„Inconel 625“ prieš „Inconel 718“ aukštą{2}}temperatūrą ir aukštą{3}}stiprumo nikelio superlydinius

Inconel 625irInconel 718yra du pasaulyje plačiausiai naudojami nikelio{0}}baziniai superlydiniai, kartu sunaudojantys didelę pasaulinio superlydinio suvartojimo dalį. Nepaisant bendro Inconel® šeimos pavadinimo, jie yra sukurti iš esmės skirtingoms pagrindinėms funkcijoms: Inconel 625 pirmenybę teikia atsparumui korozijai ir oksidacijai esant ekstremalioms temperatūroms, o Inconel 718 – išskirtiniam mechaniniam stiprumui esant didelėms konstrukcijos apkrovoms.

Šioje ataskaitoje inžinieriams, pirkimų specialistams ir techniniams pirkėjams pateikiamas išsamus, duomenimis{0}}pagrįstas palyginimas, apimantis cheminę sudėtį, mechanines ir fizines savybes, korozijos savybes, suvirinamumą, pramoninį pritaikymą ir visas nuosavybės išlaidas. Siekiant pagreitinti sprendimų dėl lydinio priėmimą, įtraukta galutinė atrankos matrica.

Kas yra nikelio superlydiniai?

Nikelio superlydiniai yra didelio našumo{0}} metalinių medžiagų klasė, sukurta taip, kad išlaikytų mechaninį stiprumą, paviršiaus stabilumą ir atsparumą korozijai esant tokioms temperatūroms, dėl kurių įprastiniai plienai ir aliuminio lydiniai visiškai sugestų. Jie yra šiuolaikinės kosminės erdvės, energetikos, cheminio apdorojimo ir giliavandenių{2}}inžinerijos pagrindas.

Terminas „Inconel“ yra registruotasis „Special Metals Corporation“ (dabar PCC, „Precision Castparts Corp.“ dalis) prekės ženklas, taikomas austenitinių nikelio -chromo superlydinių šeimai. Šioje šeimoje 625 ir 718 klasės dominuoja visame pasaulyje dėl savo išskirtinių ir vienas kitą papildančių savybių.

Cheminė sudėtis

Veikimo skirtumai tarp 625 ir 718 tiesiogiai priklauso nuo jų skirtingų cheminių brėžinių. Kompozicijos supratimas yra pirmasis žingsnis siekiant suprasti elgesį.

Inconel 625 yra žymiai daugiau molibdeno (8–10 %) nei 718 (2,8–3,3 %). Mo yra pagrindinis atsparumo duobėms ir plyšiams korozijai chloridinėje aplinkoje veiksnys, suteikiantis 625 puikias savybes jūros vandenyje.

„Inconel 718“ naudoja didesnį niobio kiekį (4,75–5,5 %), kad susidarytų Ni3Nb gama-dviguba-pirminė ('') nuosėdų fazė -, kuri yra nepaprasto kritulių-kietėjimo atsako šaltinis.

Geležies balansas 718 (palyginti su nikelio minimumu 625) atspindi optimizuotą jo sąnaudų- kilmę kaip aviacijos ir erdvėlaivių konstrukcinį lydinį, kuriame konstrukcijos tikslas buvo stiprumas, o ne didžiausias atsparumas korozijai.

Abu lydiniai yra visiškai austenitiniai (FCC kristalų struktūra) ir ne{0}}magnetiniai atkaitintoje būsenoje.

Mechaninės savybės

Mechaninės savybės yra svarbiausias struktūrinių ir besisukančių {0}mašinų skirtumų. Toliau pateikti duomenys atspindi tipines vertes, taikomas dažniausiai pasitaikančioms pramoninio produkto sąlygoms.

„Inconel 718 Aged“ pasiekia daugiau nei dvigubai didesnį tempimo ir takumo ribą nei atkaitintas 625 -, todėl jis yra aiškus konstrukcinių, laikančiųjų-ar nuovargio{3}}komponentų pasirinkimas.

