Inconel 718 (인코넬 718)
1. 개요
Inconel 718은 석출 경화형 니켈 기반 초합금으로, 고강도, 우수한 내식성, 고온 산화 저항성을 지니고 있어 항공우주, 석유 및 가스, 원자력, 화학 산업 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 이 합금은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등으로 구성되며, γ″상(Ni₃Nb)의 석출 강화를 통해 고온 환경에서도 우수한 기계적 성능을 유지합니다.
2. 주요 화학 성분 (질량 백분율)
원소 | 함량 (wt%) |
니켈 (Ni) | 50.0–55.0 |
크롬 (Cr) | 17.0–21.0 |
철 (Fe) | 나머지 |
나이오븀 (Nb) + 탄탈륨 (Ta) | 4.75–5.50 |
몰리브덴 (Mo) | 2.80–3.30 |
티타늄 (Ti) | 0.65–1.15 |
알루미늄 (Al) | 0.20–0.80 |
망간 (Mn) | ≤0.35 |
실리콘 (Si) | ≤0.35 |
탄소 (C) | ≤0.08 |
황 (S) | ≤0.015 |
인 (P) | ≤0.015 |
구리 (Cu) | ≤0.30 |
붕소 (B) | ≤0.006 |
3. 주요 물성
성능항목 | 수치 |
밀도 | 8.19 g/cm³ |
용융점 | 1260–1336°C |
인장강도 (Rm) | ≥1275 MPa |
항복강도 (Rp0.2) | ≥1035 MPa |
연신율 (A) | ≥12% |
경도 (HRC) | 30–45 HRC (열처리 조건에 따라) |
열팽창계수 (20–1000℃) | 13.0×10⁻⁶ /°C |
열전도도 (100℃) | 11.4 W/m·K |
전기저항률 | 1.29 μΩ·m |
4. 주요 특징
우수한고온강도: 650~980°C 범위에서 높은 강도와 크리프 저항을 제공하여 장시간 고온 사용에 적합합니다.
뛰어난내식성:
산화환경, 산성 용액(황산, 질산, 염산), 해수에 대한 높은 저항성.
고온대기에서도뛰어난산화저항성.
우수한용접성:
TIG, MIG, 전자빔, 레이저 등 다양한 용접 공정에 적합.
용접후균열발생이적고열영향부의성능도안정적.
가공성양호:
냉간및열간가공가능하지만, 고경도 특성으로 인해 초경 또는 세라믹 공구 사용 권장.
안정적인미세조직:
고용화및시효처리로미세하고균일한γ″상이 형성되어 종합적인 기계적 성능 향상.
5. 열처리 공정
열처리유형 | 온도범위 (°C) | 유지시간 | 냉각방식 |
고용화처리 | 980–1065 | 1–2시간 | 수냉 |
1차 시효 | 720 | 8시간 | 공냉 |
2차 시효 | 620 | 8시간 | 공냉 |
※ 열처리의 목적은 γ″상(Ni₃Nb)을 석출시켜 강도와 크리프 저항성을 향상시키는 데 있습니다.
6. 대표적인 용도
항공우주분야:
엔진부품 (연소실, 터빈 블레이드, 디스크 등)
로켓엔진구성품
항공기구조용패스너
에너지산업:
원자로부품
석유및천연가스채굴장비
해양플랜트용내식부품
자동차산업:
레이싱엔진의배기시스템
화학산업:
산성환경용열교환기
고온내식성압력용기
7. Inconel 718과 기타 초합금 비교
합금명 | 최대사용온도 (°C) | 크리프저항성 | 산화저항성 | 용접성 | 주요용도 |
Inconel 718 | 980 | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | 항공엔진, 석유·가스 장비 |
Inconel 625 | 982 | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | 화학장비, 해양 구조물 |
Waspaloy | 980 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | 항공엔진 |
Rene 41 | 1100 | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | 항공우주고온부품 |
Hastelloy X | 1200 | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | 가스터빈, 석유화학 공정 |
8. 가공 및 사용 시 주의사항
가공난이도높음: 경도가 높고 가공 경화가 쉬워, 절삭 시 초경 또는 세라믹 공구 사용과 함께 저속·고이송 조건이 적합합니다.
장시간고온노출피함: γ″상이 성장하여 인성 저하 및 수명 단축 우려가 있으므로 주의가 필요합니다.
용접전표면세정필수: 오염 방지를 통해 접합 품질 향상.
수소취성예방: 산성 환경에서는 수소 농도를 제어하여 수소 취성 발생을 방지해야 합니다.