Сплав ALLOY 718 / Inconel 718® / UNS N07718 / 2.4668 / NiCr19NbMo / ХН55МБЮ / ХН55МТЮВ - никелевый сплав
Сплав ALLOY 718, 2.4668, UNS N07718, INCONEL® 718 ПО AMS 5383 I API STANDARD 6ACRA - Никелевый сплав
| Норма | Сплав | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Химический состав % | ||||||||||||||||
| Fe: | Ni: | Cr: | Nb: | Mo: | Ti: | Al: | Co: | Si: | Cu: | B: | Mn: | C: | S: | P: | Примечания: | |
| GOST | ChN55MTJuB / ХН55МТЮВ / ChN55MBJu / ХН55МБЮ | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,75-5,50 | 2,8-3,3 | 0,65-1,15 | 0,2-0,8 | <1,0 | <0,35 | - | - | <0,35 | <0,045 | <0,01 | <0,01 | - | |
| ASTM | Alloy 718 / N07718 / Inconel 718 wg AMS | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,75-5,50 | 2,8-3,3 | 0,65-1,15 | 0,2-0,8 | <1,0 | <0,35 | <0,3 | <0,006 | <0,35 | <0,08 | <0,015 | <0,015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| ASTM | Alloy 718 / UNS N07718 / Inconel 718 wg API 6ACRA | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,87-5,20 | 2,8-3,3 | 0,80-1,15 | 0,4-0,6 | <1,0 | <0,35 | <0,23 | <0,006 | <0,35 | <0,045 | <0,01 | <0,01 | Pb<0,001 Bi<0,00005 Ca<0,003 Mg<0,006 Se<0,0005 Nb:Nb+Ta | |
| EN | 2.4668 / NiCr19Fe19Nb5Mo3 | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,7-5,5 | 2,8-3,3 | 0,6-1,2 | 0,3-0,7 | <1,0 | <0,35 | <0,3 | 0,002-0,006 | <0,35 | 0,02-0,08 | <0,015 | <0,015 | Nb:Nb+Ta | |
| BS | BS2901 grade NA51 | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,75-5,50 | 2,8-3,3 | 0,6-1,2 | 0,2-0,8 | <1,0 | <0,35 | <0,3 | <0,006 | <0,35 | <0,08 | <0,015 | <0,015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| ISO | NW7718 / NiCr19Fe19Nb5Mo3 | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,75-5,50 | 2,8-3,3 | 0,6-1,2 | 0,2-0,8 | <1,5 | <0,4 | <0,3 | <0,006 | <0,4 | <0,08 | <0,015 | <0,015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| JIS | NCF718 | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,75-5,50 | 2,8-3,3 | 0,65-1,15 | 0,2-0,8 | - | <0,35 | <0,3 | <0,006 | <0,35 | <0,08 | <0,015 | <0,015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| KS | NCF718 | |||||||||||||||
| Остальное | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | 4,75-5,50 | 2,8-3,3 | 0,65-1,15 | 0,2-0,8 | - | <0,35 | <0,3 | <0,006 | <0,35 | <0,08 | <0,015 | <0,015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
Alloy 718, 2.4668, UNS N07718, Inconel® 718 – описание
Alloy 718 — это упрочняемый выделением, коррозионно-стойкий, жаропрочный и жаростойкий суперсплав никеля, хрома, железа, ниобия и молибдена. В отличие от многих других суперсплавов, он легко поддается сварке. Сочетание превосходных высокотемпературных свойств (успешно применяется при температуре до 700 °C) и легкости в обработке сваркой сделало сплав 718 одним из самых популярных, если не самым популярным суперсплавом, используемым в промышленности. Он выпускается в виде прокатного (чаще всего), литого (редко) или литьевого продукта.
