Инконель

Инконель (англ. Inconel) — семейство[1] аустенитных никель-хромовых жаропрочных сплавов. Зарегистрированный торговый знак компании Special Metals Corporation[2]. Инконель обычно применяется в разнообразном оборудовании, работающем при высоких температурах или в химически агрессивных средах. Часто название сокращают до «Inco» (иногда «Iconel»). Поскольку название запатентовано, другие фирмы выпускают аналоги сплава с разнообразными названиями, так, для Inconel 625 аналогами являются: Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 и Nicrofer 6020.[3]

Инконель

металл серого цвета
Химический состав

Ni 50-72 %
Cr 14-43 %
Fe 5-10 %
Mo до 8 %
Nb до 5 %

Al до 1,15 %
Тип сплава
Семейство аустенитных никель-хром базированных жаропрочных сплавов
Механические свойства
Большая склонность к наклёпу,
плохо свариваются
Физические свойства
Коррозионная стойкость высокая
Маркировка
Inconel 600, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Инконель X-750, Inconel 751, Inconel 939
Аналоги
Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 и Nicrofer 6020
Применение
Изготавливают элементы газотурбинных двигателей, компрессоры, химические аппараты, пароперегреватели. Как напыление для защиты химических аппаратов.
Торговые марки
Inconel™
 Медиафайлы на Викискладе

Свойства

Сплавы Инконель стойки к окислению и коррозии. При нагреве Инконеля на его поверхности образуется тонкая устойчивая пассивирующая окисная плёнка, предохраняющая поверхность от дальнейшего разрушения. Инконель сохраняет прочность в широком промежутке температур, поэтому подходит для тех применений, для которых не подходят алюминий или сталь.

Механическая обработка

Инконель сложен в обработке из-за склонности к наклёпу. Поэтому такие сплавы, как Инконель 718, обрабатывают глубоким, но медленным резанием с использованием твердосплавного инструмента. Такие сплавы, как Инконель серии 6**, наоборот, обрабатывают с малой глубиной съёма и скоростью порядка 40 м/мин.

Сварка

Большинство сплавов Инконель плохо сваривается из-за растрескивания и микроструктурного разделения легирующих элементов, хотя есть сплавы, которые свариваются хорошо.

Сплавы из семейства Инконель
  • Inconel 600
  • Inconel 625: кислотостойкий, хорошая свариваемость
  • Inconel 690: низкое содержание кобальта для атомной промышленности (для уменьшения образования кобальта-60)
  • Inconel 718: хорошая свариваемость
  • Inconel X-750
  • Inconel 751: повышенное содержания алюминия для повышения стойкости при высоких температурах
  • Inconel MA758: дисперсноупрочненный, повышенная жаропрочность [4]
  • Inconel 939: хорошая свариваемость

Химический состав сплавов

Сплавы семейства сильно различаются по композициям, но во всех доминирует никель, второй элемент — хром.

Inconel Элемент (масс %)
Ni Cr Fe Mo Nb Co Mn Cu Al Ti Si C S P B
600[5] 72,0 14,0-17,0 6,0-10,0 1,0 0,5 0,5 0,15 0,015
625[6] 58,0 20,0-23,0 5,0 8,0-10,0 3,15-4,15 1,0 0,5 0,4 0,4 0,5 0,1 0,015 0,015
718[7] 50,0-55,0 17,0-21,0 balance 2,8-3,3 4,75-5,5 1,0 0,35 0,2-0,8 0,65-1,15 0,3 0,35 0,08 0,015 0,015 0,006

В состав супер-сплава INCONEL MA758 входит так-же Y (в виде оксида иттрия):

Inconel Элемент (масс %)
Ni Cr Fe Cu Al Ti C Zn Y
(в виде оксида иттрия)
MA758[8][9] 62,7±0,4 29,5±0,4 0,8±0,06 4,6±0,09 0,3 0,5 0,05 2,03±0,07 0,5±0,03

Применение

Инконель часто используется в экстремальных условиях — в газотурбинных двигателях, компрессорах, химических аппаратах, пароперегревателях. Инконель наносят как защитное покрытие аппаратов химической промышленности с помощью высокоскоростного газопламенного напыления. Об использовании инконеля в производстве своего автомобиля Nemesis объявила американская компания Trion Supercars.

Сплавы

Инконель MA758

Суперсплав MA758 на основе системы Ni-Cr-Fe получают механическим легированием[10] дисперсными наночастицами оксида иттрия Y2O3.[4]

Инконель 52, Инконель 52MSS

Сплавы Inconel 52 и Inconel 52MSS на основе системы Ni-Cr-Fe используется в качестве сварочных материалов для сварки изделий из Inconel 690, а также разнородных соединений из сплавов семейства Inconel и Incoloy с углеродистыми, низколегированными и нержавеющими сталями. Позволяют получить высокопрочные соединения устойчивые к радиационной и химической коррозии [11]

Инконель 690

Характеризуется превосходной устойчивостью к различным агрессивным средам и высоким температурам. Повышенное содержание хрома обеспечивает высокую стойкость к окисляющим кислотам (в особенности к азотной и плавиковой), солям, а также стойкость к сероводородной коррозии при высоких температурах. Кроме того, данный сплав устойчив к межкристаллитной коррозии и межкристаллитному коррозионному растрескиванию, обладает высокой радиационной стойкостью и устойчивостью к радиационной коррозии. Помимо высокой коррозионной стойкости этот сплав характеризуется жаропрочностью и идеальными технологическими характеристиками. Это делает его оптимальным материалом для производства теплообменных трубок парогенераторов реакторов АЭС [11].

