США N07718 (Insonel 718) Superalkoy: Характеристики, Использование & Производство

Если вам нужен суперсплав, который обеспечивает непревзойденную силу, сопротивление ползучести, ивысокотемпературная стабильность Для наиболее требовательных приложений -США N07718 (обычно называется Inconel 718) это отраслевой стандарт. Используется в аэрокосмических реактивных двигателях, газовые турбины, и ядерные реакторы, Этот сплав решает критическую проблему разрушения материала при экстремальном теплении и давлении. В этом руководстве, Мы разбим его ключевые свойства, Реальное мир использует, Производственные шаги, И как это сравнивается с альтернативами-так что вы можете создавать компоненты, которые выполняются надежно в сценариях жизни или смерти.

1. Свойства материалов UNS N07718 (Insonel 718) Superalkoy

Статус Superalloy от UNS N07718 исходит от его уникальной композиции: ниобий-титаний-алюминиевый осадок для силы, Хром для коррозионной устойчивости, и никель для жесткого, теплостойким основанием. Давайте подробно рассмотрим его свойства:

1.1 Химический состав

Каждый элемент в UNS N07718 спроектирован для работы в гармонии - максимизирующая сила при высоких температурах без устойчивости к коррозии. Ниже приведена стандартная композиция (за ASTM B637):

1.2 Физические свойства

Эти свойства отражают способность UNS N07718 выдерживать крайнюю тепло и давление - критическое для аэрокосмических и энергетических применений. Все значения измеряются при комнатной температуре, если не указано:

• Плотность: 8.19 G/CM³ (выше, чем сталь, из -за никеля, молибден, и содержание ниобия).
• Точка плавления: 1260 - 1320 ° C. (достаточно высокий, чтобы противостоять смягчению в газовых турбинных двигателях, которые работают в 1000+ ° C.).
• Теплопроводность: 11.4 W/(м · к) (в 100 ° C.); 19.0 W/(м · к) (в 600 ° C.)—Лоу теплопередача, Идеально подходит для компонентов, которые необходимо сохранить структурную целостность при высоких температурах.
• Коэффициент термического расширения: 12.6 × 10⁻⁶/° C. (20–100 ° C.); 16.8 × 10⁻⁶/° C. (20–600 ° C.)–Stable расширение для точных деталей, таких как лезвия реактивных двигателей.
• Удельная теплоемкость: 435 J/(кг · к) (в 25 ° C.)- Появление при поглощающем тепло без быстрых изменений температуры, уменьшение теплового напряжения.
• Электрическая проводимость: 7.3 × 10⁶ с/м (в 20 ° C.)- более низкий, чем медь, но подходит для электрических компонентов в средах высокого уровня.

1.3 Механические свойства

Механические свойства UNS N07718 не имеют себе равных для высокого стресса, высокотемпературные применения-его прочность фактически увеличивается с теплом (до 650 ° C.) Из -за образования осадков. Ниже приведены типичные значения (возрастное состояние, за ASTM B637):

1.4 Другие свойства

• Коррозионная стойкость: Очень хороший. Сопротивляется:
  • Окисление до 870 ° C. (Спасибо Chromium и Aluminum).
  • Коррозия и ямы морской воды (Из -за молибдена).
  • Мягкие кислоты и щелочи (Подходит для химической обработки и морских применений).
• Устойчивость к окислению: Отличный. Образует плотный оксидный слой, который предотвращает дальнейшее окисление при 800–870 ° C - вечке для компонентов газовых турбин.
• Сварка: Хороший (с осторожностью). Требует предварительного нагрева (200–300 ° C.) и термообработка после пост-протекания (Решение отжиг + возрастное упрочнение) Чтобы восстановить силу; use ERNiFeCr-2 filler metal.
• Механизм: Справедливый. Работа жестко жестко укрепляется - реквизит острые карбидные инструменты, медленная скорость разрезания (5–10 м/мин для поворота), и режущие жидкости высокого давления для уменьшения трения.
• Формируемость: Умеренный. Может быть горячим (при 980–1150 ° C.) в сложные формы; Молодое образование возможно, но требует промежуточного отжига, чтобы уменьшить упрочнение работы.