Сплав упрочняется выделением фазы γ" в матрице γ. Вероятно, самым важным преимуществом фазы γ" является легкость, с которой она образуется после предварительного растворения в процессе термообработки или сварки/пайки. По этой причине сплав 718 может подвергаться старению после сварки и благодаря этому приобретать высокие прочностные свойства при отличной пластичности. Упрочнение фазой γ" обеспечивает сплаву 718 высокую жаропрочность и усталостную прочность при температурах ниже 675 °C — выше этой температуры фаза γ" превращается в фазы γ и δ, что приводит к резкому снижению прочности.
Этот сплав выпускается в двух основных вариантах:
- Версия, предназначенная для использования в авиации и военной промышленности, описанная в стандартах ASTM B637 и AMS 5662-5664, а также AMS 5596.
- Версия, описанная в стандартах API 6ACRA, NACE MR0175 / ISO 15156, сертифицирована для контакта с H2S, т. е. предназначена для оборудования для добычи нефти и газа с немного меньшим допустимым количеством примесей и значительно отличающейся термообработкой.
Различия в свойствах и термической обработке описаны в последующих разделах этой статьи. Версия NACE / API может быть далее разделена на несколько вариантов, обозначенных, например, «120k», «140k» и «150k». Они относятся к минимальной допустимой прочности на разрыв. Например, сплав 718 140k имеет минимальную прочность на разрыв 140k psi (что в метрических единицах составляет 1140 МПа).
Применение
Сплав 718 в версии ASTM B637 и AMS 5662-5664 чаще всего используется для изготовления компонентов самолетов (детали турбинных двигателей, детали планера, такие как колеса, прокладки; высокотемпературные болты и соединительные элементы), в промышленных газовых турбинах, криогенных резервуарах и атомной энергетике.
Сплав 718 в версии API 6ACRA, NACE MR0175 / ISO 15156 обычно используется для нефтегазового бурового оборудования.
Alloy 718, 2.4668, UNS N07718, Inconel® 718 — физические и механические свойства
Физические свойства при комнатной температуре для прутков в состоянии поставки (отжига и старения):
- Плотность: 8,19 г/см3
- Температура плавления: 1260-136 °C
- Удельная теплоемкость: 435 Дж/кг⋅К
- Коэффициент теплопроводности: 11,4 Вт/м⋅К
- Электрическое сопротивление: 1218 нОм⋅м
- Магнитная проницаемость: 1,0011
- Температура Кюри: -112 °C
- Температура выделения: 845 °C
Типичные механические свойства согласно различным нормам и производителям:
Наиболее типичные значения по стандартам AMS (для авиации и т. д.):
- Предел пластичности: >760 МПа
- Прочность на разрыв: >860 МПа
- Удлинение: >5%
- Твердость по Бринеллю: 352
AMS 5597A Inconel 718, то есть холоднокатаные, отожженные и состаренные листы из Inconel 718:
- Толщина 0,25 мм
- Предел текучести: 1327 МПа
- Прочность при растяжении: 1189 МПа
- Относительное удлинение: 17%
- Толщина 5,33 мм
- Предел текучести: 1341 МПа
- Прочность на разрыв: 1103 МПа
- Относительное удлинение: 22%
API 6ACRA alloy 718 в варианте 120k (версия для добычи нефти и природного газа) — свойства при комнатной температуре:
- Предел пластичности: 827-1000 МПа
- Прочность на разрыв: >1034 МПа
- Удлинение: >20%
