Inconel - Inconel
Inconel on rekisteröity tavaramerkki Special Metals Oy perheen austeniittisen nikkeli - kromi -pohjainen superseoksia .
Inconel-seokset ovat hapettumista kestäviä materiaaleja, jotka soveltuvat hyvin käytettäväksi äärimmäisissä paine- ja kuumuusympäristöissä. Kuumennettaessa Inconel muodostaa paksun, vakaan ja passivoivan oksidikerroksen, joka suojaa pintaa uusilta hyökkäyksiltä. Inconel säilyttää lujuutensa laajalla lämpötila-alueella, ja se on houkutteleva korkean lämpötilan sovelluksiin, joissa alumiini ja teräs joutuisivat hiipimään lämpösäteilyn aiheuttamien kiteiden vapaiden paikkojen vuoksi. Inconelin korkean lämpötilan lujuus kehittyy kiinteän liuoksen vahvistamisen tai saostumiskarkaisun avulla seoksesta riippuen.
Inconel -seoksia käytetään tyypillisesti korkean lämpötilan sovelluksissa. Yleiset kauppanimet
- Inconel Alloy 625 sisältää: Inconel 625 , Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 ja Nicrofer 6020.
- Inconel Alloy 600 sisältää: NA14, N06600, BS3076, 2.4816, NiCr15Fe (FR), NiCr15Fe (EU) ja NiCr15Fe8 (DE).
- Inconel 718 sisältää: Nicrofer 5219, Superimphy 718, Haynes 718, Pyromet 718, Supermet 718 ja Udimet 718.
Historia
Inconel -seosperhe kehitettiin ensimmäisen kerran ennen 30. joulukuuta 1932, kun sen tavaramerkki rekisteröitiin Delawaren ja New Yorkin International Nickel Company -yrityksessä . Merkittävä varhainen käyttö todettiin tueksi kehittämistä Whittle suihkumoottori, 1940-luvulla tutkimusryhmien Henry Wiggan & Co on Hereford, England tytäryhtiö Mond Nickel Company , joka fuusioitui Inco 1928. Hereford Works ja sen kiinteistöt, mukaan lukien Inconel -tavaramerkki, hankittiin vuonna 1998 Special Metals Corporationilta .
Erityiset tiedot
| Metalliseos | Kiinteä ° C (° F) | Neste ° C (° F) |
|---|---|---|
| Inconel 600 | 1354 (2469) | 1413 (2575) |
| Inconel 617 | 1332 (2430) | 1377 (2511) |
| Inconel 625 | 1290 (2350) | 1350 (2460) |
| Inconel 690 | 1343 (2449) | 1377 (2511) |
| Inconel 718 | 1260 (2300) | 1336 (2437) |
| Inconel X-750 | 1390 (2530) | 1430 (2610) |
Sävellys
Inconel -seokset vaihtelevat suuresti koostumukseltaan, mutta kaikki ovat pääasiassa nikkeliä, ja kromi on toinen elementti.
