인코넬 718은 열처리를 통해 생성될 때까지 강도가 존재하지 않는 희귀한 니켈 합금입니다. 어닐링된 상태에서는 보통의 1000 MPa-급 재료입니다. 2-단계 석출 처리 후에는 1030 MPa 이상의 수율로 최소 인장력 1270 MPa에 도달하며, 그 차이가 바로 이 합금이 회전 기계 및 압력 장비에 사용되는 이유입니다.
인코넬 718이란?
인코넬 718(UNS N07718, EN 2.4668)2개의 금속간 화합물로 강화된 석출-경화성 니켈-크롬-철 합금입니다. 즉, 1차 경화 단계인 감마 이중-프라임(g″, Ni3Nb)과 2차 경화 단계인 감마 프라임(g′, Ni3(Al,Ti))입니다.
이 합금은 시효 경화 반응이 느리다는 점에서 니켈 초합금 중에서 특이합니다. 이것이 바로 X-750과 같이 빠르게 노화되는 합금을 괴롭히는 균열 없이 용접이 가능하다는 점입니다. 이는 대부분의 데이터시트에서 장기 서비스에 대해 인용하는 작업 범위인 최대 약 650도(1200도 F)의 극저온에서 높은 강도를 유지합니다.
| 목 | 값 |
|---|---|
| UNS 번호 | N07718 |
| EN / Werkstoff 번호 | 2.4668 |
| 일반적인 이름 | 인코넬 718, 합금 718, 니켈 718, NiCr19Fe19Nb5Mo3(EN 약어) |
| 가족 | 석출물-경화성 Ni-Cr-Fe-Nb-Mo |
| 강화 메커니즘 | g″ (Ni3Nb) 1차 + g′ (Ni3(Al,Ti)) 2차 |
| 밀도 | 8.19g/cm3(0.296lb/in3) |
| 녹는 범위 | 1320~1390도(2410~2540F) |
| 사용 가능한 서비스 범위 | 장기간 -250도 ~ +650도 |
화학 성분
아래 구성은 AMS 5662/AMS 5663 및 ASTM B637에서 철근 및 단조품에 사용되는 표준 허용 범위입니다. 니오븀은 정의 요소입니다. 이는 노화 중에 Ni3Nb 감마 이중{5}}프라임 침전물을 형성하며, 니오븀이 너무 적으면 경화 반응이 감소하고 너무 많으면 분리 및 라베스 상이 촉진되므로 그 범위는 엄격하게 제어됩니다. 여기서 철은 불순물이 아니라 노화 반응을 늦추고 가공성을 향상시키는 의도적인 균형 요소입니다.
| 요소 | 최소(%) | 최대(%) | 역할 |
|---|---|---|---|
| 니켈 + 코발트(Ni+Co) | 50.0 | 55.0 | 기본 매트릭스; 고온-강도 |
| 크롬(Cr) | 17.0 | 21.0 | 산화 및 내식성 |
| 철(Fe) | 균형 | - | 매트릭스 균형; 용접성에 대한 노화 반응 속도 저하 |
| 니오븀 + 탄탈륨(Nb+Ta) | 4.75 | 5.50 | g″를 형성합니다. 주요 경화 요소 |
| 몰리브덴(Mo) | 2.80 | 3.30 | 견고한-솔루션 강화 |
| 티타늄(Ti) | 0.65 | 1.15 | g'를 형성하고; 공동침전물 |
| 알루미늄(Al) | 0.20 | 0.80 | g'를 형성하고; 공동침전물 |
| 코발트(Co) | - | 1.00 | 대부분의 사양에서 불순물 제한 |
| 탄소(C) | - | 0.08 | 탄화물 취성을 방지하기 위해 낮게 유지 |
| 망간(Mn) | - | 0.35 | 불순물 제어 |
| 실리콘(Si) | - | 0.35 | 불순물 제어 |
| 인(P) | - | 0.015 | 불순물 제어 |
| 유황(S) | - | 0.015 | 불순물 제어; 열간 가공성에 중요 |
| 구리(Cu) | - | 0.30 | 불순물 한도 |
| 붕소(B) | - | 0.006 | 입자 경계 강도를 위한 미세-합금- |
석출 메커니즘: 열처리가 강도를 생성하는 이유
어닐링된 조건에서 Inconel 718은 중간 강도, AMS 5662 조건에서 최소 인장력이 약 1030MPa인 고용체 합금입니다.-
석출 열처리는 합금의 최소 인장력을 185 ksi(1276 MPa)로 만듭니다. 이는 미세 구조에서 두 가지 일이 일어나도록 하기 때문입니다. 즉, 용액 처리 후 매트릭스에 용해된 니오븀, 티타늄 및 알루미늄 원자는 나노미터{2}} 규모의 Ni3Nb 및 Ni3(Al,Ti) 입자로 용액 밖으로 나옵니다. 그리고 그 입자들은 그렇지 않으면 소성 변형을 허용할 전위 이동을 고정시킵니다.