- Относительное сужение: >35% (>25% для сечений >254 мм)
- Ударная вязкость KV -60°C для сечения <76 мм: >68 Дж
- Ударная вязкость KV -60°C для сечения 76-254 мм: >47 Дж
- Ударная вязкость KV -60°C для сечения >254 мм: >41 Дж
- Твердость по шкале HRC: 32-40
API 6ACRA alloy 718 в варианте 140k — свойства при комнатной температуре:
- Предел пластичности: 965-1034 МПа
- Прочность на разрыв: >1138 МПа
- Удлинение: >20%
- Относительное сужение: >35% (>25% для сечений >254 мм)
- Ударная вязкость KV -60°C для сечения <76 мм: >68 Дж
- Ударная вязкость KV -60°C для сечения 76-254 мм: >47 Дж
- Ударная вязкость KV -60°C для сечения >254 мм: >41 Дж
- Твердость по шкале HRC: 34-40
AMS 5596 alloy 718 — свойства изделий, полученных методом литья под давлением PIM:
- При комнатной температуре:
- Предел текучести: >1034 МПа
- Прочность при растяжении: >1241 МПа
- Относительное удлинение: 12%
- 650 °C:
- Предел текучести: >827 МПа
- Прочность при растяжении: >999 МПа
- Относительное удлинение: 5 %
- Устойчивость к усталости (107 циклов):
- 425 °C: 333 МПа
- 540 °C: 54 МПа
- 650 °C: 47 МПа
Влияние термической обработки на основные механические свойства 25-миллиметрового стержня из сплава Inconel 718:
- После горячей прокатки:
- Предел текучести: 896 МПа
- Прочность на разрыв: 448 МПа
- Относительное удлинение: 54%
- Относительное сужение: 67%
- Твердость по шкале HRC: 16
- После отжига при температуре 955 °C в течение 1 часа:
- Предел текучести: 889 МПа
- Прочность на разрыв: 445 МПа
- Относительное удлинение: 55 %
- Относительное сужение: 61%
- Твердость HRB: 94
- AMS 5662 Inconel 718 в состоянии поставки — после 1 часа отжига при температуре 955 °C и 18 часов старения (8 часов при температуре 760 °C, затем охлаждение в печи до 625 °C и выдержка при этой температуре):
- Предел текучести: 1389 МПа
- Прочность на разрыв: 1207 МПа
- Относительное удлинение: 20%
- Относительное сужение: 36%
- Твердость по шкале HRC: 46
- После отжига при температуре 1065 °C в течение 1 часа (согласно второй наиболее популярной термической обработке):
- Предел пластичности: 776 МПа
- Прочность на разрыв: 359 МПа
- Относительное удлинение: 64%
- Относительное сужение: 68%
- Твердость HRB: 87
- AMS 5664 Inconel 718 в состоянии поставки — после 1 часа отжига при температуре 1065 °C и 20 часов старения (10 часов при температуре 760 °C, затем охлаждение в печи до 650 °C и выдержка при этой температуре):
- Предел текучести: 1296 МПа
- Прочность на разрыв: 1048 МПа
- Относительное удлинение: 21%
- Относительное сужение: 34%
- Твердость по шкале HRC: 45
Коэффициент теплового расширения в зависимости от температуры:
- -200 °C: 10,6 *10-6 м/(м*К)
- 100 °C: 13,2 *10-6м/(м*К)
- 205 °C: 13,6 *10-6 м/(м*К)
- 315 °C: 13,9 *10-6 м/(м*К)
- 425 °C: 14,3 *10-6 м/(м*К)
- 540 °C: 14,6 *10-6 м/(м*К)
- 650 °C: 15,1 *10-6 м/(м*К)
- 760 °C: 16,0 *10⁻⁶ м/(м·К)
Модуль удлинительной упругости стержней из сплава Inconel 718 в состоянии поставки (горячекатаные, отожженные, состаренные) в зависимости от температуры:
- 20 °C: 200 ГПа
- 40 °C: 199 ГПа
- 95 °C: 196 ГПа
- 150 °C: 193 ГПа
- 205 °C: 190 ГПа
- 260 °C: 187 ГПа
- 315 °C: 184 ГПа
