อินโคนีล 718 – เหล็กกล้าซุปเปอร์อัลลอยด์ความแข็งแรงสูงสำหรับอุตสาหกรรมการบินและยานยนต์

อินโคนีล 718 เป็นเหล็กกล้าซุปเปอร์อัลลอยที่มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการกัดกร่อน โดยออกแบบมาเพื่อทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง มีองค์ประกอบหลักจากนิกเกิล (50-55%) โครเมียม (17-21%) เหล็ก (ปริมาณคงที่) และมีการเติมโมลิบดีนัม (3%) นิโอเบียม (5%) และไทเทเนียม (0.9-1.3%) ในปริมาณสำคัญ อินโคนีล 718 ขึ้นชื่อเรื่องความแข็งแรงและความต้านทานต่อการออกซิเดชันและการกัดกร่อน แม้จะอยู่ในอุณหภูมิสูงก็ตาม อัลลอยชนิดนี้สามารถรักษาสมบัติทางกลไกได้ในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลายตั้งแต่สภาพอากาศที่เย็นจัดจนถึงประมาณ 700°C (1290°F) ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทั้งในอุณหภูมิสูงและต่ำ

อินโคนел 718 ยังสามารภผ่านกระบวนการรักษาความร้อนเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่สมดุลระหว่างความแข็งแรง ความเหนียว และการต้านทานการ-fatigue เหล่านี้คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มันมีประโยชน์อย่างมากในอุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรมรถยนต์ และอุตสาหกรรมทั่วไปที่ต้องการวัสดุที่สามารถทำงานภายใต้ความเครียดสูง แรงดันสูง และอุณหภูมิสุดขั้ว

การใช้งานของอินโคนел 718

เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมในเรื่องความแข็งแรง การต้านทานอุณหภูมิสูง และการต้านทานการกัดกร่อน อินโคนел 718 จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรมรถยนต์ และการผลิตพลังงาน การใช้งานหลักของอินโคนел 718 ประกอบด้วย:

1. อวกาศ: อินโคนел 718 ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์เทอร์ไบน์ มอเตอร์จรวด และชิ้นส่วนโครงสร้าง คุณสมบัติของมันที่โดดเด่น เช่น อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง การต้านทานความเหนื่อยล้าได้ดีเยี่ยม และความสามารถในการรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างในสภาพอุณหภูมิสุดขั้ว ทำให้มันเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการบินที่สำคัญ เช่น เหล็กกล้าชนิดนี้สามารถใช้กับใบพัดเทอร์ไบน์ โรเตอร์ และห้องเผาไหม้ นอกจากนี้โลหะผสมยังทำงานได้ดีภายใต้โหลดทั้งแบบสถิตและพลวัต ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะทนต่อแรงกดดันที่เกิดขึ้นระหว่างการขึ้นบิน การบิน และการลงจอด

2. อุตสาหกรรมยานยนต์: อินโคนел 718 กำลังได้รับการใช้งานมากขึ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชิ้นส่วนเครื่องยนต์สมรรถนะสูง เช่น เทอร์โบชาร์จเกอร์ วาล์วไอเสีย และลูกสูบ ความสามารถของโลหะผสมในการทนต่อความร้อนและความเครียดสูงที่เกิดจากเครื่องยนต์เทอร์โบและชิ้นส่วนสมรรถนะสูงอื่น ๆ ทำให้มันเป็นวัสดุที่มีคุณค่าสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ นอกจากนี้ยังถูกใช้ในระบบไอเสีย โดยความต้านทานต่อการออกซิเดชันและการกัดกร่อนของมันเป็นสิ่งสำคัญเพื่อการรักษาประสิทธิภาพระยะยาว

3. กังหันก๊าซ: อินโคนел 718 มักถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับกังหันก๊าซอุตสาหกรรม ซึ่งถูกนำมาใช้ในงานผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมการบิน อัลลอยด์นี้มีความต้านทานต่อการคลาน การ-fatigue และการออกซิเดชัน ทำให้ใบพัดกังหันและชิ้นส่วนที่อยู่ภายใต้แรงกดดันสูงสามารถรักษาความสมบูรณ์ได้แม้หลังจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสุดขั้วและโหลดกลไกเป็นเวลานาน

4. อุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์: อินโคนел 718 ยังใช้ในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งชิ้นส่วนต้องเผชิญกับอุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน ความแข็งแรงของโลหะผสม การต้านทานการกัดกร่อน และการต้านทานการเสื่อมสภาพจากอนุภาคกัมมันตรังสีทำให้มันเหมาะสำหรับชิ้นส่วนของเตาปฏิกรณ์ เช่น ฝาถังความดันและชิ้นส่วนภายในของเตาปฏิกรณ์

5. การใช้งานทางทะเลและนอกทะเล: อินโคนел 718 ใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลและนอกชายฝั่ง ซึ่งชิ้นส่วนต้องเผชิญกับน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนในน้ำทะเลและความสามารถในการคงคุณสมบัติกลไกที่อุณหภูมิสูงทำให้มันเหมาะสำหรับการใช้งานเช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ปั๊ม และวาล์วในระบบทางทะเล

6. การใช้งานในอุตสาหกรรม: นอกเหนือจากอุตสาหกรรมการบินและรถยนต์ อินโคนел 718 ยังถูกนำมาใช้ในหลาย ๆ แอปพลิเคชันอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและแรงกดดันสูง รวมถึงชิ้นส่วนในเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูง เครื่องกำเนิดก๊าซ และโรงงานแปรรูปเคมี ซึ่งการต้านทานความเหนื่อยล้าทั้งทางความร้อนและกลไกเป็นสิ่งสำคัญ

เกรดและการกำหนดค่า

อินโคนел 718 มีให้เลือกในรูปแบบต่างๆ เช่น แท่ง เหล็กแผ่น เหล็กแผ่นหนา และลวด นอกจากนี้ยังมักจะถูกผลิตตามมาตรฐานเฉพาะของอุตสาหกรรมเพื่อให้มั่นใจว่าเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เกรดและข้อกำหนดสำคัญบางประการของอินโคนел 718 ได้แก่:

1. UNS N07718: เป็นชื่อเรียกมาตรฐานสำหรับอินโคนел 718 ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรมยานยนต์ และอุตสาหกรรมที่ต้องการประสิทธิภาพสูงอื่นๆ มันสามารถตอบสนองคุณสมบัติทางกลและเคมีที่เข้มงวด ทำให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ท้าทายที่สุดได้

2. AMS 5662: ข้อกำหนดสำหรับอินโคนел 718 ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เกรดนี้เป็นที่รู้จักจากคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมเมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูงและความสามารถในการคงความแข็งแรงและความต้านทานต่อการเหนื่อยล้าในระยะยาว

3. DIN 2.4668: มาตรฐานยุโรปนี้ของ Inconel 718 มักใช้ในอุตสาหกรรมและแอปพลิเคชันด้านการบินที่ต้องการโลหะผสมประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงและความเครียดได้

กระบวนการผลิต

กระบวนการผลิตของ Inconel 718 ประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญหลายขั้นเพื่อให้มั่นใจว่าโลหะผสมจะมีคุณสมบัติตามที่ต้องการ กระบวนการเหล่านี้มีความสำคัญในการรับประกันว่าโลหะผสมสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในหลากหลายแอปพลิเคชัน

1. การหลอมและการผสมโลหะ: ธาตุผสมถูกผสมอย่างระมัดระวังในเตาหลอมแบบเหนี่ยวนำเพื่อให้มั่นใจว่าองค์ประกอบทางเคมีของ Inconel 718 ถูกต้อง องค์ประกอบนี้มีความสำคัญต่อความแข็งแรง การต้านทานการกัดกร่อน และการต้านทานการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง

2. การหล่อ: หลังจากที่โลหะผสมถูกหลอมแล้ว จะถูกหล่อเป็นรูปร่างต่างๆ เช่น แท่ง ลิ่ม หรือแม่พิมพ์ ซึ่งสามารถนำไปประมวลผลเพิ่มเติมให้เป็นรูปแบบที่ต้องการไม่ว่าจะเป็นลวด เหล็กแผ่น เหล็กแผ่นหนา หรือแท่งสำเร็จรูป

3. การแปรรูปแบบร้อน: หลังจากการหล่อ Inconel 718 จะผ่านกระบวนการแปรรูปด้วยความร้อน เช่น การขึ้นรูปหรือการกลิ้ง เพื่อสร้างรูปร่างตามที่ต้องการ ขั้นตอนนี้ช่วยปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ ทำให้สมบัติทางกลของมันดีขึ้น การแปรรูปด้วยความร้อนมักจะตามด้วยการบำบัดความร้อนแบบละลายเพื่อให้ได้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงสุด

4. การแปรรูปแบบเย็น: ในบางกรณี Inconel 718 จะถูกแปรรูปด้วยความเย็นเพื่อปรับปรุงผิวงานหรือเพิ่มสมบัติทางกลให้มากขึ้น การแปรรูปด้วยความเย็น เช่น การดึงและกลิ้ง ช่วยให้ได้ขนาดที่แม่นยำและเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุ

5. การบำบัดความร้อน: Inconel 718 จะถูกนำไปผ่านกระบวนการบำบัดความร้อน รวมถึงการอบอ่อนและการอบแก่ เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานต่อการเหนื่อยล้า ขั้นตอนนี้มีความสำคัญในการบรรลุคุณสมบัติการใช้งานที่ต้องการของโลหะผสม รวมถึงความแข็งแรงในการดึงสูง ความต้านทานต่อการคลาน และความต้านทานการเหนื่อยล้าที่ดีขึ้น

6. การตกแต่งผิว: หลังจากการบำบัดความร้อน อินโคนел 718 อาจถูกแปรรูปเพิ่มเติมผ่านการกลึงหรือการเคลือบผิว เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านมิติและความสวยงามเฉพาะ ซึ่งช่วยให้วัสดุสามารถใช้งานในแอปพลิเคชันที่ต้องการออกแบบอย่างละเอียดและมีความอดทนสูงรวมถึงความสมบูรณ์ของผิวหน้า

7. การตรวจสอบและการทดสอบ: การควบคุมคุณภาพเป็นสิ่งสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพของอินโคนел 718 การทดสอบอย่างครอบคลุม เช่น การทดสอบแรงดึง การทดสอบความเหนื่อยล้า และการตรวจสอบมิติ จะดำเนินการเพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุตอบสนองต่อข้อกำหนดที่เข้มงวดของอุตสาหกรรมการบินและยานยนต์ นอกจากนี้ยังมักใช้เทคนิคการทดสอบที่ไม่ทำลาย (NDT) เช่น การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงหรือการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องภายใน

ข้อกำหนดของผู้ใช้

เมื่อเลือกใช้อินโคนел 718 สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการบิน ยานยนต์ หรือแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ผู้ใช้โดยทั่วไปจะมองหาคุณสมบัติหลักดังต่อไปนี้:

1. ความแข็งแรงสูงและความต้านทานการ-fatigue: อินโคนел 718 มีความแข็งแรงด้านแรงดึงและต้านทานการ-fatigue ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งาน เช่น เหลาเทอร์ไบน์ ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ และชิ้นส่วนโครงสร้าง ที่ซึ่งชิ้นส่วนจะถูกกระทำด้วยแรงกดดันสูงสุดระหว่างการทำงาน

2. ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง: ผู้ใช้งานต้องการให้อินโคนел 718 รักษาความแข็งแรงและความต้านทานต่อการเกิดออกไซด์ได้แม้ในอุณหภูมิที่สูงกว่า 700°C (1290°F) วัสดุต้องคงความสมบูรณ์ไว้ได้ภายใต้สภาพอุณหภูมิสูง เพื่อให้มั่นใจในความทนทานและความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วนสำคัญ

3. ความต้านทานการกัดกร่อน: อินโคนел 718 มีความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อการกัดกร่อนทั่วไปและการกัดกร่อนเฉพาะจุด (เช่น การเกิด pitting และ crevice corrosion) ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการบิน อุตสาหกรรมรถยนต์ และอุตสาหกรรมการแปรรูปเคมี ที่ซึ่งมีการสัมผัสกับสารกัดกร่อนเป็นประจำ

4. ความสามารถในการเชื่อม: อินโคนел 718 เป็นที่รู้จักสำหรับความสามารถในการเชื่อมที่ดี ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องมีการเชื่อมชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน การต้านทานการแตกหักจากความร้อนและความง่ายต่อการเชื่อมของโลหะผสมนี้ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อต่อจะแข็งแรงและทนทานในชิ้นส่วนที่สำคัญของอุตสาหกรรมการบินและยานยนต์

5. ความแม่นยำของขนาด: อินโคนел 718 มักใช้ในงานที่ต้องการขนาดที่แม่นยำและเกณฑ์ความอดทนที่เข้มงวด ผู้ผลิตต้องการให้โลหะผสมนี้มีคุณสมบัติที่คงที่และสม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์สุดท้าย