US N07718 (Décevoir 718) Superalkoy: Propriétés, Usages & Fabrication

Si vous avez besoin d'un superalliage qui offre une force inégalée, résistance au fluage, etstabilité à haute température pour les applications les plus exigeantes -US N07718 (communément appelé Inconel 718) La norme de l'industrie est-elle. Utilisé dans les moteurs à réaction aérospatiale, turbines à gaz, et réacteurs nucléaires, Cet alliage résout le problème critique de la défaillance des matériaux sous une chaleur et une pression extrêmes. Dans ce guide, Nous allons briser ses propriétés clés, Utilise du monde réel, étapes de fabrication, Et comment il se compare aux alternatives - vous pouvez donc construire des composants qui fonctionnent de manière fiable dans les scénarios de vie ou de mort.

1. Propriétés des matériaux de UNS N07718 (Décevoir 718) Superalkoy

Le statut de superalliage de l'UNS N07718 provient de sa composition unique: Le niobium-titanium-aluminium précipite pour la force, chrome pour la résistance à la corrosion, et nickel pour un dur, base résistante à la chaleur. Explorons ses propriétés en détail:

1.1 Composition chimique

Chaque élément de UNS N07718 est conçu pour fonctionner en harmonie - réduisant la résistance à des températures élevées sans sacrifier la résistance à la corrosion. Ci-dessous est sa composition standard (par ASTM B637):

1.2 Propriétés physiques

Ces propriétés reflètent la capacité de l'UNS N07718 à résister à la chaleur et à la pression extrêmes - critiques pour les applications aérospatiales et énergétiques. Toutes les valeurs sont mesurées à température ambiante sauf indication:

• Densité: 8.19 g / cm³ (plus élevé que l'acier, En raison du nickel, molybdène, et contenu niobium).
• Point de fusion: 1260 - 1320 ° C (suffisamment élevé pour résister à l'adoucissement dans les moteurs à turbine à gaz, qui opèrent à 1000+ ° C).
• Conductivité thermique: 11.4 Avec(m · k) (à 100 ° C); 19.0 Avec(m · k) (à 600 ° C)- Transfert de chaleur, Idéal pour les composants qui doivent conserver l'intégrité structurelle à des températures élevées.
• Coefficient de dilatation thermique: 12.6 × 10⁻⁶ / ° C (20–100 ° C); 16.8 × 10⁻⁶ / ° C (20–600 ° C)- Extension stable pour les pièces de précision comme les lames de moteur à réaction.
• Capacité thermique spécifique: 435 J /(kg · k) (à 25 ° C)- efficace à absorber la chaleur sans changements de température rapide, Réduction de la contrainte thermique.
• Conductivité électrique: 7.3 × 10⁶ s / m (à 20 ° C)- plus fort que le cuivre, mais adapté aux composants électriques dans des environnements de chaleur élevée.

1.3 Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques de l'UNS N07718 sont inégalées pour les stress élevés, applications à haute température - sa résistance augmente en réalité avec la chaleur (jusqu'à 650 ° C) En raison de la formation de précipité. Vous trouverez ci-dessous des valeurs typiques (état durable, par ASTM B637):

1.4 Autres propriétés

• Résistance à la corrosion: Très bien. Résiste:
  • Oxydation jusqu'à 870 ° C (Merci au chrome et à l'aluminium).
  • Corrosion et piqûres d'eau de mer (En raison du molybdène).
  • Acides doux et alcalis (Convient pour le traitement chimique et les applications marines).
• Résistance à l'oxydation: Excellent. Forme une couche d'oxyde dense qui empêche l'oxydation supplémentaire à 800–870 ° C - idéal pour les composants de turbine à gaz.
• Soudabilité: Bien (avec soin). Nécessite un préchauffage (200–300 ° C) et traitement thermique post-soudé (recuit de solution + durcissement par âge) Pour restaurer la force; Utiliser Ernifecr-2 Filler Metal.
• Machinabilité: Équitable. Travail durcit rapidement - requise des outils de carbure de pointes, vitesse de coupe lente (5–10 m / min pour tourner), et des liquides de coupe à haute pression pour réduire les frictions.
• Formabilité: Modéré. Peut être formé à chaud (à 980–1150 ° C) en formes complexes; La formation à froid est possible mais nécessite un recuit intermédiaire pour réduire le durcissement des travaux.

