Инконель 718: известен как высоко‑никелевый легированный сталь
Инконель 718 — это сплав с осадочным упрочнением, характеризующийся высоким содержанием никеля, хрома и ниобия. При содержании никеля до 55 % его также называют высоко‑никелевым легированной сталью. Он обеспечивает высокую прочность и хорошую вязкость при температурах до 700 °C, а также коррозионную стойкость как в условиях высоких, так и низких температур.
Он поставляется либо в растворно‑закалённом, либо в осадочно‑упрочнённом состоянии. Благодаря высокой прочности при повышенных температурах, выдающейся коррозионной стойкости и хорошей обрабатываемости резанием при 700 °C сплав Inconel 718 широко применяется в сложных условиях эксплуатации, таких как паровые турбины, жидкотопливные ракеты, криогенная техника, агрессивные среды и ядерная энергетика. В металлургической отрасли он преимущественно выпускается в виде лент, болтов, гаек, поковок и других деталей.
## 1. Определение и химический состав
Инконель 718 — это суперсплав на никелевой основе. Его основными химическими компонентами являются никель (Ni), хром (Cr), железо (Fe), ниобий (Nb), молибден (Mo), титан (Ti) и др.
- Никель: около 50–55 %. Являясь матричным элементом, никель обеспечивает высокую стойкость к коррозии и окислению, а также сохраняет благоприятные показатели вязкости и прочности при повышенных температурах.
- Хром: 17–21 %. Хром повышает стойкость к окислению при высоких температурах, образуя на поверхности сплава устойчивую защитную плёнку из оксида хрома, которая предотвращает дальнейшее окислительное воздействие.
- Железо: около 18–20 %. Железо частично влияет на стоимость материала и на некоторые его свойства.
- Ниобий: 4,75–5,5 %. Вместе с титаном ниобий образует упрочняющие фазы с никелем, существенно повышая прочность сплава за счёт механизма старения.
- Молибден: 2,8–3,3 %. Молибден повышает сопротивление ползучести и коррозионную стойкость.
## 2. Эксплуатационные характеристики
### Свойства при высоких температурах
Инконель 718 демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики при высоких температурах и обладает исключительной стойкостью к ползучести. Ползучесть — это медленная пластическая деформация материалов под действием постоянного напряжения при высокой температуре. Для деталей, работающих при высоких температурах, таких как компоненты авиадвигателей, Инконель 718 обеспечивает стабильность размеров в условиях длительной эксплуатации при повышенных температурах и больших напряжениях, предотвращая разрушение деталей вследствие ползучести. Его стойкость к ползучести соответствует строгим инженерным требованиям даже при 650–700 °C.
Он также обладает выдающейся прочностью при высоких температурах. Пределы текучести и прочности на разрыв при нагреве снижаются медленно, что объясняется сложными механизмами легирования и упрочнения. После старения внутренние упрочняющие фазы γ'' и γ′ эффективно сопротивляются деформации при высоких температурах, что позволяет сплаву выдерживать значительные механические нагрузки в таких деталях, как лопатки газовых турбин и элементы горячей части авиационных двигателей.
### Коррозионная стойкость
Инконель 718 обладает стойкостью к воздействию различных агрессивных сред. В окислительных условиях поверхностная хромовая оксидная плёнка эффективно препятствует высокотемпературному окислению. Материал демонстрирует хорошую коррозионную стойкость в агрессивных химических средах, включая морскую воду, кислотные и щелочные растворы. В морских условиях он устойчив к коррозии под действием турбулентного потока морской воды, а также к точечной и щелевой коррозии, вызываемой хлоридами. При эксплуатации в химических процессах с такими средами, как серная и соляная кислоты, Инконель 718 проявляет благоприятную коррозионную стойкость в соответствующих диапазонах температур и концентраций.
### Обрабатываемость
Горячая обработка сплава Inconel 718 относительно сложна. Высокое содержание легирующих элементов делает материал склонным к горячим трещинам при горячей обработке. Тем не менее, такие горячие операции, как ковка и горячая прокатка, могут быть успешно выполнены при надлежащем контроле технологических параметров, включая температуру ковки и скорость деформации; типичный диапазон температур ковки составляет 950–1050 °C.
Холодная обработка также сопряжена с определёнными трудностями. При холодной деформации сплав подвергается значительному упрочнению. Его высокая прочность и твёрдость приводят к интенсивному износу инструмента. Промежуточный отжиг позволяет снять упрочнение и облегчить процесс холодной обработки. Например, своевременный отжиг при холодной прокатке восстанавливает пластичность, что обеспечивает успешное проведение последующих формовочных операций.
Связанные публикации
Технический анализ высоконикелевого жаропрочного и коррозионностойкого сплава 0Cr20Ni32Fe