2. Приложения UNS N07718 (Insonel 718) Superalkoy

UNS N07718 используется в приложениях, где отказ является катастрофическим - индустрированные, где прочность и надежность компонентов напрямую влияют на безопасность и эффективность. Вот его наиболее распространенное использование, с реальными примерами:

2.1 Аэрокосмические и реактивные двигатели

• Примеры: Клетки реактивных двигателей турбины, камеры сжигания, Компоненты после осадки, и конструкционные детали самолетов (НАПРИМЕР., шасси для высокотемпературных средств).
• Почему это работает: Высокотемпературная сила (до 650 ° C.) сопротивляется теплу двигателя, В то время как сопротивление ползучести обеспечивает длинный лезвие. U.S.. Производитель аэрокосмической промышленности использовал UNS N07718 для лезвий турбин - срок службы увеличился 500% против. Insonel 625.

2.2 Газовые турбины (Энергетическая промышленность)

• Примеры: ГОЗОРОЖНАЯ ТУРБИНА Роторы, Статорские лопасти, и лайнеры сжигания для производства электроэнергии (природный газ или угольные растения).
• Почему это работает: Сопротивление ползучесть обрабатывает долгосрочную работу в 1000+ ° C., В то время как коррозионная стойкость сопротивляется выхлопным газам турбин. Немецкая энергетическая фирма использовала UNS N07718 для турбин 20 годы (против. 12 годы для других суперсплавов).

2.3 Нефтяная и газовая отрасль

• Примеры: Суденевые инструменты (Для высокотемпературных, резервуары высокого давления), Подводные скважины, и компоненты трубопровода (для кислых газов с высоким содержанием серы).
• Почему это работает: Сопротивляется сульфидному стрессу и ползут 200+ ° C.. Нефтяная компания из Саудовской Аравии использовала DONS N07718 СУДЕБНЫ 10 лет без неудачи (против. 3 годы для нержавеющей стали).

2.4 Ядерные реакторы

• Примеры: Компоненты сосуда давления реактора, управляющие корпусы стержней, и системы обработки топлива.
• Почему это работает: Сопротивляется радиационно-индуцированным охрупциям и коррозии от охлаждающих жидкостей реактора (НАПРИМЕР., вода, Жидкий натрий). Французский ядерный оператор использовал UNS N07718 для корпусов управления стержнями - нет проблем с техническим обслуживанием в 18 годы.

2.5 Автомобиль (Высокоэффективность)

• Примеры: Роторы турбокомпрессоров и выхлопные компоненты для высокопроизводительных автомобилей или гоночных транспортных средств.
• Почему это работает: Выдерживает тепло турбокомпрессора (до 900 ° C.) и сопротивляется коррозии выхлопного газа. Японский автопроизводитель использовал UNS N07718 для турбо -роторов - Turbo Life удвоилась против. Роторы из нержавеющей стали.

3. Методы производства для UNS N07718 (Insonel 718) Superalkoy

Производство UNS N07718 является сложным - его укрепление осадков требует точной термообработки, и его ухаживание на работу требует тщательной обработки. Вот пошаговый сбой:

1. Таяние:
   • Сырье (Никель с высокой точкой, хром, ниобий, титан) растоплены в вакуумной индукционной печи (Vif) с последующим вакуумным переводом дуги (НАШ) или электросвечающий аппарат (ЭСР). Это двойное плавление гарантирует ультра-низкие примеси и однородную композицию (критическое для образования осадков).
2. Кастинг/ковака:
   • Расплавленный сплав бросает в слитки (до 5 тонны для турбинных роторов) или инвестиционные компоненты в ближней форме (НАПРИМЕР., турбинные лезвия).
   • Слитки горячими при 980–1150 ° C-по обеспечению структуры зерна, чтобы максимизировать сопротивление ползучестью; сложные формы (как лезвия) Используйте точность ковки.
3. Прокатка/Формирование:
   • Горячая катящика (при 950–1100 ° C.) производит пластины, батончики, или трубки; Холодный прокат ограничен тонкими простынями и требует промежуточного отжига (при 900–1000 ° C.).
4. Термическая обработка (Критическое для силы):
   • Решение отжиг: Нагревать до 950–1050 ° C, Держите 1–2 часа, утомить воду. Растворяет лишние карбиды и осадки, Подготовка сплава к возрастному упрочнению.
   • Промежуточное старение: Нагревать до 700–760 ° C, Держите 2–4 часа, воздушный прохладный. Образует маленький γ ’ (Гамма -Прайм) осаждает, чтобы повысить силу.
   • Окончательное старение: Нагревать до 620–650 ° C, Держите 8–12 часов, воздушный прохладный. Образует большие γ ”осадки-основной источник UNS N07718 Ультра-высокой силы.
5. Обработка:
   • Используйте карбидные инструменты с отрицательными углами грабли и резкими краями резки, чтобы минимизировать упрочнение работы.
   • Скорость резки: 5–8 м/я (поворот), 3–5 м/я (фрезерование); Скорость корма: 0.05–0,10 мм/Rev.
   • Используйте высокое давление (100–150 бар) режущая жидкости (водорастворимый с добавками EP) Чтобы охладить инструмент и чипсы промывки-предназначенные для повторного обрезания рабочего материала.
6. Сварка:
   • Разогрейте до 200–300 ° C, чтобы уменьшить тепловое напряжение.
   • Используйте сварку TIG с наполнителем ernifecr-2 (соответствует композиции).
   • Посгипная термообработка: Решение отжиг (980 ° C.) + Полное возрастное упрощение, чтобы восстановить силу (критическое для несущих суставов).
7. Поверхностная обработка (Необязательный):
   • Алюминизирование (Применение алюминиевого покрытия) повышает устойчивость к окислению для компонентов газовых турбин, работающих выше 870 ° C..
   • Выстрелил (Холодная работа по поверхности) Улучшает усталостную силу, создавая напряжение сжимания - используется для лопастей турбин и роторов.

4. Тематическое исследование: UNS N07718 в газовых турбинных роторах

U.S.. Компания по производству электростанции столкнулась с проблемой: Их неудобный 625 Гузовые турбинные роторы не удались после 12 годы из -за деформации ползучести (потеря формы) в 1050 ° C.. Они перешли на UNS N07718, И вот что случилось:

• Процесс: Слички UNS N07718, вылетел в роторы (2 Диаметр метров), Решение отожжено (1000 ° C.), возраст (730 ° C. + 630 ° C.), и выстрелил, чтобы улучшить силу усталости.
• Результаты:
  • Жизнь ротора распространяется на 20 годы (67% улучшение)- Нет деформации ползучесть даже после 80,000 часы работы.
  • Выходная мощность увеличилась на 5% - более высокая прочность N07718 позволила турбине работать при более высоких температурах.
  • Затраты на техническое обслуживание упали на 800 000 долларов в год (Меньше замены ротора, Нет незапланированных отключений).
• Почему это работает: γ ”осаждает в UNS N07718 предотвращал ползучесть при высоких температурах, В то время как выстрел понижен риск неудачи усталости - решение проблемы надежности основной надежности компании.

5. США N07718 (Insonel 718) против. Другие суперсплавы

Как uns n07718 по сравнению с альтернативами для высокого стресса, высокотемпературные приложения? Давайте оценим ключевые свойства:

Ключевой вынос: UNS N07718-самый сильный суперсплав для высокого стресса, высокотемпературные приложения. Это превосходит Inconel 625 в силе и сопротивлении ползучести, и является более экономически эффективным, чем Hastelloy C276-сделав его главный выбор для аэрокосмической промышленности, энергия, и нефтяная промышленность.