrke

FAQ

Spørsmål: Hva er forskjellen mellom AMS 5662 og AMS 5663 Inconel 718?
AMS 5662 er løsningen-glødet tilstand med omtrent 1034 MPa minimumsstrekk; AMS 5663 er det samme materialets nedbør-herdet til 1276 MPa minimumsstrekk. Bestill 5662 for maskinering og forming, deretter alder; bestill 5663 for service-klare deler.

Spørsmål: Hvordan er Inconel 718 herdet?
Ved en to-alder: 8 timer ved 718 grader (1325 grader F), deretter ovnskjøling til 621 grader (1150 grader F) for en total aldringstid på 18 timer, deretter luftkjøling. Behandlingen utfeller Ni3Nb (g″) og Ni3(Al,Ti) (g′) faser som fester dislokasjoner.

Spørsmål: Hvilken temperatur tåler Inconel 718?
Langsiktig-tjeneste til ca. 650 grader (1200 grader F), med god kryogen ytelse ned til -250 grader . Over 650 grader overskrides g″-fasen og styrken faller.

Spørsmål: Er Inconel 718 sveisbar?
Ja, uvanlig for en-utfellingsherdet nikkellegering, fordi aldringsresponsen er langsom. Bruk ERNiFeCr-2 filler; sveis i glødet tilstand og eldes etterpå for nesten-sveisestyrke av uedelt metall.

Spørsmål: Hvilke standarder dekker Inconel 718?
ASTM B637 (stang og smie), ASTM B670 (plate), AMS 5662/5663/5664 (luftfartsforhold), pluss NACE MR0175/ISO 15156 og API 6A CRA-varianter for olje og gass.

Spørsmål: Kan Inconel 718 brukes i sur service?
Ja, 718 er en av få høy-legeringer oppført i NACE MR0175/ISO 15156 for sure miljøer, med hardhetsgrenser som må bekreftes på sertifikatet