2. Applications de UNS N07718 (Décevoir 718) Superalkoy

UNS N07718 est utilisé dans les applications où l'échec est catastrophique - industries où la résistance et la fiabilité des composants ont un impact direct sur la sécurité et l'efficacité. Voici ses utilisations les plus courantes, avec de vrais exemples:

2.1 Moteurs aérospatiaux et jet

• Exemples: Lames de turbine en moteur à réaction, chambres à combustion, Composants après brûleur, et pièces structurelles d'avion (Par exemple, Gears d'atterrissage pour des environnements à haute température).
• Pourquoi ça marche: Résistance à haute température (jusqu'à 650 ° C) résiste à la chaleur du moteur, tandis que la résistance au fluage assure une longue vie de lame. A U.S. Un fabricant aérospatial a utilisé un N07718 pour les lames de turbine - la durée de vie augmentée par 500% contre. Décevoir 625.

2.2 Turbines à gaz (Industrie de l'énergie)

• Exemples: Rotors de turbine à gaz, Abs de stator, et les doublures de combustion pour la production d'électricité (Augal de gaz naturel ou de charbon).
• Pourquoi ça marche: La résistance au fluage gère le fonctionnement à long terme à 1000+ ° C, tandis que la résistance à la corrosion résiste aux gaz d'échappement de la turbine. Une entreprise d'énergie allemande a utilisé un N07718 20 années (contre. 12 années pour d'autres superalliages).

2.3 Industrie du pétrole et du gaz

• Exemples: Outils de trou descendants (à haute température, réservoirs à haute pression), puits sous-marins, et composants de pipeline (pour le gaz aigre avec une teneur élevée en soufre).
• Pourquoi ça marche: Résiste à la fissuration du stress sulfure et à la rampe 200+ ° C. Une compagnie de pétrole saoudienne a utilisé des outils de trou de descente N07718 - Tools exploités pour 10 années sans échec (contre. 3 ans pour l'acier inoxydable).

2.4 Réacteurs nucléaires

• Exemples: Composants du récipient de pression du réacteur, boîtiers de canne de contrôle, et les systèmes de traitement du carburant.
• Pourquoi ça marche: Résiste à la fragilisation et à la corrosion induites par les radiations des refroidisseurs de réacteurs (Par exemple, eau, sodium liquide). Un opérateur nucléaire français a utilisé un N07718 18 années.

2.5 Automobile (Hautement performance)

• Exemples: Rotors de turbocompresseur et composants d'échappement pour les voitures haute performance ou les véhicules de course.
• Pourquoi ça marche: Résister à la chaleur de la turbocompresseur (jusqu'à 900 ° C) et résiste à la corrosion des gaz d'échappement. Un constructeur automobile japonais a utilisé un N07718 pour les rotors turbo - la vie de Turbo a doublé VS. rotors en acier inoxydable.

3. Techniques de fabrication pour UNS N07718 (Décevoir 718) Superalkoy

La fabrication de l'UNS N07718 est complexe - son renforcement du précipité nécessite un traitement thermique précis, Et sa nature durable en travail exige un usinage soigneux. Voici une ventilation étape par étape:

