Inconel 625 vs Inconel 718 kõrge-temperatuur vs kõrge-tugev nikli supersulamid

Inconel 625jaInconel 718on maailmas kaks kõige laialdasemalt kasutatavat nikli{0}}baasil supersulamit, mis kokku moodustavad olulise osa ülemaailmsest supersulamitarbimisest. Vaatamata Inconel® perekonnanime jagamisele on need loodud põhimõtteliselt erinevate põhifunktsioonide jaoks: Inconel 625 seab esikohale korrosiooni- ja oksüdatsioonikindluse äärmuslikel temperatuuridel, samas kui Inconel 718 eelistab erakordset mehaanilist tugevust nõudlike konstruktsioonikoormuste korral.

See aruanne pakub inseneridele, hankespetsialistidele ja tehnilistele ostjatele täpset,-andmepõhist võrdlust, mis hõlmab keemilist koostist, mehaanilisi ja füüsikalisi omadusi, korrosioonikäitumist, keevitatavust, tööstuslikke rakendusi ja kogu omamiskulusid. Sulamiga seotud otsuste tegemise kiirendamiseks on lisatud lõplik valikumaatriks.

Mis on nikli supersulamid?

Nikli supersulamid on suure jõudlusega{0}}metallist materjalide klass, mis on loodud säilitama mehaanilist tugevust, pinna stabiilsust ja korrosioonikindlust temperatuuridel, mis põhjustavad tavaliste teraste ja alumiiniumisulamite täielikku rikke. Need on kaasaegse lennunduse, energeetika, keemilise töötlemise ja süvamereehituse alustala.

Mõiste „Inconel” on ettevõtte Special Metals Corporation (praegu osa PCC-st, Precision Castparts Corp.) registreeritud kaubamärk, mida kasutatakse austeniitsete nikli-kroomi supersulamite perekonnale. Selles perekonnas on klass 625 ja klass 718 domineerinud ülemaailmses tarbimises aastakümneid tänu oma erakordsele ja üksteist täiendavale kinnisvaraprofiilile.

Keemiline koostis

625 ja 718 jõudluse erinevused tulenevad otseselt nende erinevatest keemilistest joonistest. Kompositsiooni mõistmine on esimene samm käitumise mõistmiseks.

Inconel 625 sisaldab oluliselt rohkem molübdeeni (8–10%) kui 718 (2,8–3,3%). Mo on kloriidikeskkonnas punktide ja pragude korrosioonikindluse peamine tegur, mis annab 625-le selle suurepärase merevee jõudluse.

Inconel 718 kasutab suuremat nioobiumisisaldust (4,75–5,5%), et moodustada Ni3Nb gamma-double{5}}prime ('') sademete faas -, mis on selle erakordse sademete-kõvenemisreaktsiooni allikas.

Raua tasakaal 718-s (võrreldes nikli miinimumiga 625-s) peegeldab selle kulu-optimeeritud päritolu kui kosmosetööstuse konstruktsioonisulamit, mille disainieesmärgiks oli tugevus, mitte lõplik korrosioonikindlus.

Mõlemad sulamid on täielikult austeniitsed (FCC kristallstruktuur) ja lõõmutatud olekus mitte-magnetilised.

Mehaanilised omadused

Mehaanilised omadused on struktuursete ja pöörlevate masinate{0}}rakenduste kõige olulisemad erinevused. Allolevad andmed kajastavad tüüpilisi väärtusi kõige tavalisemate tööstustoodete tingimuste jaoks.

Vanandatud Inconel 718 saavutab enam kui kaks korda suurema tõmbe- ja voolavuspiiri kui lõõmutatud 625 -, mistõttu on see selge valik konstruktsiooni-,-kande- või väsimuse{3}}komponentide jaoks.

Inconel 625 retains outstanding ductility (>40% venivus) isegi lõõmutatud olekus, mis on kriitiline vormimisel, külmtöötlemisel{1}}ja löögikoormusele alluvates rakendustes.

Maksimaalne kasutustemperatuur 625 (982 kraadi pidev) on peaaegu 280 kraadi kõrgem kui 718 (704 kraadi), mis peegeldab suurepärast oksüdatsioonikindlust, mille annab selle suurem kroomi- ja molübdeenisisaldus.

Korrosioonikindlus

Korrosioonikindlus on Inconel 625 esmane tugevus ja Inconel 718 märkimisväärne (kuigi teisene) võime. Mõlemad on roostevabast terasest paremad enamikus agressiivsetes keskkondades, kuid nende suhteline paremus erineb oluliselt olenevalt keskkonna tüübist.

Kõrge molübdeeni sisaldus (8–10%) tõstab PREN-i ~38-lt (718) ~ 52-ni (625), viies selle üle kriitilise läve, mis tagab usaldusväärse vastupidavuse merevees.

625 on immuunne kloriidpinge-korrosioonipragude (SCC) suhtes, mis ründab austeniitset roostevaba terast ja kujutab tundlikes tingimustes ohtu 718-le.

625 kasutatakse NACE MR0175/ISO 15156 etalonmaterjalina nafta ja gaasi hapu -teenuste (H₂S + CO₂) keskkondades.

Füüsikalised omadused

Füüsikalised omadused reguleerivad soojusjuhtimist, mõõtmete stabiilsust ja komponendi kaalu -, mis on süsteemi projekteerimisel olulised isegi siis, kui need on mehaanilise jõudluse kõrval teisejärgulised.