Inconel 625 retains outstanding ductility (>40 % pailgėjimas) net ir atkaitintoje būsenoje, labai svarbu formuojant, dirbant šaltu{1}} ir naudojant smūginę apkrovą.

Maksimali eksploatavimo temperatūra 625 (982 laipsniai nenutrūkstamai) yra beveik 280 laipsnių aukštesnė nei 718 (704 laipsniai), tai atspindi didesnį atsparumą oksidacijai, kurį suteikia didesnis chromo ir molibdeno kiekis.

Atsparumas korozijai

Atsparumas korozijai yra pagrindinė Inconel 625 stiprioji pusė ir reikšminga (nors ir antrinė) Inconel 718 savybė. Abu yra pranašesni už nerūdijantį plieną daugumoje agresyvių aplinkos, tačiau jų santykinis pranašumas labai skiriasi priklausomai nuo aplinkos tipo.

Didelis molibdeno kiekis (8–10 %) padidina PREN nuo ~ 38 (718) iki ~ 52 (625), todėl jis viršija kritinę ribą, užtikrinančią patikimą atsparumą duobėms jūros vandenyje.

625 yra atsparus chlorido įtempiams{1}}koroziniam įtrūkimui (SCC), kuris pažeidžia austenitinį nerūdijantį plieną ir kelia pavojų 718 jautriomis sąlygomis.

625 naudojamas kaip NACE MR0175/ISO 15156 etaloninė medžiaga rūgščiųjų paslaugų (H₂S + CO₂) aplinkoje naftos ir dujų srityje.

Fizinės savybės

Fizinės savybės lemia šiluminį valdymą, matmenų stabilumą ir komponentų svorį -, kurie yra svarbūs sistemos projektavimui, net jei jos yra antrinės, palyginti su mechaninėmis savybėmis.

Abu lydiniai turi iš esmės panašias fizines savybes, kaip tikimasi iš lydinių, kuriuose vyrauja nikelio{0}}austenito matrica. Nedidelis tankio skirtumas (8,44 ir 8,19 g/cm³) yra šiek tiek palankus 718 svoriui jautriose erdvėlaivių konstrukcijose.

Suvirinamumas ir gamyba

Gamyba - lydinio suvirinimo, formavimo ir apdirbimo lengvumas - turi tiesioginės įtakos bendroms gamybos sąnaudoms ir pataisymui vietoje. Tai reikšmingo praktinio skirtumo tarp 625 ir 718 sritis.

Gamybos sąnaudų pasekmės

„Inconel 625“ yra daug lengviau suvirinamas, todėl daugeliu atvejų nereikia brangaus po-suvirinimo terminio apdorojimo (PWHT). Tai reiškia, kad suvirintų mazgų gamybos laikas ir sąnaudos sumažėja.

„Inconel 718“ reikalavimas PWHT (ir susijusioms valdomoms -atmosferos krosnims) padidina sąnaudas ir sudėtingumą, tačiau dėl kritulių{2}}užkietėjusios mikrostruktūros pasiekiamas toks stiprumas, kuris pateisina investicijas į aviaciją ir didelę apkrovą.

Abiejų lydinių apdirbimas yra sudėtingas dėl darbo grūdinimo; aštrūs įrankiai, mažas padavimas ir užliejamas aušinimo skystis yra būtini{0}} mašinos, kurios yra šiek tiek lengviau nei 718 senos būklės.

Dažnai užduodami klausimai

Ne. Nors 625 atsparumas korozijai aukštoje -temperatūroje yra puikus, jo atkaitinto takumo riba (~517 MPa) yra mažesnė nei perpus mažesnė nei 718 (~1 170 MPa). Turbinos diskui, besisukančiai dešimtimis tūkstančių aps./min., reikalinga kritulių -sukietėjusi 718 mikrostruktūra, kad ji būtų atspari išcentriniams įtempimams{10}}, nesugebėtų leistis ir pavargtų esant variklio -darbo įtempiams.

