Что делает сплавы Inconel такими особенными?

Инконелевые сплавы — одни из самых универсальных металлов. Их применение охватывает широкий спектр отраслей благодаря высокой производительности и превосходным свойствам.

Они являются естественным выбором в автомобильной, аэрокосмической, морской и нефтегазовой промышленности, поскольку они специально оптимизированы для работы в самых сложных производственных условиях.

Что именно делает сплавы Inconel® такими особенными? Вот все, что вам нужно знать о них.

Как изготавливаются сплавы инконеля

Хотя сплавы Inconel сильно различаются по своему составу, все они состоят из никеля и хрома в качестве основных элементов. Эти специальные металлы не следует путать с дуплексной нержавеющей сталью, аустенитной нержавеющей сталью или любым другим типом сплава нержавеющей стали. Вот краткий обзор различных видов сплавов Inconel и их соответствующих составов.

ИНКОНЕЛЬ 600

Этот никель-хромовый сплав обладает высокой устойчивостью к широкому спектру агрессивных элементов. Он не подвержен общему окислению или коррозионному растрескиванию под напряжением, вызванному ионами хлорида, даже в экстремальных температурных условиях.

ИНКОНЕЛЬ 601

Inconel 601 содержит никель, хром и алюминий. Добавление алюминия придает ему исключительные механические свойства даже в условиях высоких температур.

ИНКОНЕЛЬ 625

Inconel 625 содержит никель, хром, молибден и ниобий. Реакция между молибденом и ниобием приводит к упрочнению микроструктуры матрицы сплава, увеличивая его общую прочность на растяжение. Это то, что делает этот сплав на основе никеля чрезвычайно устойчивым к коррозионным элементам, характерным для суровых условий.

ИНКОНЕЛЬ 690

В отличие от других металлических сплавов этого семейства, Inconel 690 изготовлен из сплавов с высоким содержанием хрома и никеля. Использование высокого содержания хрома делает этот конкретный вариант металлического сплава очень устойчивым к коррозионным условиям, характерным для водных сред. Его высокая коррозионная стойкость также позволяет ему противостоять сульфидированию, которое происходит в условиях высокой температуры.

ИНКОНЕЛЬ 718

Структура и реакция Inconel 718 сильно отличаются от других металлов этого семейства. Этот суперсплав на основе никеля состоит из никеля и хрома, а также значительного количества молибдена, ниобия и железа. Он также содержит следовые количества алюминия и титана. Сочетание этих легирующих элементов делает Inconel 718 достаточно прочным, гибким и устойчивым к растрескиванию после сварки.

Области применения сплавов Inconel

Производители и инженеры-конструкторы используют сплавы Inconel® в ряде промышленных применений, требующих надежных и технически совершенных материалов. Тот факт, что они обладают исключительной устойчивостью к коррозии и высоким температурам, делает их весьма привлекательными.

Эти сплавы лучше всего подходят для использования в средах, где другие материалы также не выдерживают. Вот обзор некоторых ведущих промышленных применений, в которых используются сплавы Inconel.

АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Компоненты реактивного двигателя постоянно подвергаются воздействию высокого давления и повышенных температур. Следовательно, материалы, используемые в их конструкции, должны выдерживать эти условия, сохраняя при этом свою прочность и целостность.

Суперсплав на основе никеля является естественным выбором для любых высокотемпературных применений. Он обладает коррозионной стойкостью, сопротивлением деформации ползучести в условиях высоких нагрузок и низкой скоростью расширения даже в условиях повышенных температур. Inconel® 718 и 750, например, используются в производстве турбинных уплотнений, крепежных деталей и выхлопных труб.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНДУСТРИЯ

Автомобильный двигатель – хрупкий механизм. Он выделяет большое количество тепла, но при этом должен быть эффективным, легким и надежным. Инконель 600, 601 и 625 имеют широкий спектр применения, включая изготовление критических компонентов высокопроизводительных транспортных средств. Кроме того, он часто используется в устройствах пассивной безопасности, таких как подушки безопасности, электрические распределительные устройства, топливные насосы, датчики, системы зажигания и выхлопные муфты.

МОРСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Сплавы Inconel созданы для обеспечения высокой производительности даже в самых экстремальных условиях, например, в судостроении. Никелевый сплав создан для того, чтобы противостоять высококоррозионным условиям, характерным для морских перерабатывающих заводов, использующих морскую воду в качестве хладагента.

Inconel 625 широко используется в оболочке подводных кабелей связи, пропульсивных двигателях, лопастях винтов, тросах и даже внутрискважинном оборудовании.

Характеристики сплавов Inconel

Одной из наиболее примечательных характеристик сплава Inconel является его коррозионная стойкость. Они также обладают замечательной стойкостью к окислению и могут выдерживать повышенные температуры, даже по сравнению с нержавеющей сталью.

При воздействии высоких температур инконель образует на своей поверхности защитный пассивирующий оксидный слой, предохраняющий ее от дальнейшего повреждения. Он не только термостойкий, но и сохраняет свою прочность в этих условиях. Кроме того, инконель устойчив к давлению, что делает его идеальным выбором для экстремальных применений в различных областях.

Высокотемпературная прочность сплавов инконеля

Прочность высокотемпературного сплава достигается за счет упрочнения твердого раствора и дисперсионного упрочнения или старения. Используемая термическая обработка зависит от конкретного суперсплава.

В этих методах никель сочетается с различным количеством ниобия с образованием гамма-двойного штриха (γ″). Это интерметаллическое соединение создает крошечные кубические кристаллы, которые предотвращают деформацию ползучести и скольжение при высоких температурах.

Образование этих кристаллов продолжает увеличиваться со временем, особенно после 3-72 часов воздействия на сплав температур 1560°F (850°C) и выше. Этот толстый пассивирующий оксидный слой позволяет металлу оставаться исключительно прочным в широком диапазоне температур.

Вот обзор механических характеристик листа Inconel 718 после термической обработки осаждением.

Предел текучести в отожженном состоянии (мин. со смещением 0,2 %): 80 000 фунтов на кв. дюйм (550 МПа)

Предел прочности на растяжение (мин): 140 000 фунтов на квадратный дюйм (965 МПа)

Удлинение (мин): 30 (в процентах на 2 дюйма)

Коэффициент теплового расширения от 77°F до 1400°F: 8,9

Учитывая высокую прочность суперсплавов, при их резке необходимо учитывать некоторые критические аспекты станка. Их высокая термостойкость обычно добавляет дополнительный нагрев режущему инструменту, что снижает его производительность. Включение специальной термостойкой вставки или покрытия во время обработки помогает станку лучше держаться в процессе резки.