- 370 °C: 181 ГПа
- 425 °C: 178 ГПа
- 480 °C: 174 ГПа
- 540 °C: 171 ГПа
- 595 °C: 167 ГПа
- 650 °C: 163 ГПа
- 705 °C: 159 ГПа
- 760 °C: 154 ГПа
- 815 °C: 147 ГПа
- 870 °C: 139 ГПа
- 925 °C: 130 ГПа
- 980 °C: 120 ГПа
- 1040 °C: 110 ГПа
- 1095 °C: 98,6 ГПа
Модуль поперечной упругости стержней из сплава Inconel 718 в состоянии поставки (горячекатаных, отожженных и состаренных):
- 20 °C: 77 ГПа
- 40 °C: 77 ГПа
- 95 °C: 76 ГПа
- 150 °C: 75 ГПа
- 205 °C: 74 ГПа
- 260 °C: 73 ГПа
- 315 °C: 72 ГПа
- 370 °C: 71 ГПа
- 425 °C: 70 ГПа
- 480 °C: 68 ГПа
- 540 °C: 67 ГПа
- 595 °C: 65 ГПа
- 650 °C: 63 ГПа
- 705 °C: 61 ГПа
- 760 °C: 59 ГПа
- 815 °C: 56 ГПа
- 870 °C: 52 ГПа
- 925 °C: 49 ГПа
- 980 °C: 45 ГПа
- 1040 °C: 40 ГПа
- 1095 °C: 35 ГПа
Прочность на растяжение стержня из сплава Incoloy 718 в состоянии поставки диаметром 13 мм при повышенной температуре — приблизительные значения:
- 100 °C: ~1379 МПа
- 200 °C: ~1345 МПа
- 300 °C: ~1338 МПа
- 400 °C: ~1324 МПа
- 500 °C: ~1276 МПа
- 600 °C: ~1242 МПа
- 650 °C: ~1207 МПа
- 700 °C: ~904 МПа
Предел пластичности стержня из сплава Incoloy 718 в состоянии поставки диаметром 13 мм при повышенной температуре — приблизительные значения:
- 100 °C: ~1207 МПа
- 200 °C: ~1138 МПа
- 300 °C: ~1104 МПа
- 400 °C: ~1090 МПа
- 500 °C: ~1069 МПа
- 600 °C: ~1055 МПа
- 650 °C: ~1000 МПа
- 700 °C: ~897 МПа
Разрывное напряжение стержня из сплава Incoloy 718 в состоянии поставки диаметром 13 мм при повышенной температуре — приблизительные значения:
- Температура 650 °C:
- Продолжительность испытания 100 ч: ~724 МПа
- Продолжительность испытания 1000 ч: ~580 МПа
- Температура 760 °C:
- Продолжительность испытания 1000 ч: ~518 МПа
- Продолжительность испытания 10 000 ч: ~345 МПа
Усталостная прочность в маятниковом цикле для горячекатаных, отожженных и состаренных прутков из сплава Inconel 718:
- Предел усталости при 105 циклах:
- 20°C: 910 МПа
- 315 °C: 793 МПа
- 540 °C: 765 МПа
- 650 °C: 690 МПа
- 106 циклов
- 20 °C: 696 МПа
- 315 °C: 758 МПа
- 540 °C: 703 МПа
- 650 °C: 648 МПа
- 107 циклов:
- 20 °C: 634 МПа
- 315 °C: 758 МПа
- 540 °C: 655 МПа
- 10 циклов: 20 °C: 621 МПа 315 °C: 758 МПа 540 °C: 621 МПа
Устойчивость к коррозии
Сплав 718 характеризуется хорошей до отличной стойкостью к органическим кислотам, щелочам, солям и морской воде; достаточной стойкостью к серной, соляной, фтористоводородной, фосфорной и азотной кислотам; хорошей до отличной стойкостью к высокотемпературному окислению, цементации, азотированию и расплавленным солям; достаточной стойкостью к сульфидированию.
Сероводород H2S — достаточная стойкость. В испытании в кислом газе сплав 718 подвергся напряженной коррозии уже при температуре 135 °C. Сплав 725 значительно лучше справляется в этой среде.
Хлориды и галогениды — достаточная стойкость. Документально подтверждено, что следующие среды вызывают коррозию под напряжением:
- Кипящий 42% раствор MgCl2
- 1% раствор HCl при температуре 205°C
- Раствор HAc +Cl– + H2S при температуре 205 °C
- Раствор 25% NaCl при температуре 205°C
Горячая вода — подверженность межкристаллитной коррозии в деаэрированной воде высокой чистоты при температуре 300–350 °C.
