Inconel 718 – Hoogsterkte superleggering voor de luchtvaart- en automobielindustrie

Inconel 718 is een hoogsterk, corrosiebestendig nikkelbasis superleggering ontworpen om uitzonderlijk goed te presteren in extreme omstandigheden. Grotendeels bestaand uit nikkel (50-55%), chroom (17-21%), ijzer (bal.), en belangrijke toevoegingen van molibdeen (3%), niobium (5%) en titanium (0,9-1,3%), staat Inconel 718 bekend om zijn uitzonderlijke sterkte en weerstand tegen oxidatie en corrosie, zelfs bij hoge temperaturen. De leggering kan haar mechanische eigenschappen behouden bij temperaturen variërend van kryogeen tot ongeveer 700°C (1290°F), wat het ideaal maakt voor zowel hoge- als lagetemperatuurtoepassingen.

Inconel 718 heeft ook de mogelijkheid om hittebehandeld te worden om de gewenste combinatie van sterkte, taaiheid en vermoeimingsweerstand te bereiken. Deze eigenschappen maken het in het bijzonder geschikt voor toepassingen in de luchtvaart, automobiel- en industriebranche waar materialen moeten presteren onder hoge spanning, hoge druk en extreme temperaturen.

Toepassingen van Inconel 718

Vanwege zijn uitstekende combinatie van sterkte, weerstand tegen hoge temperaturen en corrosiebestendigheid wordt Inconel 718 breed toegepast in verschillende sectoren, waaronder luchtvaart, automobiel- en energieopwekking. Enkele belangrijke toepassingen van Inconel 718 zijn:

1. Luchtvaart: Inconel 718 wordt veel gebruikt in de luchtvaartindustrie, met name in turbine-motoren, raketmotoren en constructieonderdelen. Zijn hoge kracht-gewichtverhouding, uitstekende vermoeimodstand en de mogelijkheid om structurele integriteit te behouden bij extreme temperatuurcondities maken het ideaal voor cruciale luchtvaarttoepassingen zoals turbinebladen, rotors en brandkamers. De legering presteert ook goed onder zowel statische als dynamische belastingen, waardoor het in staat is om de spanningen die optreden tijdens opstijgen, vluchten en landen te doorstaan.

2. Auto-industrie: Inconel 718 wordt steeds vaker gebruikt in automobiele toepassingen, met name in hoogprestatie-motoronderdelen zoals turbo's, uitlaatkleppen en pistons. De mogelijkheid van het legering om de hoge warmte en spanning te verdragen die door geturbo-chargeerde motoren en andere hoogprestatie-componenten worden gegenereerd, maakt het een waardevol materiaal voor de automobielsector. Het wordt ook gebruikt in uitlaatsystemen, waarbij zijn weerstand tegen oxidatie en corrosie essentieel is voor een langdurige prestatie.

3. Gasturbines: Inconel 718 wordt vaak gebruikt bij de productie van onderdelen voor industriële gasturbines, die worden ingezet in elektriciteitsopwekking en luchtvaarttoepassingen. De weerstand van het legering tegen kruipen, vermoeidheid en oxidatie laat toe dat turbinebladen en andere hoge-stress componenten hun integriteit behouden zelfs na langdurige blootstelling aan extreme temperaturen en mechanische belasting.

4. Kernenergie Industrie: Inconel 718 wordt ook gebruikt in kernreactoren, waar onderdelen worden blootgesteld aan hoge temperaturen en corrosieve omgevingen. De sterkte van het legering, de corrosiebestendigheid en de weerstand tegen stralingsgeïnduceerde verslechtering maken het ideaal voor reactorkomponenten zoals drukvatkoppen en reactorinterne onderdelen.

5. Marine en offshore toepassingen: Inconel 718 wordt gebruikt in mariene en offshore-omgevingen waar onderdelen worden blootgesteld aan zeewater en extreme condities. De materiaalsoort heeft weerstand tegen corrosie in zeewater en kan mechanische eigenschappen behouden bij hoge temperaturen, wat het ideaal maakt voor toepassingen zoals warmtewisselaars, pompen en kleppen in marinesystemen.

6. Industriële toepassingen: Naast luchtvaart en automobielbouw wordt Inconel 718 ook ingezet in verschillende industriële toepassingen die hoge temperaturen en hoge spanningen betreffen. Dit omvat onderdelen in hoogprestatiemotoren, gasturbines en chemische verwerkingsinstallaties, waar weerstand tegen zowel thermische als mechanische vermoeidheid cruciaal is.

Type & Specificaties

Inconel 718 is beschikbaar in verschillende vormen, zoals staven, platen, bladen en draden, en wordt vaak volgens specifieke industrie-normen vervaardigd om zijn geschiktheid voor hoogprestatieapplicaties te waarborgen. Sommige belangrijke typen en specificaties van Inconel 718 zijn:

1. UNS N07718: Dit is de standaardbenaming voor Inconel 718, breed gebruikt in de luchtvaart-, automobiel- en andere hoogprestatie-industrieën. Het voldoet aan strenge mechanische en chemische eigenschappen, zodat het zelfs de eisendste omstandigheden kan doorstaan.

2. AMS 5662: Een specificatie voor Inconel 718 die wordt gebruikt in de luchtvaart en andere hoogprestatieapplicaties. Dit type staat bekend om zijn uitstekende mechanische eigenschappen bij verhoogde temperaturen en zijn vermogen om zijn sterkte en weerstand tegen vermoeidheid over lange perioden te behouden.

