Inconel - Inconel

Barra redonda Inconel 718

Inconel es una marca comercial registrada de Special Metals Corporation para una familia de austenítico de níquel - cromo basados en superaleaciones .

Las aleaciones de Inconel son materiales resistentes a la oxidación y la corrosión muy adecuados para el servicio en entornos extremos sujetos a presión y calor. Cuando se calienta, Inconel forma una capa de óxido pasivante , estable y espesa que protege la superficie de ataques posteriores. Inconel conserva la resistencia en un amplio rango de temperatura, atractivo para aplicaciones de alta temperatura donde el aluminio y el acero sucumbirían a la fluencia como resultado de las vacantes de cristal inducidas térmicamente. La resistencia a altas temperaturas de Inconel se desarrolla mediante el fortalecimiento de la solución sólida o el endurecimiento por precipitación , según la aleación.

Las aleaciones de Inconel se utilizan normalmente en aplicaciones de alta temperatura. Nombres comerciales comunes para

  • Inconel Alloy 625 incluye: Inconel 625 , Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 y Nicrofer 6020.
  • Inconel Alloy 600 incluye: NA14, N06600, BS3076, 2.4816, NiCr15Fe (FR), NiCr15Fe (UE) y NiCr15Fe8 (DE).
  • Inconel 718 incluye: Nicrofer 5219, Superimphy 718, Haynes 718, Pyromet 718, Supermet 718 y Udimet 718.

Historia

La familia de aleaciones Inconel se desarrolló por primera vez antes del 30 de diciembre de 1932, cuando su marca comercial fue registrada por la International Nickel Company de Delaware y Nueva York. Durante la década de 1940, los equipos de investigación de Henry Wiggan & Co de Hereford, Inglaterra, una filial de la Mond Nickel Company , que se fusionó con Inco en 1928, encontraron un uso temprano significativo en apoyo del desarrollo del motor a reacción Whittle , durante la década de 1940. The Hereford Works y sus propiedades, incluida la marca comercial Inconel, fueron adquiridas en 1998 por Special Metals Corporation .

Datos específicos

Aleación Sólido ° C (° F) Líquido ° C (° F)
Inconel 600 1354 (2.469) 1413 (2.575)
Inconel 617 1332 (2,430) 1377 (2.511)
Inconel 625 1290 (2,350) 1350 (2,460)
Inconel 690 1343 (2,449) 1377 (2.511)
Inconel 718 1260 (2,300) 1336 (2,437)
Inconel X-750 1390 (2.530) 1430 (2.610)

Composición

Las aleaciones de Inconel varían ampliamente en sus composiciones, pero todas son predominantemente de níquel, con el cromo como segundo elemento.

Inconel Elemento, proporción en masa (%)
Ni Cr Fe Mes Nb y Ta Co Minnesota Cu Alabama Ti Si C S PAG B
600 ≥72.0 14.0–17.0 6.0-10.0 N / A ≤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
Grado nuclear 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 Equilibrio 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

Propiedades

Las aleaciones de Inconel son materiales resistentes a la oxidación y la corrosión muy adecuados para el servicio en entornos extremos sujetos a altas cargas mecánicas. Cuando se calienta, Inconel forma una capa de óxido pasivante espesa y estable que protege la superficie de ataques posteriores. Inconel conserva la resistencia en un amplio rango de temperatura, atractivo para aplicaciones de alta temperatura donde el aluminio y el acero sucumbirían a la fluencia como resultado de las vacantes de cristal inducidas térmicamente (consulte la ecuación de Arrhenius ). La resistencia a altas temperaturas de Inconel se desarrolla mediante el fortalecimiento de la solución sólida o el fortalecimiento por precipitación , según la aleación. En las variedades de endurecimiento por envejecimiento o reforzamiento de la precipitación, pequeñas cantidades de niobio se combinan con níquel para formar el compuesto intermetálico Ni 3 Nb o gamma doble prima (γ ″). Gamma prime forma pequeños cristales cúbicos que inhiben el deslizamiento y la fluencia eficazmente a temperaturas elevadas. La formación de cristales de gama prima aumenta con el tiempo, especialmente después de tres horas de exposición al calor de 850 ° C (1,560 ° F), y continúa creciendo después de 72 horas de exposición.

