Inconel 718 (In718)
1. Общее описание
Inconel 718 — это жаропрочный никелевый сплав с упрочнением за счёт выделения интерметаллической фазы (γ″ – Ni₃Nb). Он обладает высокой прочностью, отличной коррозионной стойкостью и устойчивостью к окислению при высоких температурах. Широко применяется в аэрокосмической промышленности, нефтегазовой отрасли, ядерной энергетике и химической промышленности. Состав включает никель (Ni), хром (Cr), железо (Fe), молибден (Mo), ниобий (Nb), титан (Ti), алюминий (Al) и другие элементы.
2. Химический состав (в массовых процентах)
Элемент | Содержание (мас. %) |
|---|---|
Никель (Ni) | 50.0–55.0 |
Хром (Cr) | 17.0–21.0 |
Железо (Fe) | Остальное |
Nb + Ta | 4.75–5.50 |
Молибден (Mo) | 2.80–3.30 |
Титан (Ti) | 0.65–1.15 |
Алюминий (Al) | 0.20–0.80 |
Марганец (Mn) | ≤0.35 |
Кремний (Si) | ≤0.35 |
Углерод (C) | ≤0.08 |
Сера (S) | ≤0.015 |
Фосфор (P) | ≤0.015 |
Медь (Cu) | ≤0.30 |
Бор (B) | ≤0.006 |
3. Основные свойства
Параметр | Значение |
|---|---|
Плотность | 8.19 г/см³ |
Температура плавления | 1260–1336 °C |
Предел прочности на растяжение | ≥1275 МПа |
Предел текучести (0.2%) | ≥1035 МПа |
Относительное удлинение | ≥12% |
Твёрдость по HRC | 30–45 (в зависимости от термообработки) |
Коэф. линейного расширения (20–1000 °C) | 13.0×10⁻⁶ /°C |
Теплопроводность (при 100 °C) | 11.4 Вт/м·К |
Удельное электрическое сопротивление | 1.29 мкОм·м |
4. Ключевые характеристики
Высокая прочность при высоких температурах: Отличные механические свойства и ползучесть в диапазоне 650–980 °C.
Отличная коррозионная стойкость:
• Устойчивость к окислению, кислотным средам (H₂SO₄, HNO₃, HCl), морской воде.
• Хорошая устойчивость к окислению в горячей атмосфере.
Хорошая свариваемость:
• Подходит для TIG, MIG, лазерной, электронно-лучевой сварки.
• Не склонен к растрескиванию в зоне термического влияния.
Удобство формовки и обработки:
• Обрабатывается в горячем и холодном состоянии, требует инструментов из твёрдого сплава или керамики.
Стабильная структура:
• Термообработка (раствор + старение) приводит к равномерному выделению γ″ фазы, улучшая прочностные свойства.
5. Режимы термообработки
Вид обработки | Температура (°C) | Время выдержки | Охлаждение |
|---|---|---|---|
Растворение (Solution) | 980–1065 | 1–2 часа | Закалка в воде |
Старение (Aging) | 720 | 8 часов | Воздушное |
Повторное старение | 620 | 8 часов | Воздушное |
Цель: Осаждение γ″ (Ni₃Nb) фазы для повышения прочности и устойчивости к ползучести.
6. Типовые области применения
• Аэрокосмическая отрасль:
– Камеры сгорания, лопатки, диски турбин
– Компоненты ракетных двигателей
– Крепёжные элементы конструкций самолётов
• Энергетика:
– Детали ядерных реакторов
– Оборудование для добычи нефти и газа
– Элементы, устойчивые к коррозии на морских платформах
• Автомобилестроение:
– Выпускные системы гоночных двигателей
• Химическая промышленность:
– Теплообменники в кислотной среде
– Высокотемпературные коррозионно-стойкие ёмкости
7. Сравнение Inconel 718 с другими жаропрочными сплавами
Сплав | Макс. темп. применения (°C) | Ползучесть | Окисляемость | Свариваемость | Основные применения |
|---|---|---|---|---|---|
Inconel 718 | 980 | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | Авиация, нефтегаз |
Inconel 625 | 982 | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | Химия, морская техника |
Waspaloy | 980 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | Авиационные двигатели |
Rene 41 | 1100 | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | Высокотемпературные компоненты в авиации |
Hastelloy X | 1200 | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | Газовые турбины, нефтехимия |
8. Особенности обработки и эксплуатации
Сложность обработки: Из-за высокой твёрдости и наклёпа требуется использовать твёрдосплавный или керамический инструмент с низкой скоростью резания и высоким подачей.
Избегать длительного нагрева: При длительной экспозиции при высоких температурах возможен рост γ″ фазы, что ухудшает ударную вязкость.
Очистка перед сваркой: Необходимо удалять загрязнения для обеспечения качества шва.
Предотвращение водородного охрупчивания: В кислых средах важно контролировать содержание водорода.