718 is not the preferred choice for continuous seawater immersion. Its PREN (~38) falls below the >40 slenkstis, paprastai laikomas saugiu dėl atsparumo plyšių korozijai stovinčiame jūros vandenyje. Tekančiame jūros vandenyje arba su katodine apsauga 718 gali veikti priimtinai, tačiau Inconel 625 (PREN ~52) yra inžinerinis sprendimas, skirtas naudoti atviroje jūroje pagal NACE/ISO standartus.

Ne. Optimaliomis termiškai{1}}apdorotomis sąlygomis Inconel 718 tempiamasis stiprumas yra maždaug 48 % stipresnis, o takumo riba – daugiau nei 100 %,{5}} gali būti sustiprintas šaltu apdirbimu, tačiau jis negali prilygti 718 kietėjimo nuo kritulių savybėms jokiu terminiu apdorojimu.

Abu lydiniai yra sukurti priedų gamyboje naudojant lazerinio miltelių sluoksnio lydymą (LPBF) ir nukreiptą energijos nusodinimą (DED). „Inconel 718“ turi didesnį paskelbtų duomenų rinkinį ir platesnę procesų kvalifikacijos istoriją, ypač kosmoso srityje. Inconel 625 pirmenybė teikiama AM dalims, kurių pagrindinė funkcija yra atsparumas korozijai. Pasirinkimas atspindi įprastą pritaikymą: 625 korozijai{6}}kritiniams, 718 stiprumo{8}}kritiniams AM komponentams.

Taip. Keletas lydinių užima tarpines pozicijas. „Inconel 625 Plus“ (UNS N07716) prideda 625-panašaus pagrindo sudėties senėjimo-kietėjimo gebą, todėl pasiekiamas ~827 MPa - takumo stiprumas, naudingas, kai reikia ir atsparumo korozijai, ir didesnio stiprumo. Lydinys 725 (UNS Nr. 07725) yra dar vienas senėjimo -kietinamas nikelio-chromo-molibdeno lydinys, tinkamas naudoti pagal NACE MR0175. Pasikonsultuokite su medžiagų inžinieriumi, kai standartas 625 arba 718 nevisiškai atitinka dvigubo korozijos / stiprumo reikalavimus.

Išvada

Inconel 625 ir Inconel 718 yra vienas kitą papildantys, o ne konkuruojantys sprendimai skirtingiems inžineriniams iššūkiams. Nė vienas lydinys nėra visuotinai pranašesnis; „Geriausias“ lydinys visada yra optimaliai suderintas su konkrečiu temperatūros, įtempių, korozijos aplinkos, gamybos metodo ir sąnaudų apribojimų deriniu.

Apibendrinant:

„Inconel 625“ yra pasaulyje -pirmaujantis lydinys, pasižymintis atsparumu korozijai ir atsparumu oksidacijai aukštoje-temperatūroje, mažesnio mechaninio stiprumo kaina. Tai numatytasis pasirinkimas cheminiam apdorojimui, atviroje jūroje, jūroje ir bet kokiai programai, kur korozija yra dominuojantis gedimo būdas.

„Inconel 718“ yra plačiausiai pasaulyje naudojamas superlydinys, skirtas didelio-stiprumo konstrukcijoms, ypač aviacijoje ir sukamuosiuose įrenginiuose. Jo kritulių{3}}sukietėjusi mikrostruktūra užtikrina mechanines savybes, kurių 625 neįmanoma pasiekti jokiomis sąlygomis.

Kai tuo pačiu metu reikalingas ir atsparumas korozijai, ir padidintas stiprumas, tarpinių lydinių arba inžinerinių kainų analizė turėtų būti atliekama su kvalifikuotu medžiagų inžinieriumi.