Inconel 718 Isıl İşlem: İşlem Yöntemleri ve Malzeme Özelliklerine Etkileri

Hiç jet motorlarının nasıl parçalanmadan şiddetli ısı ve basınç altında hayatta kaldığını merak ettiniz mi?Inconel 718¢nükel-krom-demir süper alaşımının altın standardı, havacılık, enerji ve denizaltı sondajlarında güvenilir.

Kompozisyonu (50% 55% Ni, 17% 21% Cr, artı Nb, Mo, Ti ve Al) temel korozyon direnci sağlarken, ham Inconel 718, doğrudan dökümden, dövmeden,Ya da 3D baskı yumuşak ve düşük performanslıGizli silah mı?Hızlı ısı işlemeMikrostrüktüel fazlarını kontrol edilen ısıtma ve soğutma döngüleri ile manipüle ederek,mühendisler bu yavaş metali 650°C'de çalışabilen yüksek dayanıklı bir enerji santraline dönüştürürler.

Sıcak işleme hakim olmak içinNikel bazlı süper alaşımlar, kristal yapının içindeki anahtar metallürjik aşamalara bakmalıyız:

• Gamma Matrix (γ):Alyans elemanlarını tutan, nikel bakımından zengin, katı bir çözeltme olan katı yüz merkezli kübik (FCC).
• Gamma Double Prime (γ"-Ni3Nb):Birincil güçlendirme iş atı (toplam sertleşmenin% 80'i).Vücudunun merkezli tetragonal (BCT) disk şeklindeki nanometre çökeltileri, dislokasyon hareketini engelleyen yoğun ızgara gerginlik alanları yaratır.
• Gamma Prime (γ′-Ni3 ((Al,Ti)):FCC tarafından düzenlenmiş ikincil güçlendirici, istikrarı artırır.
• Delta Aşaması (δ-Ni3Nb):860°C ile 980°C arasında oluşan bir ortorombik faz. Kontrol edilen iğne benzeriδTahıl sınırları boyunca düşen yağışlar tahılın büyümesini engeller (Tahıl sınırının sabitlenmesiBununla birlikte, çok fazlaδNiobium tüketir ve dayanıklılığı azaltır.
• Laves aşaması:Kırılgan, ayrılmış bir metal arası(Ni,Fe,Cr) 2 ((Nb,Mo,Ti)Çiğ dökümlerde ve 3 boyutlu baskılarda bulunur, çözülmezse esnekliğe ve yorgunluk ömrüne ciddi şekilde zarar verir.

+ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙
- Evet.
1. Homogenize ---> 1080°C ∙1180°C (Kırılgan Laves fazını çözüyor)
2. Çözüm Anneal ---> Sub-Solvus (950°C~980°C) veya Super-Solvus (1020°C~1080°C)
3. Çifte Yaşlanma ---> 720°C (8 saat) -> Fırın Soğutma (50°C/saat) -> 620°C (8 saat)
+ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

• Amaç:Sert element ayrımını ortadan kaldırarak ve kırılgan Laves fazlarını çözerek alaşımı sıfırlar.
• Parametreler:Dondurulmuş1080°C - 1180°C (1976°F - 2156°F)Taneler sınırlarında yerelleştirilmiş erimeyi önlemek için sıcaklık 1200°C'nin altında dikkatlice kontrol edilmelidir.

Çözüm tedavisi kaba çökeltileri çözür, kalıntı gerginliği azaltır ve temel taneler yapısını belirler:

• Sub-Solvus çözeltisi Anneal (950°C' den 1000°C' ye / 1740°F' den 1832°F' ye):
  • Kısmi olarak korur.δTahıl sınırları boyunca bir aşama yaparak tahılları sabitleyebilirsiniz.
  • Kontrollü bir sub-solvus çözeltisi tedavisi, maksimum germe dayanıklılığını ve düşük döngü yorgunluk direncini sağlayan ince bir taneler yapısı (ASTM 8 ′′ 10) üretir.
• Super-Solvus çözeltisi Anneal (1020°C ila 1080°C / 1868°F ila 1976°F):
  • Tamamen çözülür.δTanelerinin kabalaşmasına izin veren faz (ASTM 3 ¢ 5).
  • Daha az tahıl sınırları önemli ölçüde artış sağlarYüksek sıcaklıklı sürünme ve stres kırılma ömrü.
• Soğutma:Kontrol edilmeyen erken yağışın önlenmesi için ağır kesimler için su veya polimerde söndürülmüş veya ince, karmaşık bileşenler için zorla soğutulmuş hava/gaz.

Nanoskaladaki en yüksek yağış miktarını tetiklemek içinγ"veγ′, standart iki aşamalı dupleks yaşlanma döngüsü kullanılır:

• Adım 1:Sıcaklık720°C (1328°F)Bekle.8 saatBirincil güçlendirici parçacıkları çekirdekleştirmek için.
• Adım 2:Fırın soğumu50°C/saataşağıya620°C (1148°F)Bekle.8 saatİkincil ince yağışlar tetiklemek için.
• Adım 3:Son hava oda sıcaklığına soğur.

Devamı:840°C ila 900°CAğır soğuk şekillendirme, işleme veya kaynakla kaynaklanan kalıntı gerginlikleri hafifletmek için yaşlanmadan 1-2 saat önce, işleme sonrası bozulmayı ve çatlamayı önlemek için.

Lazer Toz Yatak Füzyonu (LPBF) 3B basılı Inconel 718, ince sütunluk taneler, yüksek kalıntılı stres ve mikro porosite gösterir.