Инконель 718
Химический состав
Инконель 718
Элемент %
Ni[12] 52,50
МолибденНиобийЖелезоХромНикель
Cr 19,00
Mo 3,00
Al 0,50
Ti 0,90
Nb 5,10
C <0,08
B <0.06
Fe остальное 18,86

Жаропрочный сплав, предназначен для работы при температурах до 700 °C, один из наиболее распространённых сплавов семейства Инконель. Разработан и запатентован (патент США № 3046108 от 24.07.1962), автор Айзелштайн (Eiselstein)[13]. В 1970-е годы в США на долю сплава Инконель 718 приходилось свыше 50 % валового выпуска промышленных жаропрочных сплавов.

Сплав вначале применялся как обшивочный материал для сверхзвуковых самолётов[14]. Упрочнение сплава достигается за счёт медленного выделения интерметаллидного соединения никеля с титаном и ниобием. Сплав легко обрабатывется давлением и хорошо сваривается.

Сплав применяется для изготовления лопаток компрессора авиационных двигателей, а также других деталей[15].

Обработка tисп., °C Предел прочности
σb, кГ/мм²		 Предел текучести
σ0,2, кГ/мм²		 Удлинение
δ, %		 Длительная прочность
σ1000, кГ/мм²
Наклёп и старение при720 °C 8 ч.;
охлаждение печи до 620 °C 10 ч.;
охлаждение на воздухе		 20
426
538
648		 153
-
-
-
 145
-
-
-
 9,5
-
-
-
 -
130
88
31
Нагрев до 950 °C и старение при 720 °C 8 ч.;
охлаждение печи до 620 °C 10 ч.;
охлаждение на воздухе		 20
426
538
648		 145
-
-
-
 122
-
-
-
 17,3
-
-
-
 -
120
102
38
Нагрев до 1065 °C и старение при 720 °C 8 ч.;
охлаждение печи до 620 °C 12 ч.;
охлаждение на воздухе		 20
426
538
648		 143
-
-
-
 124
-
-
-
 20.5
-
-
-
 -
112
95
53

Инконель X-750
Химический состав
Инконель X-750
Элемент %
Ni 73,0
ЖелезоХромНикель
Cr 18,0
Fe 6,8
остальное 2,2

Жаропрочный сплав, предназначен для работы при температурах до 815 °C. Разработан в 1944 году Кларенсом Бибером и Уолтером Самптером в Хантингтоне (США)[13]. Сплав применяется для создания износостойких коррозионно-стойких промышленных покрытий, изготовления лопаток компрессора авиационных двигателей, а также других деталей, например, пружин, работающих до 650 °C. [15]

650 °C
100 часов		 650 °C
1000 часов		 815 °C
100 часов		 815 °C
1000 часов		 982 °C
100 часов		 982 °C
1000 часов
Длительная прочность[16] 552 469 179 110 24 -

См. также

Примечания
  1. Special Metals Corporation alloys overview
  2. High-Performance Alloys Архивировано 8 декабря 2012 года., Special Metals Corporation
  3. Special Alloys Архивировано 5 июня 2009 года., Source 1 Alloys
  4. К.А. Ющенко, Ю.А. Семеренко, Е.Д. Табачникова, А.В. Подольский, Л.В. Скибина, С.Н. Смирнов, В.С. Савченко. Inconel MA758: новый наноструктурный суперсплав. Акустические и механические свойства в интервале температур 4,2—310 К // Металлофиз. новейшие технол. — 2013. — Т. 35, вып. 2. — С. 224-231.
  5. INCONEL 600, Special Metals Corporation
  6. INCONEL alloy 625 Архивировано 26 февраля 2009 года., Special Metals Corporation
  7. INCONEL alloy 718 Архивная копия от 17 мая 2017 на Wayback Machine, Special Metals Corporation
  8. INCONEL alloy MA758, Special Metals Corporation
  9. INCONEL alloy MA758, Институт металлофизики им. Г.В.Курдюмова НАН Украины
  10. C. Suryanarayana. Mechanical alloying and milling // Progress in Materials Science. — 2001. — Т. 46. — С. 1-184.
  11. Ю.А. Семеренко, А.В. Мозговой, Л.В. Скибина, К.А. Ющенко, А.В. Звягинцева. Акустические свойства новых сплавов Inconel 52 и Inconel 52MSS в интервале температур 77—1200 К // Металлофиз. новейшие технол. — 2015. — Т. 37, вып. 12. — С. 1643-1652.
  12. Superalloys
  13. Decker, R. F. Evolution of Wrought Age-Hardenable Superalloys, The Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, v. 58, № 9, 2006
  14. Ф.Ф. Химушин. Жаропрочные стали и сплавы. Москва, «Металлургия», 1969, стр. 488
  15. Ф.Ф. Химушин. Жаропрочные стали и сплавы. Москва, «Металлургия», 1969
  16. msm.cam.ac.uk
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.