| Inconel | Elementti, massaosuus (%) | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni | Cr | Fe | Mo | Nb & Ta | Co | Mn | Cu | Al | Ti | Si | C | S | P | B | |
| 600 | ≥ 72,0 | 14,0–17,0 | 6,0–10,0 | Ei käytössä | ≤1,0 | ≤0,5 | ≤0,5 | ≤0,15 | ≤0,015 | ||||||
| 617 | 44,2–61,0 | 20,0–24,0 | ≤3,0 | 8,0–10,0 | 10,0–15,0 | ≤0,5 | ≤0,5 | 0,8–1,5 | ≤0,6 | ≤0,5 | 0,05–0,15 | ≤0,015 | ≤0,015 | ≤0,006 | |
| 625 | ≥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 | ||
| 690 | ≥58 | 27–31 | 7–11 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,05 | ≤0,015 | |||||||
| Ydinluokka 690 | ≥58 | 28–31 | 7–11 | ≤0,10 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,04 | ≤0,015 | ||||||
| 718 | 50,0–55,0 | 17,0–21,0 | Saldo | 2.8–3.3 | 4,75–5,5 | ≤1,0 | ≤0,35 | ≤0,3 | 0,2–0,8 | 0,65–1,15 | ≤0,35 | ≤0,08 | ≤0,015 | ≤0,015 | ≤0,006 |
| X-750 | ≥70,0 | 14,0–17,0 | 5,0–9,0 | 0,7–1,2 | ≤1,0 | ≤1,0 | ≤0,5 | 0,4–1,0 | 2,25–2,75 | ≤0,5 | ≤0,08 | ≤0,01 | |||
Ominaisuudet
Inconel -seokset ovat hapettumista ja korroosiota kestäviä materiaaleja, jotka soveltuvat hyvin käytettäväksi äärimmäisissä olosuhteissa, joissa on suuria mekaanisia kuormituksia. Kuumennettaessa Inconel muodostaa paksun ja vakaan passivoivan oksidikerroksen, joka suojaa pintaa uusilta hyökkäyksiltä. Inconel säilyttää lujuutensa laajalla lämpötila-alueella, ja se on houkutteleva korkean lämpötilan sovelluksiin, joissa alumiini ja teräs joutuisivat hiipimään lämpösäteilyn aiheuttamien kiteiden vapaiden paikkojen seurauksena (katso Arrhenius-yhtälö ). Inconelin korkean lämpötilan lujuutta kehitetään kiinteällä liuoksella tai saostumisvahvistuksella seoksesta riippuen. In age-kovettumisen tai saostamalla-vahvistamaan lajikkeita, pieniä määriä niobia yhdistää nikkelin muodostamiseksi metallien välisen yhdisteen Ni 3 Nb tai gamma kaksi pilkkua (γ '). Gamma prime muodostaa pieniä kuutiomaisia kiteitä, jotka estävät luistamisen ja ryömimisen tehokkaasti korkeissa lämpötiloissa. Gamma-prime-kiteiden muodostuminen lisääntyy ajan myötä, etenkin kolmen tunnin 850 ° C (1560 ° F) lämpöaltistuksen jälkeen, ja kasvaa edelleen 72 tunnin altistuksen jälkeen.
Koneistus
Inconel on vaikea muotoilla ja koneistaa perinteisellä kylmämuovaustekniikalla nopean työkarkaisun vuoksi . Ensimmäisen työstökierroksen jälkeen työkarkaisu pyrkii vääntämään plastisesti joko työkappaletta tai työkalua seuraavilla kerroksilla. Tästä syystä ikään karkaistut Inconels, kuten 718, koneistetaan aggressiivisella mutta hitaalla leikkauksella kovalla työkalulla, mikä minimoi tarvittavien kulkujen määrän. Vaihtoehtoisesti suurin osa koneistuksesta voidaan suorittaa työkappaleella "liuotetussa" muodossa, ja vain viimeiset vaiheet suoritetaan iän kovettumisen jälkeen.
Ulkoiset kierteet työstetään sorvin avulla "yksipisteisiin" kierteisiin tai vierittämällä kierteet liuoskäsitellyssä tilassa (karkaistavat seokset) ruuvikoneella . Inconel 718 voidaan myös kiertää kierteellä täydellisen ikääntymisen jälkeen käyttämällä induktiolämpöä 700 ° C: seen (1290 ° F) ilman raekokoa. Sisäkierteiset reiät tehdään kierteellä. Sisäiset kierteet voidaan muodostaa myös käyttämällä painoa kipinätyöstökäsittelyn (EDM).
Levyn leikkaaminen tapahtuu usein vesisuihkuleikkurilla . Uusia viiksellä vahvistettuja keraamisia leikkureita käytetään myös nikkeliseosten työstöön. Ne poistavat materiaalia tyypillisesti kahdeksan kertaa nopeammin kuin sementoidut karbidileikkurit . Näiden menetelmien lisäksi Inconel -osia voidaan valmistaa myös valikoivalla lasersulatuksella .
Koneistusta useammin vesisuihku- tai laserhionta on edullinen ja taloudellinen menetelmä nikkeliseoskomponenttien muodostamiseksi muotoon ja viimeistelyyn. Käytettyjen hioma -aineiden kovuuden vuoksi materiaalihiukkaset eivät vaikuta hiomalaikkoihin ja ne ovat teräviä ja kestäviä.