• Sıcak Izostatik Baskı (HIP):Yapılan:1120°C~1160°C 100~150 MPa altında ArgonHIP, iç boşlukları kapatır, ayrılmış Laves fazlarını çözür ve mikrostrüktürü izotropik bir duruma dönüştürür.
• HIP sonrası tedavi:Tam germe ve yorgunluk özelliklerini geri kazanmak için standart çözeltme kızartması ve dupleks yaşlanma ile takip edilir.

+ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Mekanik Özellikler Karşılaştırma Tablosu.
- Evet.
Durum Verimlilik Gücü Çekici Güç Eğlenme Sertliği
% (0.2% Offset) (En son) (%) (HRC)
Ve bu da çok güzel bir şey.
As-Cast / As-Printed 450 600 MPa 800 950 MPa 20 % 30 18 % 25
Çözüntü Kaynatılmış (980°C) 400 ️ 550 MPa 850 ️ 1000 MPa 35 ️ 50% 20 ️ 25
Sub-Solvus Sol. + Yaşlılık 11001250 MPa 13501500 MPa 15 22% 42 47
Super-Solvus Sol. + Yaşlılık 950 1100 MPa 1200 1350 MPa 12 18% 38 43
1250 ̇1450 MPa 1450 ̇1600 MPa 12 ̇ 18% 44 ̇ 48
+ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

• Üretim ve germe gücü:Koherent yağışγ"Nanodiskler verim gücünü artırır.% 200, Annealed durumdaki ~ 450 MPa'dan kolayca atlayarak1200 MPa'dan fazla, en son germe dayanıklılığı1400 MPa.
• Sertlik:Bir sakızdan artışlar20 ̊25 HRCEn fazla42°47 HRC, aşınmaya dayanıklılık sağlar.
• Çekicilik ve Sertlik:Eğlenme, kriyojenik kırılmadan dengelenmiş bir %15~22 aralığına yerleşir.
• Yürüyüş ve Stres Çatlaklığı:İnce taneli (alt-solvus) malzemeler yorgunlukta üstünlük kazanırken, kaba taneli (üst-solvus) malzemeler 650 °C'de 200 saatin ötesinde stres kırılma ömrünü uzatır.
• Korozyona direnci:Oksidasyona, çukurlama ve 700 °C'ye kadar klorür gerginlik korozyon çatlamalarına üstün dayanıklılığı korur.

• Atmosfer Kontrolü:Her zaman kullanın.vakum fırınları(<10−4mbar) veya yüksek saflıkta inertArgonAçık hava ısıtması yüzey oksidasyonuna ve titanyum/alüminyum tükenmesine neden olur.
• Aşırı Yaşlanmanın Önlenmesi:Yaşlanma sırasında aşırı ısınma (> 750°C) nedenlerγ"Değişmek ve dengeye dönüşmek içinδDurmadan dayanıklılık kaybına yol açan bir faz.
• Kontrol:Kaliteyi Rockwell C testi (en az 39 42 HRC) ve ASTM tanelerinin büyüklüğünü ve delta faz dağılımını doğrulamak için metallografik kazımla sağlamak.

Sıcak işlem, Inconel 718 için ham kimya ve havacılık derecesi performansı arasındaki köprüdür.ve çift yağışlı yaşlanma, mühendisler dünyanın en zorlu uygulamaları için germe dayanıklılığı, yorgunluk dayanıklılığı ve yüksek sıcaklıklarda sürünme direnci arasında doğru dengeyi belirleyebilirler.

Genellikle tavsiye edilmez. Tam olarak yaşlanmış Inconel 718'in kaynaklanması gerginlik yaşı çatlaklığı ve ısı etkilenen bölge (HAZ) mikrofissurasyonu riskine sahiptir.çözeltme ile kızartılmış durum, ardından kaynak sonrası stres hafifletme / çözeltme tedavisi ve son bir dupleks yaşlanma döngüsü.

Sürekli yük taşıma hizmeti için üst sınır:650°C (1200°F)Bu sıcaklıktan yukarı, birincil güçlendirmeγ"Yağışlar kabalaşır ve güçlendirmeyenlere dönüşürδ700°C~750°C'de sürekli çalışmak için alternatif alaşımlar:Inconel 625veya Inconel 738 tercih edilir.

Çifte döngü biriki modalı çöküntü dağılımı. 720 °C basamak çekirdekleri birincilγ"veγ′620 ° C'de tutmak, matris boşluklarında ince ikincil yağışları tetiklerken, dislokasyon sabitlenmesini ve verim gücünü en üst düzeye çıkarır.

Standart endüstri uygulaması:iki aşamalı işleme:

1. Kaba İşleme:Yumuşak kızartılmış durumda (~ 20 ̊25 HRC) toplu malzemeyi hızlı bir şekilde çıkarmak için yapılır.
2. Çifte Yaşlanma:Parçanın 42-47 HRC'ye kadar sertleşmesini sağlar.
3. Bitirme İşlemleri/Sileme:Sert yapılandırmalar ve seramik veya CBN aletleri kullanılarak, termal bozulma riski olmadan nihai boyutları karşılamak için tamamlanmıştır.

• AMS 5662:Satılanlarçözeltme ile kızartılmışdurum (sub-solvus), şekillendirilmeye / işlenmeye ve daha sonra yaşlanmaya hazır.
• AMS 5663:SatılanlarTam yaştaen yüksek germe ve yorgunluk dayanıklılığı için (sub-solvus annealed + duplex yaşlanmış) koşul.
• AMS 5664:Buna tabiSüper-solvus kızartma + dupleks yaşlanma, yüksek sıcaklıklarda sürünme ve stres kırılma ömrüne uygun daha kaba taneler üretir.