Mecanizado

El Inconel es un metal difícil de moldear y mecanizar utilizando técnicas tradicionales de conformado en frío debido al rápido endurecimiento por trabajo . Después de la primera pasada de mecanizado, el endurecimiento por trabajo tiende a deformar plásticamente la pieza de trabajo o la herramienta en las pasadas posteriores. Por esta razón, los Inconels endurecidos por envejecimiento como el 718 se mecanizan utilizando un corte agresivo pero lento con una herramienta dura, lo que minimiza el número de pasadas necesarias. Alternativamente, la mayor parte del mecanizado se puede realizar con la pieza de trabajo en una forma "solucionada", y solo los pasos finales se realizan después del endurecimiento por envejecimiento.

Las roscas externas se mecanizan usando un torno para "un solo punto" las roscas o enrollando las roscas en la condición tratada con solución (para aleaciones endurecibles) usando una máquina de tornillo . Inconel 718 también se puede roscar después de un envejecimiento completo mediante el uso de calor por inducción a 700 ° C (1290 ° F) sin aumentar el tamaño de grano. Los agujeros con roscas internas se realizan mediante fresado de roscas. Las roscas internas también se pueden formar utilizando un mecanizado por descarga eléctrica (EDM) de plomada.

El corte de una placa a menudo se realiza con un cortador de chorro de agua . También se utilizan nuevos cortadores de cerámica reforzados con bigotes para mecanizar aleaciones de níquel. Quitan el material a una velocidad típicamente ocho veces más rápida que los cortadores de carburo cementado . Aparte de estos métodos, las piezas de Inconel también se pueden fabricar mediante fusión selectiva con láser .

Más a menudo que el mecanizado, el rectificado con chorro de agua o láser es un método preferido y económico para dar forma y acabado a componentes de aleación de níquel. Debido a la dureza de los abrasivos utilizados, las muelas abrasivas no se ven afectadas por el endurecimiento del material y permanecen afiladas y duraderas.

Unión

La soldadura de algunas aleaciones de Inconel (especialmente la familia endurecida por precipitación gamma prima; por ejemplo, Waspalloy y X-750) puede resultar difícil debido al agrietamiento y la segregación microestructural de los elementos de aleación en la zona afectada por el calor . Sin embargo, se han diseñado varias aleaciones como la 625 y la 718 para superar estos problemas. Los métodos de soldadura más comunes son la soldadura por arco de tungsteno con gas y la soldadura por haz de electrones .

Usos

Motor de cohete Astra

Inconel se encuentra a menudo en entornos extremos. Es común en álabes, sellos y cámaras de combustión de turbinas de gas , así como en rotores y sellos de turbocompresores , ejes de motores de bombas de pozos eléctricos sumergibles, sujetadores de alta temperatura, recipientes de procesamiento químico y presión , tubos de intercambiadores de calor , generadores de vapor y componentes centrales en componentes nucleares presurizados. reactores de agua , procesamiento de gas natural con contaminantes como H 2 S y CO 2 , deflectores de explosión con supresor de sonido de armas de fuego y sistemas de escape de Fórmula Uno , NASCAR , NHRA y APR, LLC . También se utiliza en el sistema turbo del Mazda RX7 de tercera generación y en los sistemas de escape de las motocicletas Norton con motor Wankel de alta potencia, donde las temperaturas de escape alcanzan más de 1.000 ° C (1.830 ° F). Inconel se utiliza cada vez más en las calderas de incineradores de residuos . Los recipientes de vacío de los tokamaks Joint European Torus y DIII-D están hechos de Inconel. Inconel 718 se usa comúnmente para tanques de almacenamiento criogénico , pozos de fondo de pozo y piezas de boca de pozo.

