例外的なスーパーアロイが必要な場合クリープ抵抗, 疲労強度, そして腐食抵抗 - 熱老化によってすべて強化されます - US N07750 (一般的にインコネルX-750と呼ばれます) 理想的な選択です. 航空宇宙で使用されます, 核, エネルギー産業, この合金は、強度を維持するという重大な問題を解決します 650+ °C他の材料が柔らかくなります. このガイドで, 重要なプロパティを分類します, 実世界の使用, 製造手順, また、代替品とどのように比較されますか。そのため、長期的な高温サービスで確実に実行されるコンポーネントを構築できます.
1. UNS N07750の材料特性 (Incenel X-750) スーパーアルコイ
UNS N07750のスーパーアロイステータスは、そのユニークな老化メカニズムから来ています: チタン - アルミニウムニオビウム沈殿物 (C 'とC ") 熱処理中にその形態, 腐食抵抗を犠牲にすることなく強度を向上させます. そのプロパティを詳細に調べてみましょう:
1.1 化学組成
UNS N07750のすべての要素は、腐食性能を維持しながら年齢硬化を可能にするように設計されています. 以下はその標準構成です (ASTM B637ごと):
| 要素 | コンテンツ範囲 (%) | 重要な役割 |
|---|---|---|
| ニッケル (で) | 70.0 - 75.0 | ベース要素 - プロバイド高温安定性 塩化物ストレス亀裂に対する耐性. |
| クロム (cr) | 14.0 - 17.0 | 保護クリオー層を形成します - 酸化と一般的な腐食を耐えます (例えば。, ジェット燃料, 海水). |
| 鉄 (fe) | 5.0 - 9.0 | 老化性能を減らすことなく、作業性とバランスコストを促進します. |
| チタン (の) | 2.25 - 2.75 | 「老化コア」 - フォームγ ' (₃₃ti) 沈殿します, 高温強度の主な源. |
| アルミニウム (アル) | 0.40 - 1.00 | エイズγの沈殿物の形成; 極端な熱で酸化抵抗を改善します. |
| ニオブ (NB) | 0.70 - 1.20 | フォームc " (n₃nb) 沈殿 - 強度とクリープ抵抗を強化します; オーバーエイジングを防ぎます. |
| モリブデン (MO) | ≤ 0.50 | 孔食に対する腐食抵抗を強化するマイナーな添加剤. |
| 炭素 (c) | 0.04 - 0.10 | 炭化物の脆性を避けるのに十分低い; 穀物の境界強度を支援するのに十分な高さ. |
| マンガン (Mn) | ≤ 1.00 | 溶接性を向上させます; 製造中の熱い亀裂を最小限に抑えます. |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.015 | 溶接欠陥と腐食感受性を防ぐための超低. |
1.2 物理的特性
これらの特性は、UNS N07750の長期的な高温に耐える能力を反映しています。. すべての値は、記載されていない限り、室温で測定されます:
- 密度: 8.28 g/cm³ (スチールよりも高い, ニッケルのため, チタン, ニオビウム含有量).
- 融点: 1390 - 1450 °C (ガスタービンエンジンと原子炉の軟化に抵抗するのに十分な高さ).
- 熱伝導率: 11.7 w/(M・k) (で 100 °C); 19.3 w/(M・k) (で 600 °C) - 低熱伝達, 高温で構造的完全性を必要とするコンポーネントに最適です.
- 熱膨張係数: 12.8 ×10⁻⁶/°C (20–100°C); 17.0 ×10⁻⁶/°C (20–600°C) - ジェットエンジンファスナーなどの精密部品の安定拡張.
- 比熱容量: 440 J/(kg・k) (で 25 °C) - 急速な温度変化なしに熱を吸収するのが効率的です, 老化中の熱応力の減少.
- 電気伝導率: 7.5 ×10⁶S/m (で 20 °C) - 銅よりも低い, しかし、高熱環境の電気部品に適しています (例えば。, 原子炉センサー).