2단계 노화 주기는 두 단계가 서로 다른 온도에서 반응하기 때문에 존재합니다. 1325°F의 첫 번째 단계에서는 g″ 단계의 핵이 생성되고 1150°F의 두 번째 단계에서는 최적의 강도-인성 균형을 제공하는 크기로 성장합니다. 두 단계 중 하나를 건너뛰거나 단축하면 합금이 -경화된 상태로 남게 되므로 열처리 기록은 거의 모든 다른 니켈 합금보다 718에 더 중요합니다.
배송 조건: AMS 5662, AMS 5663 및 AMS 5664
세 가지 AMS 조건이 인코넬 718 바, 단조품 및 파이프 조달을 좌우합니다. 그것들은 동일한 화학입니다. 차이점은 전적으로 열처리 상태에 있으며, 각각은 공급망에서 서로 다른 역할을 합니다.
| 사양 | 상태 | 최소 특성(상온) | 공급망에서의 일반적인 사용 |
|---|---|---|---|
| AMS 5662 | 용체화 처리(어닐링) | UTS 1034MPa(150ksi) 최소, YS 517MPa(75ksi) 최소 | 가공용 원료; 쉽게 자를 수 있을 정도로 부드러워요 |
| AMS 5663 | 용체화 처리 + 석출 경화 | UTS 1276MPa(185ksi) 최소, YS 1034MPa(150ksi) 최소, EL 12% 최소, RA 15% 최소 | 서비스{0}}준비가 완료된 회전식 하드웨어 및 압력 부품 |
| AMS 5664 | 더 높은-강도의 냉간-가공 + 숙성된 변형 | 강도가 AMS 5663을 초과함 | 최대 강도가 필요한 패스너 및 부품 |
배관 및 압력 장비의 조달 논리는 부품을 먼저 가공하거나 구부리고 나중에 경화해야 하는 경우 AMS 5662를 주문하고, 부품이 최종 상태로 배송되는 경우 AMS 5663을 주문하는 것입니다.
일반적인 소싱 오류는 AMS 5663 파이프를 요청한 다음 이를 기계로 가공하거나 -사내에서 냉간 굽히는 것입니다.-이 작업은 이미 최대 강도에 도달한 부품을 경화시키고 변형시킬 수 있습니다. 원시 부품을-가공하여-가공하는 올바른 경로는 AMS 5662와 그에 따른 노화 주기를 제어하는 것입니다.