Mõlemal sulamil on üldjoontes sarnased füüsikalised omadused, nagu eeldati sulamitelt, millel on valdavalt nikkel{0}}austeniitmaatriks. Tagasihoidlik tiheduse erinevus (8,44 vs 8,19 g/cm³) soosib veidi 718 kaalutundlikes kosmosekonstruktsioonirakendustes.

Keevitatavus ja valmistamine

Valmistatavus - sulami keevitamise, vormimise ja töötlemise lihtsus - mõjutab otseselt tootmiskulusid ja kohapealset parandatavust. See on valdkond, kus 625 ja 718 vahel on tähendusrikas praktiline erinevus.

Tootmiskulude mõju

Inconel 625 on oluliselt lihtsam keevitada, mistõttu enamiku rakenduste puhul ei ole vaja kallist keevitusjärgset -soojustöötlust (PWHT). See vähendab keevitatud sõlmede valmistamise aega ja kulusid.

Inconel 718 nõue PWHT-le (ja sellega seotud kontrollitud-atmosfääriga ahjudele) lisab kulusid ja keerukust, kuid sellest tulenev sademe{2}}karastatud mikrostruktuur tagab tugevuse, mis õigustab seda investeeringut kosmose- ja suure koormusega rakendustesse.

Mõlema sulami töötlemine on töökõvenemise tõttu keeruline; teravad tööriistad, madalad etteanded ja üleujutusvedelik on olulised{0}} masinad, mis on vananenud tingimustes veidi lihtsamad kui 718.

Korduma kippuvad küsimused

Ei. Kuigi 625-l on suurepärane kõrge -temperatuuri korrosioonikindlus, on selle lõõmutatud voolavuspiir (~517 MPa) alla poole väiksem kui 718-aastasel (~1170 MPa). Kümnetel tuhandetel pööretel minutis pöörlev turbiiniketas nõuab tsentrifugaalpingetele vastupidamiseks sademe{8}}karastatud mikrostruktuuri 718{10}}, mis ei anna järeleandmist ja väsib mootori-töökoormusel.

718 is not the preferred choice for continuous seawater immersion. Its PREN (~38) falls below the >40 künnist peetakse üldiselt ohutuks pragude korrosioonikindluse suhtes seisvas merevees. Voolavas merevees või katoodkaitsega võib 718 toimida vastuvõetavalt, kuid Inconel 625 (PREN ~52) on NACE/ISO standardite kohaselt loodud lahendus avamererakendustele.

Ei. Optimaalsetes kuumtöödeldud tingimustes on Inconel 718 tõmbetugevus ligikaudu 48% ja voolavuspiirilt üle 100% tugevam, . 625 saab seda tugevdada külmtöötlemisega, kuid see ei suuda võrrelda 718 sademete-karastusomadusi ühegi kuumtöötlusega.

Mõlemad sulamid on loodud lisaainete tootmisel laserpulberkihi sulatamise (LPBF) ja suunatud energiasadestamise (DED) abil. Inconel 718-l on suurem avaldatud andmestik ja laiem protsesside kvalifikatsiooni ajalugu, eriti kosmosevaldkonnas. Inconel 625 on eelistatud AM-osade jaoks, mille põhifunktsioon on korrosioonikindlus. Valik peegeldab tavalisi rakendusi: 625 korrosiooni{6}}kriitiliste, 718 tugevuse-kriitiliste AM komponentide jaoks.

Jah. Mitmed sulamid on vahepealsed. Inconel 625 Plus (UNS N07716) lisab 625-sarnasele põhikoostisele vananemis-kõvenemisvõime, saavutades voolavuspiiriks ~827 MPa -, mis on kasulik, kui on vaja nii korrosioonikindlust kui ka suuremat tugevust. Sulam 725 (UNS N07725) on veel üks vanus{12}}karastuv nikli-kroom-molübdeenisulam, mis on NACE MR0175 järgi kvalifitseeritud haputeeninduseks. Konsulteerige materjaliinseneriga, kui standard 625 või 718 ei vasta täielikult topeltkorrosiooni/tugevuse nõuetele.

Järeldus

Inconel 625 ja Inconel 718 on üksteist täiendavad, mitte konkureerivad lahendused erinevatele inseneriprobleemidele. Ükski sulam pole universaalselt parem; "Parim" sulam on alati see, mis sobib optimaalselt teie rakenduse konkreetse temperatuuri, pinge, korrosioonikeskkonna, tootmismeetodi ja kulupiirangute kombinatsiooniga.

Kokkuvõttes:

Inconel 625 on maailmas-juhtiv sulam korrosioonikindluse ja kõrgel temperatuuril{2}}oksüdatsioonistabiilsuse poolest madalama mehaanilise tugevuse hinnaga. See on vaikevalik keemiliseks töötlemiseks, avamerel, merel ja kõigis rakendustes, kus korrosioon on domineeriv rikkerežiim.

Inconel 718 on maailmas kõige laialdasemalt kasutatav supersulam ülitugevate konstruktsioonirakenduste jaoks, eriti kosmosesõidukite tõukejõus ja pöörlevates masinates. Selle sademega-karastatud mikrostruktuur tagab mehaanilised omadused, mida 625 ei saavuta üheski olukorras.

Kui samaaegselt nõutakse nii korrosioonikindlust kui ka kõrgendatud tugevust, tuleks vahepealsete sulamite või insenertehnilise kaubandus{0}}analüüsi läbi viia koos kvalifitseeritud materjaliinseneriga.