1.3 機械的特性
UNS N07750の機械的特性は年齢硬化後に輝いています。 650 °C, 長期的な高温サービスに最適です. 以下は典型的な値です (年齢が硬化した状態, ASTM B637ごと):
| 財産 | 典型的な値 (年齢層) | テスト標準 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|---|
| 硬度 (HRC) | 35 - 40 | ASTM E18 | バランスの取れた硬さ - 高いストレスに十分なほど強い, 脆性障害を避けるのに十分なタフ. |
| 抗張力 | ≥ 1100 MPA | ASTM E8 | 極度の圧力を処理します (例えば。, ジェットエンジン燃焼チャンバー, 原子炉容器). |
| 降伏強度 (0.2% オフセット) | ≥ 790 MPA | ASTM E8 | で永続的な変形に抵抗します 650 °C-長期的なクリープ抵抗のために批判的. |
| 伸長 (で 50 mm) | ≥ 15% | ASTM E8 | 中程度の延性 - 複雑な形状に形成されます (例えば。, タービンブレード) 割れずに. |
| 衝撃の靭性 (シャルピーv-notch) | ≥ 60 j (で 20 °C) | ASTM E23 | 良好なタフネス - 突然のストレスからの失敗 (例えば。, エンジンの起動/シャットダウン). |
| クリープ抵抗 | 172 MPAで 650 °C (10⁵時間) | ASTM E139 | 長期的な高温応力の下で強度を維持します。多くの超合金をパフォーマンスします. |
| 疲労強度 | 〜480 MPa (10⁷サイクル) | ASTM E466 | 繰り返し熱/機械的応力から失敗に抵抗します (例えば。, タービン回転, 原子炉サイクリング). |
1.4 その他のプロパティ
- 耐食性: とても良い. 抵抗します:
- までの酸化 870 °C (クロムとアルミニウムに感謝します).
- 海水腐食と孔食 (モリブデンとニッケルのため).
- 軽度の酸とアルカリ (化学処理および海洋用途に適しています).
- 酸化抵抗: 素晴らしい. 800〜870°Cでのさらなる酸化を防ぐ密な酸化物層を形成します。.
- 溶接性: 良い (ポストウェルド老化). 予熱が必要です (200–300°C) 溶けたソリューションアニーリング + 強度を回復するための年齢硬化; ernifecr-3フィラー金属を使用します.
- 加工性: 公平. 作業は迅速に硬化します。鋭利な炭化物ツールをご希望します, 切断速度が遅い (6–10 m/minターニング用), 摩擦を減らすための高圧切断液.
- 形成性: 適度. ホットフォームにすることができます (980〜1150°Cで) 複雑な形に; コールドフォーミングは可能ですが、作業硬化を減らすために中間アニーリングが必要です.
2. UNS N07750のアプリケーション (Incenel X-750) スーパーアルコイ
UNS N07750は、長期的な高温強度が交渉不可能なアプリケーションで使用されます。コンポーネントの障害が安全性または費用のかかるダウンタイムにリスクがある産業. ここに最も一般的な用途があります, 実際の例があります:
2.1 航空宇宙とジェットエンジン
- 例: ジェットエンジンタービンブレード, 燃焼チャンバーライナー, 航空機の留め具 (高温ゾーン用), およびロケットモーターケーシング.
- なぜそれが機能するのか: 年齢が硬化した強さは忍び寄ることに抵抗します 650+ °C, 腐食抵抗はジェット燃料と大気汚染物質を処理します. 米国. 航空宇宙メーカーはタービンブレードにUNS N07750を使用しました。 450% vs. インコネル 625.
2.2 原子炉
- 例: 原子炉圧力容器成分, コントロールロッドガイドチューブ, および燃料アセンブリブラケット.