열처리 경로
AMS 5663에 따른 표준 석출 경화 주기는 2-단계 처리입니다. 노화 전 용액 처리는 경화 요소를 용해시키고 입자 크기를 설정합니다. 노화 단계에서는 침전물이 핵을 형성하고 성장합니다.
| 단계 | 온도 | 시간 / 냉각 | 목적 |
|---|---|---|---|
| 용액 어닐링 | 927~1010도(1700~1850F) | 섹션 크기별로 유지, 공기 냉각 또는 더 빠른 속도로 유지 | Nb, Ti, Al을 용해시키고; 입자 크기 설정 |
| 에이징 1단계 | 718도(1325도 F) | 8시간 | 핵생성 g″(Ni3Nb) 상 |
| 에이징 2단계 | 621도(1150도 F) | 1단계에서 용광로를 식히는 단계; 총 노화 시간 18시간; 시원한 공기 | g″ 및 g′를 최적의 크기로 성장 |
1325/1150F 경로는 AMS 표준입니다. 제작자를 위한 참고 사항: 합금은 석출 경화 후 약 0.0008in/in의 수축을 나타내므로 정밀{4}}가공 치수는 노화 또는 가공 여유에 따른 수축 전에 설정해야 합니다.
물리적 및 기계적 데이터
아래 표는 물리적 상수와 온도에서의 대표적인 기계적 거동을 결합한 것입니다. 실내-최소 온도는 계약에 따른 것이며, 높은-온도 수치는 설계 지침을 위한 일반적인 값입니다.
| 재산 | 값 |
|---|---|
| 밀도 | 8.19g/cm3 |
| 탄성률, 실온 | 200GPa(29 x 10³ ksi) |
| 평균 CTE, 20~300도 | 13.9 µm/m·K |
| 열전도율, 실온 | 11.4 W/m·K |
| UTS, 어닐링(AMS 5662분) | 1034MPa |
| UTS, 숙성(AMS 5663분) | 1276MPa |
| YS, 노후화(AMS 5663분) | 1034MPa |
| 신장률, 노화(AMS 5663분) | 12% |
| 경도, 숙성(일반) | 최소 331HBW(약 36HRC) |
고온-및 극저온 동작
718에 상온 강도를 부여하는 동일한 석출 구조는 약 650도까지 안정적입니다. 이것이 바로 합금이 터빈 및 다운홀 범위에서 사용 가능한 인장 및 크리프 강도를 유지하는 이유입니다. 650도에서의 일반적인 노화 특성은 여전히 약 1100 MPa의 인장을 나타내며 응력-파단 성능 때문에 718이 표준 회전-하드웨어 합금입니다.
봉투의 다른 쪽 끝에서 오스테나이트 매트릭스는 연성이 있는-취성 전이가 없으므로 합금은 액체-수소 온도까지 극저온 탱크 및 밸브에 널리 사용됩니다. 극한 온도와 그 사이의 용접성을 모두 갖춘 이 조합은 항공우주, 석유{4}}및-가스 분야에서 이 사양과 일치하는 다른 니켈 합금이 없는 이유입니다.
용접 및 제작
인코넬 718친숙한 Inconel 718 필러 제품군인 ERNiFeCr-2 클래스(AWS A5.14)의 니켈{0}}베이스 필러로 용접됩니다. 합금은 어닐링 또는 시효 상태에서 용접될 수 있습니다. 느린 노화 반응은 빠르게 노화되는 합금처럼 용접 후 열 영향부가 균열되지 않는다는 것을 의미합니다.
어닐링된 상태에서 용접한 다음 노화하면 용접 금속이 모재 강도의 큰 부분을 차지합니다. 이것이 바로 용접물이 일반적으로 AMS 5662 재료와 용접 후 노화 주기로 설계되는 이유입니다.- 냉간 성형은 어닐링된 상태에서 간단합니다. 노화된 재료는 충분히 강하므로 석출 경화 전에 성형이 이루어져야 합니다. 가공 메모는 다른 니켈 합금을 반영합니다. 단단한 설정, 포지티브 피드, 작업 경화를 방지하기 위한 날카로운 도구 등이 있습니다.