Сварка
Этот сплав обладает уникальными сварочными свойствами, являясь одним из наиболее свариваемых суперсплавов на основе никеля. Он практически полностью устойчив к растрескиванию после сварки. Это происходит благодаря основной упрочняющей фазе γ″, которая выпадает из раствора значительно медленнее, чем γ'. Благодаря этому нагрев сплава 718 до температур растворения не приводит к процессу сегрегационного упрочнения и, как следствие, к растрескиванию в зоне теплового воздействия. Требуется 10 000 минут воздействия температуры ~900°C, чтобы сплав 718 продемонстрировал растрескивание зоны теплового воздействия, в то время как сплав Waspaloy достигает этого состояния уже через 5 минут!
43 сварщиков по ISO 15608.
Выбор сварочных материалов:
- Связующее вещество: ERNiFeCr-2
Сварка сплава с помощью присадочного материала ERNiCr-3 также возможна, но снижает прочность примерно на треть.
Пайка латунью при температуре 1010 °C или выше приводит к увеличению размера зерен и связанному с этим снижению прочности на разрыв, которое не может быть восстановлено путем дальнейшей термообработки. В литературе описано, что вакуумная пайка под давлением 0,013 Па в холодной вакуумной печи дала наилучшие результаты при пайке изготовленных из сплава 718 элементов диффузоров воздуха для авиационных турбинных двигателей. Перед пайкой все соединяемые поверхности были никелированы до толщины 0,015 мм в соответствии с AMS 2424. Затем перед монтажом на соединениях была размещена паяльная лента BNi-2, а после монтажа во всех соединениях была применена паяльная суспензия со связующим BNi-2.
Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка
Давление горячей формовки для сплава:
- 870 °C: 437 МПа
- 1040 °C: 385 МПа
- 1095 °C: 333 МПа
- 1150 °C: 283 МПа
Ковка - сплав обладает значительной устойчивостью к деформации. Его следует ковать в диапазоне температур от 900 до 1120 °C, при этом для тяжелой ковки требуется более высокая температура. При нагревании материал следует довести до нужной температуры и выдержать в течение короткого времени при этой температуре для обеспечения однородности. При отделке металл должен обрабатываться равномерно с постепенным понижением температуры, заканчивая легким уменьшением ниже 955 °C. Необходимо обеспечить равномерное уменьшение, чтобы избежать дуплексной структуры зерна. Конечное уменьшение минимум на 20% должно применяться при работе с открытой матрицей и минимум на 10% при работе с закрытой матрицей. После ковки необходимо применять охлаждение воздухом.
Термическая обработка — существует несколько процедур, позволяющих получить различные свойства. Одна из них описана в AMS 5662. Она позволяет достичь оптимальной прочности на разрыв, жаропрочности и прочности на растяжение. Процедура:
- Отжиг: 925-1010 °C; 1 час
- Воздушное охлаждение
- Старение: 620 °C; 8 ч
- Охлаждение в печи до 650 °C
- Продолжение старения при температуре 650°C до тех пор, пока весь процесс не продлится 18 часов.
- Воздушное охлаждение
AMS 5664 описывает другой процесс термообработки. Благодаря ему можно получить лучшую пластичность при больших диаметрах, ударную вязкость и прочность на растяжение при низкой температуре за счет более низкой сопротивляемости разрыву при высокой температуре. Процедура выглядит следующим образом:
- Отжиг: 1035-1065 °C; 1 час
- Воздушное охлаждение
- Старение: 760 °C; 10 ч
- Охлаждение в печи до 650 °C
- Продолжение старения при температуре 650°C до тех пор, пока весь процесс не продлится 20 часов.