3. DIN 2.4668: Deze Europese standaardgraad van Inconel 718 wordt vaak gebruikt in industriële en luchtvaarttoepassingen waarvoor een hoogprestatielegaat wordt vereist dat kan functioneren bij hoge temperaturen en spanningen.

Vervaardigingsproces

De productie van Inconel 718 omvat verschillende belangrijke stappen om te zorgen dat het legering de gewenste eigenschappen heeft. Deze processen zijn cruciaal om ervoor te zorgen dat het materiaal de extreme omstandigheden kan doorstaan waarin het wordt toegepast.

1. Smelten en Legeren: De legeringsstoffen worden zorgvuldig gemengd in een induktieoven om ervoor te zorgen dat de chemische samenstelling van Inconel 718 nauwkeurig is. De samenstelling is essentieel voor de sterkte van het legering, corrosiebestendigheid en oxidatiebestendigheid bij hoge temperaturen.

2. Gieten: Na het smelten wordt het legering gegoten in verschillende vormen zoals blokken, ingots of gietvormen. Deze kunnen verder worden bewerkt tot de gewenste vorm, of het nu draad, plaat, plaat of staafmateriaal is.

3. Warm Werkelen: Na het gieten ondergaat Inconel 718 warmwerkenprocessen zoals smeden of walsen om de gewenste vormen te creëren. Deze stap verfijnt de microstructuur van het materiaal, wat zijn mechanische eigenschappen verbetert. Het warmwerkenproces wordt vaak gevolgd door oplossingsthermie om optimale sterkte en rekbaarheid te bereiken.

4. Koud Werkelen: In sommige gevallen wordt Inconel 718 koud gewerkt om de oppervlaktekwaliteit te verbeteren of om zijn mechanische eigenschappen nader te verfijnen. Koudewerkprocessen, zoals trekken en walsen, helpen nauwkeurige afmetingen te bereiken en verbeteren de sterkte en hardheid van het materiaal.

5. Verhittingsbehandeling: Inconel 718 wordt onderworpen aan thermisch behandelen, inclusief oplossings-annealeren en ouderingsprocessen, om zijn sterkte en vermogen tot vermoeiingsweerstand te vergroten. Deze stap is cruciaal voor het bereiken van de gewenste prestatiekenmerken van het legering, waaronder hoge treksterkte, weerstand tegen kruipen en verbeterde vermoeiingsweerstand.

6. Afwerking: Na het hittebehandelen kan Inconel 718 verder worden bewerkt door machineren of oppervlaktebehandelingen om specifieke dimensionele en esthetische eisen te voldoen. Dit zorgt ervoor dat het materiaal kan worden gebruikt in hoog ingenieus ontworpen toepassingen met strakke tolerenties en oppervlakteintegriteit.

7. Inspectie en testen: Kwaliteitscontrole is essentieel om de prestaties van Inconel 718 te waarborgen. Uitgebreide testen, waaronder trekproeven, vermoeidheidstesten en dimensionele inspecties, worden uitgevoerd om te waarborgen dat het materiaal voldoet aan de strenge eisen van de luchtvaart- en automobielindustrie. Niet-destructieve testmethoden (NDT) zoals ultrageluid of röntgentesten worden ook vaak toegepast om interne gebreken te detecteren.

Gebruikersvereisten

Bij het kiezen van Inconel 718 voor luchtvaart-, automobiel- of andere high-performance toepassingen zoeken gebruikers meestal naar de volgende belangrijke kenmerken:

1. Hoge sterkte en vermoeidingsweerstand: De uitstekende treksterkte en vermoeidheidsweerstand van Inconel 718 zijn essentieel voor toepassingen zoals turbinebladen, motoronderdelen en constructiedelen, waarbij onderdelen tijdens de bedrijfsvoering worden blootgesteld aan extreme spanningen.

2. Hoge temperatuurbestandheid: Gebruikers vereisen dat Inconel 718 zijn sterkte en weerstand tegen oxidatie behoudt zelfs bij temperaturen die 700°C (1290°F) overschrijden. Het materiaal moet zijn integriteit behouden onder hoge-temperatuurvoorwaarden, wat de levensduur en betrouwbaarheid van cruciale onderdelen waarborgt.

3. Corrosiebestendigheid: Inconel 718 biedt uitstekende weerstand tegen zowel algemene corrosie als lokale corrosie (zoals punten- en spleetcorrosie) in agressieve omgevingen. Dit maakt het geschikt voor toepassingen in de luchtvaart-, automobiel- en chemische industrieën, waar blootstelling aan corrosieve stoffen gangbaar is.

4. Loodsbaarheid: Inconel 718 staat bekend om zijn goede smeegaanheid, wat essentieel is voor toepassingen waarbij onderdelen aan elkaar moeten worden verbonden. De weerstand van het legering tegen warmte-scheuren en de gemakkelijkheid van lassen zorgen voor sterke, duurzame voegen in kritieke luchtvaart- en automobielcomponenten.

5. Dimensionele nauwkeurigheid: Inconel 718 wordt vaak gebruikt in toepassingen die precise afmetingen en strkte toleransen vereisen. Fabrikanten hebben behoefte aan een consistent en uniforme samenstelling van het legering om de betrouwbaarheid en veiligheid van het eindproduct te garanderen.