1. Fusion:
   • Matières premières (nickel de haute pureté, chrome, niobium, titane) sont fondues dans une fournaise à induction sous vide (Vif) suivi par le remontage à l'arc à vide (NOTRE) ou un remontage électroslag (ESR). Cette double fusion assure des impuretés ultra-bas et une composition uniforme (critique pour la formation de précipité).
2. Casting / forge:
   • L'alliage fondu est jeté dans les lingots (jusqu'à 5 des tonnes pour les rotors de turbine) ou le cast d'investissement dans des composants en forme de quasi-réseau (Par exemple, lames de turbine).
   • Les lingots sont forgés à chaud à 980–1150 ° C - Forging aligne la structure des grains pour maximiser la résistance au fluage; formes complexes (comme des lames) Utiliser le forgeage de précision.
3. Roulement / formage:
   • Roulement chaud (à 950–1100 ° C) produit des assiettes, bars, ou tubes; Le roulement à froid est limité aux feuilles minces et nécessite un recuit intermédiaire (à 900–1000 ° C).
4. Traitement thermique (Critique pour la force):
   • Recuit de solution: Chauffer à 950–1050 ° C, Tenez 1 à 2 heures, quench. Dissout en excès de carbures et précipite, Préparer l'alliage pour le durcissement de l'âge.
   • Vieillissement intermédiaire: Chauffer à 700–760 ° C, Tenez 2 à 4 heures, à l'air refroidi. Forme petit γ ’ (Gamma Prime) précipite pour augmenter la force.
   • Vieillissement final: Chauffer à 620–650 ° C, Tenez 8 à 12 heures, à l'air refroidi. Forme de grands précipités γ ”- la principale source de la force ultra-élevée de l'UNS N07718.
5. Usinage:
   • Utilisez des outils en carbure avec des angles de râteau négatifs et des bords de coupe pointus pour minimiser le durcissement du travail.
   • Vitesses de coupe: 5–8 m / moi (tournant), 3–5 m / moi (fraisage); taux d'alimentation: 0.05–0,10 mm / révérend.
   • Utiliser la haute pression (100–150 bar) fluides de coupe (soluble dans l'eau avec des additifs EP) Pour refroidir l'outil et rincer des puces - les réseaux de réduction du matériau du travail.
6. Soudage:
   • Préchauffer à 200–300 ° C pour réduire la contrainte thermique.
   • Utilisez le soudage TIG avec Ernifecr-2 Filler Metal (correspond à la composition).
   • Traitement thermique post-soudé: Solution recuit (980 ° C) + durcissement de plein âge pour restaurer la force (critique pour les joints porteurs).
7. Traitement de surface (Facultatif):
   • Aluminisant (Application d'un revêtement en aluminium) améliore la résistance à l'oxydation des composants de turbine à gaz fonctionnant au-dessus 870 ° C.
   • Coup de feu (Cold Working the Surface) Améliore la résistance à la fatigue en créant une contrainte de compression - utilisée pour les lames de turbine et les rotors.

4. Étude de cas: UNS N07718 in Gas Turbine Rotors

A U.S. L'entreprise de production d'électricité a été confronté à un problème: Leur gêne 625 Les rotors de turbine à gaz ont échoué après 12 années en raison de la déformation du fluage (perte de forme) à 1050 ° C. Ils sont passés à un un n07718, Et voici ce qui s'est passé:

• Processus: Les lingots UNS N07718 ont été mis sous vide, forged into rotors (2 mètres de diamètre), solution recuite (1000 ° C), durable (730 ° C + 630 ° C), et avec un coup de feu pour améliorer la force de la fatigue.
• Résultats:
  • La vie du rotor s'est étendue à 20 années (67% amélioration)- pas de déformation de fluage même après 80,000 heures de fonctionnement.
  • La puissance a augmenté de 5% - la résistance plus élevée de N07718 a permis à la turbine de fonctionner à des températures plus élevées.
  • Les coûts de maintenance ont chuté de 800 000 $ / an (Moins de remplacements de rotor, Pas de fermetures imprévues).
• Pourquoi ça marche: Les précipités γ ”dans UNS N07718 ont empêché le fluage à des températures élevées, tandis que le coup de feu a réduit le risque de défaillance de la fatigue - résoudre le problème de fiabilité de la société.

5. US N07718 (Décevoir 718) contre. Autres superalliages

Comment les UNS N07718 se comparent-ils aux alternatives pour la stress élevé, applications à haute température? Évaluons les propriétés clés:

À retenir: UNS N07718 est le superalliage le plus fort pour la stress élevé, applications à haute température. Il surpasse l'inconvalence 625 en force et résistance au fluage, et est plus rentable que Hastelloy C276 - faire de son choix pour l'aérospatiale, énergie, et les industries pétrolières.