- Воздушное охлаждение
NACE MR0175 / ISO 15156-3 описывает следующую термическую обработку, которая обеспечивает наилучшую стойкость к воздействию кислого газа (нефтегазовое буровое оборудование):
- Отжиг: 1010 °C; 2 часа
- Водяное охлаждение
- Старение: 780-800 °C; 6-8 ч
- Воздушное охлаждение
В литературе также описан следующий метод термообработки отливки из сплава alloy 718:
- Перегрев: 1095 °C; 1 час
- Воздушное охлаждение
- Отжиг: 955 °C; 1 час
- Воздушное охлаждение
- Старение: 720 °C; 8 ч
- Охлаждение в печи до 620 °C
- Продолжить старение при температуре 620 °C, пока весь процесс старения не продлится 16 часов.
- Воздушное охлаждение
Следует помнить, что продолжительность отжига в течение 1 часа относится к непрерывному отжигу. Длительный отжиг должен длиться до 3 часов.
Во многих критических применениях достижение желаемых конечных свойств невозможно, несмотря на правильную термообработку, если операция горячей обработки не была проведена при контролируемой температуре и с правильными параметрами деформации. Термомеханическая обработка обеспечивает больший контроль над микроструктурой и распределением фаз. Direct Age Inconel 718 является примером сплава, подвергнутого термомеханической обработке для получения точных параметров для таких применений, как диски турбинного колеса. Процедура: второстепенная упрочняющая фаза δ получается путем соответствующей термообработки (8 часов при температуре 900 °C), после чего следует фаза механической обработки при температуре 950 °C, ниже линии солюса. Финишная обработка выполняется ниже температуры рекристаллизации, то есть снова ниже линии солюса. В конце сплав 718 упрочняется выделением (старением) в соответствии со стандартной процедурой.
Механическая обработка - группа D-2, что означает высокую износостойкость и сложную механическую обработку. Детали из этого сплава должны быть грубо обработаны в мягком состоянии, а затем подвергнуты окончательной обработке после старения. При грубой обработке следует учитывать усадку до 0,07%, которая происходит при старении. Рекомендуемые параметры точения твердосплавным инструментом с твердым слоем:
- Черновая обработка сплава в отжигаемом состоянии:
- Глубина резания: 6,35 мм
- Передвижение: 0,25 мм/об
- Скорость резания: 244 м/мин
- Чистовая обработка в упрочненном состоянии:
- Глубина резания: 1,02 мм
- Подача: 0,13 мм/об
- Скорость резания: 35 м/мин
Рекомендуемые параметры точения с использованием быстрорежущей стали:
- Черновая обработка сплава в отжигаемом состоянии:
- Глубина резания: 6,35 мм
- Подача: 0,25 мм/об
- Скорость резания: 5 м/мин
- Чистовая обработка в упрочненном состоянии:
- Глубина резания: 1,52 мм
- Подача: 0,13 мм/об
- Скорость резания: 5 м/мин
Сверление спиральными сверлами из быстрорежущей стали рекомендуется выполнять при следующих параметрах:
- В отожженном состоянии:
- Диаметр сверла: 9,5-11 мм
- Подача: 0,25 мм/об
- Скорость резания: 3-4 м/мин
- В усиленном состоянии:
- Глубина резания: 13-17 мм
- Передвижение: 0,13 мм/об
- Скорость резания: 2-3 м/мин
Литье — с помощью литья по выплавляемым моделям можно получить очень сложные формы с большими сечениями.
Из вышеперечисленных марок стали мы поставляем:
- Прутки и поковки по ASTM B637, AMS 5662, AMS 5663, AMS 5664
- Прутки и поковки по API 6ACRA, NACE MR 0175, ISO 15156
- Листы и пластины по ASTM B 670, AMS 5596, AMS 5597
- Бесшовные трубы по AMS 5589, AMS 5590
- Сварочная проволока по AMS 5832
Заменители, аналоги и другие обозначения марки стали
Нужна помощь? Свяжитесь с нами!
Позвоните или напишите сообщение, и наш представитель свяжется с вами в течение 24 часов!
Написать
Позвонить