Liittyminen
Joidenkin Inconel-seosten (erityisesti gamma-prime-saostumiskarkaistun perheen, esim. Waspalloy ja X-750) hitsaaminen voi olla vaikeaa johtuen seostuselementtien halkeilusta ja mikrorakenteellisesta erottumisesta lämmön vaikutusalueella . Kuitenkin useita seoksia, kuten 625 ja 718, on suunniteltu ratkaisemaan nämä ongelmat. Yleisimmät hitsausmenetelmät ovat kaasu-volframikaarihitsaus ja elektronisädehitsaus .
Käyttää
Inconelia esiintyy usein äärimmäisissä ympäristöissä. Se on yleistä kaasuturbiinien lapoissa, tiivisteissä ja polttolaitteissa sekä turboahtimen roottorissa ja tiivisteissä, sähköisissä uppopumppupumppumoottorissa, korkean lämpötilan kiinnittimissä, kemiallisessa käsittelyssä ja paineastioissa , lämmönvaihdinletkuissa , höyrystimissä ja ydinpaineessa vesireaktorit , maakaasun käsittely epäpuhtauksilla, kuten H 2 S ja CO 2 , tuliaseiden äänenvaimenninlevyt ja Formula 1 , NASCAR , NHRA ja APR, LLC pakojärjestelmät. Sitä käytetään myös kolmannen sukupolven Mazda RX7: n turbojärjestelmässä ja suuritehoisten Wankel -moottoristen Norton -moottoripyörien pakojärjestelmissä, joissa pakokaasujen lämpötila saavuttaa yli 1000 ° C (1830 ° F). Inconelia käytetään yhä enemmän jätteenpolttolaitosten kattiloissa . Joint European Torus ja DIII-D tokamakit termosastiat on valmistettu Inconel. Inconel 718: ta käytetään yleisesti kryogeenisissä varastosäiliöissä, kaivonkaivoissa ja kaivonpääosissa.
Useita inconelin sovelluksia ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ovat:
- Avaruussukkula käytetty neljää Inconel nastoja turvata kiinteää raketti vahvistimet käynnistää alustan, kahdeksan yhteensä nastat tuettu koko painon valmis lentämään Shuttle järjestelmään. Kahdeksan murtuvaa mutteria on koteloitu kiinteiden raketinvahvistimien ulkopuolelle, kun laukaisuräjähteet erottivat mutterit, jotka vapauttavat sukkulan sen laukaisualustalta.
- Pohjois-Amerikan ilmailu rakensi Pohjois-Amerikan X-15- rakettikoneen ihon Inconel-seoksesta.
- Rocketdyne käytti Inconel X-750 -laitetta Saturn V -boosterin ensimmäisessä vaiheessa käytetyn F-1-rakettimoottorin työntökammioon .
- SpaceX käyttää inconelia (Inconel 718) Merlin -moottorin jakoputkessa, joka käyttää Falcon 9 -kantorakettia .
- Ensimmäisessä varten 3D-tulostus , The SpaceX SuperDraco rakettimoottorin joka tarjoaa pelastustorni varten Dragon V2 miehistön kuljettavien avaruuskapseli on täysin tulostettu. Erityisesti moottorin polttokammio on painettu Inconelista käyttämällä suoraa metallilasersintrausta ja se toimii erittäin korkeassa lämpötilassa ja kammion paineessa 6,9 megapaskalia (1000 psi).
- SpaceX valasi Raptor -rakettimoottorin jakotukit SX300: sta myöhemmin SX500: sta, jotka ovat yksikiteisiä nikkeliseoksia (parannus vanhempiin Inconel -seoksiin).
Inconelia käytetään myös autoteollisuudessa:
- Tesla käyttää Inconelia teräksen sijasta mallin S pääakun kontaktorissa, jotta se pysyy joustavana raskaan virran kuumuuden alla. Tesla väittää, että tämän ansiosta nämä päivitetyt ajoneuvot voivat turvallisesti lisätä pakkauksen maksimitehoa 1300: sta 1500 ampeeriin , mikä mahdollistaa tehon lisäämisen (kiihtyvyys), jota Tesla kutsuu " naurettavaksi tilaksi ".
- Ford Motor Company valmistaa Inconelin avulla turbiinipyörän vuonna 2016 esitellyn EcoBlue -dieselmoottorinsa turboahtimessa .