Varias aplicaciones de inconel en la industria aeroespacial incluyen:

Inconel también se utiliza en la industria automotriz:

  • Tesla usa Inconel en lugar de acero en el contactor de la batería principal de su Model S para que permanezca elástico bajo el calor de la corriente pesada. Tesla afirma que esto permite que estos vehículos mejorados aumenten de forma segura la salida máxima del paquete de 1300 a 1500 amperios , lo que permite un aumento en la salida de potencia (aceleración) a lo que Tesla se refiere como " Modo ridículo ".
  • Ford Motor Company está utilizando Inconel para fabricar la rueda de la turbina en el turbocompresor de sus motores diésel EcoBlue presentados en 2016.
  • Las válvulas de escape de los motores de carreras de arrastre NHRA Top Fuel y Funny Car están hechas de Inconel. Inconel también se utiliza en la fabricación de válvulas de escape en versiones de motores Mazda Miata sobrealimentados y turbo de alto rendimiento del mercado de accesorios (ver Flyin 'Miata).
  • Ford Australia usó válvulas Inconel en sus motores Barra turboalimentados . Estas válvulas han demostrado ser muy confiables, con más de 1900 caballos de fuerza.
  • Desde entonces, BMW ha utilizado Inconel en el colector de escape de su automóvil de lujo de alto rendimiento, el BMW M5 E34 con el icónico motor S38, que soporta temperaturas más altas y reduce la contrapresión.
  • Jaguar Cars ha instalado, en su automóvil deportivo de alto rendimiento Jaguar F-Type SVR, un nuevo sistema de escape ligero de titanio Inconel de serie que soporta temperaturas máximas más altas, reduce la contrapresión y elimina 16 kg (35 lb) de masa del vehículo.

El Inconel laminado se usaba con frecuencia como medio de grabación mediante el grabado en registradores de caja negra en aviones.

Las alternativas al uso de Inconel en aplicaciones químicas como depuradores, columnas, reactores y tuberías son Hastelloy , acero al carbono revestido con perfluoroalcoxi (PFA) o plástico reforzado con fibra .

Aleaciones de Inconel

Las aleaciones de inconel incluyen:

  • Inconel 188: Fabricado fácilmente para turbinas de gas comerciales y aplicaciones aeroespaciales.
  • Inconel 230: placa y lámina de aleación 230 utilizada principalmente por las industrias de energía, aeroespacial, procesamiento químico y calefacción industrial.
  • Inconel 600: Solución sólida reforzada
  • Inconel 601:
  • Inconel 617: Solución sólida reforzada (níquel-cromo-cobalto-molibdeno), resistencia a altas temperaturas, resistente a la corrosión y oxidación, alta trabajabilidad y soldabilidad. Incorporado en el código ASME de calderas y recipientes a presión para aplicaciones nucleares de alta temperatura, como reactores de sales fundidas c. Abril de 2020.
  • Inconel 625: Resistente a los ácidos, buena soldabilidad. La versión LCF se utiliza normalmente en fuelles.
  • Inconel 690: bajo contenido de cobalto para aplicaciones nucleares y baja resistividad
  • Inconel 713C: aleación fundida a base de níquel-cromo endurecible por precipitación
  • Inconel 718: Gamma double prime reforzado con buena soldabilidad
  • Inconel X-750: Se utiliza comúnmente para componentes de turbinas de gas, incluidas palas, sellos y rotores.
  • Inconel 751: mayor contenido de aluminio para mejorar la resistencia a la ruptura en el rango de 1600 ° F
  • Inconel 792: mayor contenido de aluminio para mejorar las propiedades de resistencia a la corrosión a altas temperaturas, utilizado especialmente en turbinas de gas
  • Inconel 907
  • Inconel 909
  • Inconel 706
  • Inconel 939: Gamma prime reforzado para aumentar la soldabilidad.
  • Inconel 925: Inconel 925 es un acero inoxidable austenítico no estabilizado con bajo contenido de carbono.

En las variedades de endurecimiento por envejecimiento o fortalecimiento por precipitación, las adiciones de aleación de aluminio y titanio se combinan con níquel para formar el compuesto intermetálico Ni
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(Ti, Al)
o gamma prima (γ ′). Gamma prime forma pequeños cristales cúbicos que inhiben el deslizamiento y el deslizamiento de manera efectiva a temperaturas elevadas.

Ver también

Referencias