- なぜそれが機能するのか: 反応器クーラントからの放射線誘発腹部と腐食に抵抗します (例えば。, 水, 液体ナトリウム). フランスの原子力オペレーターは、コントロールロッドチューブにUNS N07750を使用しました。メンテナンスの問題はありません 20 年.
2.3 ガスタービン (エネルギー産業)
- 例: ガスタービンステーターベーン, ローターコンポーネント, 発電用の排気ライナー (天然ガス植物).
- なぜそれが機能するのか: クリープ抵抗は、での長期操作を処理します 1000+ °C, 一方、酸化抵抗は排気ガスに抵抗します. ドイツのエネルギー会社がステーターベーンにUNS N07750を使用しました。 18 年 (vs. 10 インコールの年 718).
2.4 石油およびガス産業
- 例: ダウンホールツール (高温の場合, 高圧貯水池) 井戸の井戸のコンポーネント (海水にさらされます).
- なぜそれが機能するのか: 硫化物ストレスの割れ目に抵抗し、忍び寄る 200+ °C. A Saudi Arabian oil company used UNS N07750 downhole tools—tools operated for 11 失敗のない年 (vs. 3 ステンレス鋼の年).
2.5 High-Temperature Fasteners
- 例: ボルト, ナッツ, and washers for furnace components, aerospace structures, および原子炉.
- なぜそれが機能するのか: Age-hardened strength maintains clamp load at high temperatures, preventing fastener loosening. A Japanese heat treatment shop used UNS N07750 bolts for furnace doors—bolt replacement frequency dropped by 80%.
3. Manufacturing Techniques for UNS N07750 (Incenel X-750) スーパーアルコイ
UNS N07750の製造は、正確な年齢の硬化に集中しています。このステップは、その完全な強さを解き放つために重要です. その硬化性には、慎重な機械加工も必要です. これが段階的な内訳です:
- 溶融:
- 原材料 (高純度のニッケル, クロム, チタン, アルミニウム) 真空誘導炉で溶けます (vif) 続いて、真空アークリメルティングが続きます (私たちの). この二重融解により、超低不純物と均一な組成が保証されます (一貫した沈殿物の形成に重要です).
- キャスト/鍛造:
- 溶融合金はインゴットに投げ込まれます (まで 4 タービンコンポーネント用のトン) または、ネットシェープ部品に近い部品への投資キャスト (例えば。, タービンブレード).
- インゴットは980〜1150°Cでホットフォッシングされています。; 複雑な形状は、精密鍛造を使用します.
- ローリング/フォーミング:
- ホットローリング (950〜1100°Cで) プレートを生成します, バー, またはチューブ; コールドローリングは薄いシートに限定されており、中間アニーリングが必要です (900〜1000°Cで).
- 熱処理 (老化強度に重要です):
- ソリューションアニーリング: 980〜1065°Cに加熱します, 1〜2時間保持します, ウォータークエンチ. 過剰な沈殿物と炭化物を溶解します, 老化のための合金を準備します.
- 中間老化 (オプション): 700〜760°Cに加熱します, 2〜4時間保持します, エアクール. 小さなγ 'を形成して、予備強度を高める.
- 最終老化: 620〜650°Cに加熱します, 16〜24時間保持します, エアクール. 大型γ ’とγ”を形成する沈殿 - UNS N07750の超高温強度の主な供給源.
- 機械加工:
- ネガティブなレーキ角と鋭い切断端を備えた炭化物ツールを使用して、作業硬化を最小限に抑える.
- 切断速度: 6–9 m/me (旋回), 4–6 m/me (ミリング); フィードレート: 0.06–0.10 mm/rev.
- 高圧を使用します (100–140バー) 液体を切る (EP添加物を使用した水溶性) ツールを冷却してチップをフラッシュするために、再獲得した作業中の素材の再カット.
- 溶接:
- 熱応力を軽減するために、200〜300°Cに予熱します.
- Ernifecr-3フィラー金属でTig溶接を使用します (構成に一致します).