- NHRA Top Fuel- ja Funny Car drag racing -moottorien pakoventtiilit on valmistettu Inconelista. Inconelia käytetään myös pakoventtiilien valmistuksessa korkean suorituskyvyn jälkimarkkinaturboissa ja ahdistetuissa Mazda Miata -moottoreissa (ks.Flyin 'Miata).
- Ford Australia käytti Inconel -venttiilejä turboahdetuissa Barra -moottoreissaan. Nämä venttiilit ovat osoittautuneet erittäin luotettaviksi, ja niiden teho on yli 1900 hevosvoimaa.
- BMW on sittemmin käyttänyt Inconelia korkean suorituskyvyn luksusautonsa pakosarjassa, BMW M5 E34, jossa on ikoninen S38 -moottori, joka kestää korkeampia lämpötiloja ja vähentää vastapainetta.
- Jaguar on kunnossa, niiden Jaguar F-tyypin SVR korkean suorituskyvyn urheiluauto, uusi kevyt Inconel titaani pakokaasujärjestelmän vakiona, joka kestää korkeampia huippu lämpötila, vähentää vastapaine ja eliminoi 16 kg (35 lb), joiden massa on ajoneuvon.
Valssattua Inconelia käytettiin usein tallennusvälineenä kaivertamalla lentokoneen mustan laatikon tallentimiin.
Vaihtoehtoja Inconelin käytölle kemiallisissa sovelluksissa, kuten pesureissa, pylväissä, reaktorissa ja putkissa, ovat Hastelloy- , perfluorialkoksi (PFA) -vuorattu hiiliteräs tai kuituvahvisteinen muovi .
Inconel -seokset
Inconelin seokset sisältävät:
- Inconel 188: Valmistetaan helposti kaupallisiin kaasuturbiini- ja ilmailu- sovelluksiin.
- Inconel 230: Alloy 230 Plate & Sheet, jota pääasiassa käyttävät energia-, ilmailu-, kemianteollisuus- ja teollisuuslämmitysteollisuus.
- Inconel 600: Kiinteä liuos vahvistettu
- Inconel 601:
- Inconel 617: Kiinteä liuos, vahvistettu (nikkeli-kromi-koboltti-molybdeeni), korkean lämpötilan lujuus, korroosion- ja hapettumisenkestävä, hyvä työstettävyys ja hitsattavuus. Sisältyy ASME -kattilaan ja paineastian koodiin korkean lämpötilan ydinsovelluksiin, kuten sulasuolareaktorit c. Huhtikuu 2020.
- Inconel 625: Haponkestävä, hyvä hitsattavuus. LCF -versiota käytetään tyypillisesti palkeissa.
- Inconel 690: Alhainen kobolttipitoisuus ydinsovelluksiin ja pieni resistiivisyys
- Inconel 713C: Saostumiseen kovettuva nikkeli-kromipohjainen valettu metalliseos
- Inconel 718: Gamma double prime vahvistettu hyvällä hitsattavuudella
- Inconel X-750: Yleisesti käytetään kaasuturbiinikomponenteissa, mukaan lukien siivet, tiivisteet ja roottorit.
- Inconel 751: Lisääntynyt alumiinipitoisuus parantaa murtolujuutta alueella 1600 ° F
- Inconel 792: Lisääntynyt alumiinipitoisuus parantaa korkean lämpötilan korroosionkestävyyttä, erityisesti kaasuturbiinien käytössä
- Inconel 907
- Inconel 909
- Inconel 706
- Inconel 939: Gamma prime vahvistettu hitsattavuuden lisäämiseksi.
- Inconel 925: Inconel 925 on stabiloimaton austeniittinen ruostumaton teräs, jossa on vähän hiilipitoisuutta.
Ikääntyvissä kovettumis- tai saostumista vahvistavissa lajikkeissa alumiinia ja titaania seostavat lisäaineet yhdistyvät nikkelin kanssa muodostaen metallien välisen yhdisteen Ni
3(Ti, Al) tai gamma -prime (γ ′). Gamma prime muodostaa pieniä kuutiomaisia kiteitä, jotka estävät luistamisen ja ryömimisen tehokkaasti korkeissa lämpötiloissa.