표준 및 제품 형태
| 형태 | 관리 표준 | 일반적인 범위 |
|---|---|---|
| 바, 로드, 와이어 | ASTM B637 / AMS 5662, 5663, 5664 | 직경 6~300mm |
| 원활한 파이프 및 튜브 | AMS 5662 경로, 프로젝트 사양별 | 외경 21.3~168.3mm(NPS 1/2~6) |
| 플레이트, 시트, 스트립 | ASTM B670 / AMS 5596, 5597 | 두께 0.5~100mm |
| 단조품 및 반지 | ASTM B637 | 도면 당 |
| 패스너 | AMS 5662/5663 + NACE MR0175 변형 | 도면 당 |
응용
- 항공우주: 터빈 디스크, 압축기 블레이드, 엔진 샤프트, 케이싱 및 패스너
- 로켓 엔진: 터보 펌프, 하우징, 추력 부품
- 석유 및 가스: NACE MR0175 / API 6A CRA에 따른 다운홀 도구, MWD/LWD 하우징, 펌프 샤프트, 안전 밸브, 유정 구성요소
- 극저온: LNG 및 수소 탱크, 밸브, 이송 배관
- 원자력: 원자로 내부 및 제어{0}}봉 구성요소
- 산업용: 고온-스프링, 패스너, 다이 및 툴링
일반적인 조달 실수
- AMS 5663 파이프를 주문하고 내부에서 가공하여-가공된 표면의 노화된 상태를 잃음
- 모든 718 인증서가 동일하다고 가정: 상태(어닐링 대 노화)를 PO에 명시해야 합니다.
- 합금을 저-경화시키는 1150°F의 두 번째 노화 단계를 건너뜁니다.
- 정밀 치수에서 0.0008in/in 노화 수축 무시
- 718에 625급 필러를 사용하면 용접 금속의 화학적 성질이 바뀌고 노화 강도가 감소합니다.
FAQ
Q: AMS 5662와 AMS 5663 인코넬 718의 차이점은 무엇입니까?
AMS 5662는 최소 인장력이 약 1034MPa인 용액{1}}어닐링 조건입니다. AMS 5663은 최소 인장 강도 1276 MPa로 경화된 동일한 재료 석출{4}}입니다. 가공 및 성형을 위해 5662를 주문한 후 에이징합니다. 서비스-준비 부품은 5663을 주문하세요.
Q: 인코넬 718은 어떻게 경화되나요?
2-단계 숙성: 718도(1325도 F)에서 8시간, 총 18시간의 숙성 시간 동안 621도(1150도 F)로 노 냉각한 후 공기 냉각. 처리는 전위를 고정하는 Ni3Nb(g'') 및 Ni3(Al,Ti)(g') 상을 침전시킵니다.
Q: 인코넬 718은 어떤 온도를 견딜 수 있습니까?
약 650도(1200도 F)까지 장기-사용 가능하며 최저 -250도까지 우수한 극저온 성능을 제공합니다. 650도 이상에서는 g″ 위상이 과도해지고 강도가 떨어집니다.
Q: 인코넬 718은 용접이 가능한가요?
예, 석출 경화-니켈 합금의 경우 노화 반응이 느리기 때문에 일반적으로 그렇습니다. ERNiFeCr-2 필러를 사용하세요. 어닐링된 상태에서 용접한 후 모재에 가까운 용접 강도를 얻기 위해 시효 처리합니다.-
Q: 인코넬 718에는 어떤 표준이 적용됩니까?
ASTM B637(철근 및 단조품), ASTM B670(판), AMS 5662/5663/5664(항공우주 조건), 석유 및 가스에 대한 NACE MR0175/ISO 15156 및 API 6A CRA 변형.
Q: 인코넬 718을 신맛 서비스에 사용할 수 있습니까?
예, 718은 NACE MR0175/ISO 15156에 나열된 몇 안 되는 고강도 합금 중 하나입니다(인증서에서 경도 제한을 확인해야 함).