- 溶接後の熱治療: ソリューションアニール (1020 °C) + 強度を回復するための全年齢の硬化 (負荷をかけるジョイントにとって重要です).
- 表面処理 (オプション):
- アルミニジング (アルミニウムコーティングの塗布) 上記で動作する成分の酸化抵抗を強化します 870 °C (例えば。, タービンブレード).
- ピーニングを撃った (表面を冷やします) ファスナーとタービン成分に使用される圧縮応力を生成することにより、疲労強度を改善します.
4. ケーススタディ: 原子炉制御ロッドチューブのUNS N07750
米国. 原子力発電所は問題に直面しました: 彼らのインコンセル 600 コントロールロッドチューブはその後失敗しました 12 クリープの変形と放射線包含による年. 彼らはUNS N07750に切り替えました, そして、これが起こったことです:
- プロセス: UNS N07750チューブ (25 mm直径, 2 mm壁) 真空で溶けました, ホットロール, アニールされたソリューション (1040 °C), 年齢層 (630 °C for 20 時間), 疲労強度を改善するためにショットピーンズ.
- 結果:
- チューブの寿命は拡張されました 20 年 (67% 改善) - 後であっても、クリープの変形や脆化はありません 85,000 原子炉操作の時間.
- 原子炉の安全マージンが増加しました - チューブ寸法の安定性により、コントロールロッドがスムーズに動作することが保証されました.
- メンテナンスコストは年間60万ドル減少しました (チューブの交換が少ない, 計画外のシャットダウンはありません).
- なぜそれが機能するのか: UNS N07750でγ ’とγ”が高温でクリープを防止しました, ニッケルの放射線抵抗はembritlementを避けましたが、植物のコアの信頼性の問題を解決すること.
5. US N07750 (Incenel X-750) vs. 他のスーパーアロ
UNS N07750は、長期的な高温アプリケーションの代替品と比較してどうですか? 重要なプロパティを評価しましょう:
| 材料 | クリープ抵抗 (MPAで 650 °C, 10⁵H) | 高テンプル安定性 (最大°C) | 抗張力 (MPA) | 料金 (vs. US N07750) | に最適です |
|---|---|---|---|---|---|
| US N07750 (Incenel X-750) | 172 | 870 | ≥ 1100 | 100% | 長期の高温 (核, 航空宇宙ファスナー) |
| US N07718 (インコネル 718) | 207 | 700 | ≥ 1240 | 90% | 高いストレス (タービンブレード) |
| US N06625 (インコネル 625) | 138 | 1095 | ≥ 827 | 80% | 高熱 (クリープ抵抗が少ない) |
| Hastelloy C276 | 90 | 1010 | ≥ 690 | 150% | 極度の腐食 (低クリープ) |
| 316 ステンレス鋼 | 10 | 870 | ≥ 515 | 20% | 軽度の熱 (長期的なクリープはありません) |
重要なポイント: UNS N07750は、長期的な高温アプリケーションの最大の選択肢です (10+ 年) 原子炉や航空宇宙の留め具のように. クリープ抵抗のバランスを取ります, 腐食性能, インコネルよりもコストがかかります 718 (応力強度が高いが、温度の安定性が低い) およびHastelloy C276 (腐食に優れていますが、クリープではありません).
UNS N07750に関するYiguテクノロジーの見解 (Incenel X-750) スーパーアルコイ
Yiguテクノロジーで, UNS N07750は、原子力オペレーターや航空宇宙メーカーなど、長期的な高温信頼性を必要とするクライアント向けのお客様のためのものです。. そのユニークな老化メカニズムは、最大の課題を解決します: 数十年にわたる高熱サービスを維持しています. 私たちは正確な年齢硬化を専門としています (沈殿物を最適化する時間/温度を制御します) と機械加工, 多くの場合、疲労の寿命を高めるために重要なコンポーネントを撃ちます。
