Inconel 625 กับ Inconel 718 สูง-อุณหภูมิเทียบกับสูง-ความแข็งแกร่ง ซูเปอร์อัลลอยนิกเกิล - ความรู้

อินโคเนล 625และอินโคเนล 718เป็นซูเปอร์อัลลอยด์ที่เป็นนิกเกิล-ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก 2 ชนิด ซึ่งรวมกันแล้วมีส่วนแบ่งที่สำคัญของการใช้ซูเปอร์อัลลอยทั่วโลก แม้จะมีชื่อสกุล Inconel® เหมือนกัน แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อฟังก์ชันหลักที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน Inconel 625 จัดลำดับความสำคัญของความต้านทานการกัดกร่อนและการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสุดขั้ว ในขณะที่ Inconel 718 จัดลำดับความสำคัญของความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยมภายใต้ภาระงานโครงสร้างที่มีความต้องการสูง

Inconel 625 vs Inconel 718

รายงานนี้ให้ข้อมูลแก่วิศวกร ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อ และผู้ซื้อด้านเทคนิคด้วยข้อมูลเปรียบเทียบ-ที่เข้มงวด ซึ่งครอบคลุมองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพ พฤติกรรมการกัดกร่อน ความสามารถในการเชื่อม การใช้งานในอุตสาหกรรม และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ เมทริกซ์การคัดเลือกขั้นสุดท้ายถูกรวมไว้เพื่อเร่งการตัดสินใจเกี่ยวกับโลหะผสม-

สำคัญ

625=ราชาแห่งการกัดกร่อนและอุณหภูมิ (สูงถึง 982 องศา )|718=แชมป์ด้านความแข็งแกร่งและความเหนื่อยล้า (UTS สูงถึง 1,380 MPa) การเลือกผิดอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรหรือมีค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็น

ซูเปอร์อัลลอยนิกเกิลเป็นวัสดุโลหะประสิทธิภาพสูงประเภทหนึ่ง-ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อรักษาความแข็งแรงทางกล ความเสถียรของพื้นผิว และความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิซึ่งจะทำให้เหล็กธรรมดาและโลหะผสมอลูมิเนียมเสียหายโดยสิ้นเชิง สิ่งเหล่านี้เป็นแกนหลักของการบินและอวกาศ พลังงาน กระบวนการทางเคมี และ-วิศวกรรมใต้ทะเลลึกสมัยใหม่

คำว่า 'Inconel' เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ Special Metals Corporation (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ PCC, Precision Castparts Corp.) นำไปใช้กับตระกูลซูเปอร์อัลลอยโครเมียมนิกเกิลออสเทนนิติก- ภายในตระกูลนี้ เกรด 625 และเกรด 718 ครองการบริโภคทั่วโลกมานานหลายทศวรรษ เนื่องมาจากคุณสมบัติที่โดดเด่นและเสริมกัน

ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพระหว่าง 625 และ 718 สืบเนื่องมาจากพิมพ์เขียวทางเคมีที่แตกต่างกันโดยตรง การทำความเข้าใจองค์ประกอบเป็นขั้นตอนแรกในการทำความเข้าใจพฤติกรรม

องค์ประกอบ	นิ	คร	โม	NB+ตา	เฟ
อินโคเนล 625	มากกว่าหรือเท่ากับ 58%	20–23%	8–10%	3.15–4.15%	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5%
อินโคเนล 718	50–55%	17–21%	2.8–3.3%	4.75–5.50%	บาล

Inconel 625 มีโมลิบดีนัม (8–10%) มากกว่า 718 (2.8–3.3%) อย่างมีนัยสำคัญ Mo เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในการต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ ทำให้ 625 มีประสิทธิภาพน้ำทะเลที่เหนือกว่า

Inconel 718 ใช้ปริมาณไนโอเบียมที่สูงกว่า (4.75–5.5%) เพื่อสร้าง Ni3Nb gamma-double-prime ( '') ตกตะกอนเฟส - ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของการตกตะกอนพิเศษ-การตอบสนองต่อการทำให้แข็งตัว

ความสมดุลของเหล็กใน 718 (เทียบกับนิกเกิลขั้นต่ำใน 625) สะท้อนต้นทุน-แหล่งกำเนิดที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมในฐานะโลหะผสมที่มีโครงสร้างการบินและอวกาศ โดยที่ความแข็งแกร่ง ไม่ใช่ความต้านทานการกัดกร่อนขั้นสูงสุดเป็นเป้าหมายการออกแบบ

โลหะผสมทั้งสองชนิดเป็นออสเทนนิติกโดยสมบูรณ์ (โครงสร้างผลึก FCC) และไม่ใช่-แม่เหล็กในสถานะอบอ่อน

สมบัติทางกลเป็นตัวสร้างความแตกต่างที่สำคัญที่สุดสำหรับการใช้งานเครื่องจักรเชิงโครงสร้างและแบบหมุน- ข้อมูลด้านล่างสะท้อนถึงค่าทั่วไปสำหรับเงื่อนไขผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่พบบ่อยที่สุด

คุณสมบัติ	เงื่อนไข	625 มูลค่า	718 ค่า	หน่วย	Δ
ความต้านแรงดึง	อบอ่อน / มีอายุ	930	1,380	เมกะปาสคัล	↑48%
ความแข็งแรงของผลผลิต (0.2%)	อบอ่อน / มีอายุ	517	1,170	เมกะปาสคัล	↑126%
การยืดตัว	อบอ่อน / มีอายุ	42.5	12	%	↓71%
ความแข็ง	อบอ่อน / มีอายุ	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 25 HRC	38–44 เหล็กแผ่นรีดร้อน	เหล็กแผ่นรีดร้อน	-
อุณหภูมิบริการสูงสุด	ต่อเนื่อง	982	704	ระดับ	-
ความเหนื่อยล้า (10⁸)	มีอายุ	~380	~620	เมกะปาสคัล	↑63%

การตีความ

Inconel 718 มีอายุมากกว่าสองเท่าของแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตของการอบอ่อน 625 - ทำให้เป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญด้านโครงสร้าง -รับน้ำหนัก หรือความล้า-

Inconel 625 retains outstanding ductility (>การยืดตัว 40%) แม้ในสถานะอบอ่อน สำคัญสำหรับการขึ้นรูป -การทำงานที่เย็น และการใช้งานที่อาจได้รับผลกระทบจากการโหลด

อุณหภูมิการใช้งานสูงสุดที่ 625 (ต่อเนื่อง 982 องศา) สูงกว่าอุณหภูมิ 718 (704 องศา) เกือบ 280 องศา สะท้อนถึงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่เหนือกว่าที่เกิดจากปริมาณโครเมียมและโมลิบดีนัมที่สูงกว่า

บันทึก

Inconel 718 สามารถใช้งานได้ถึง ~980 องศาสำหรับการใช้งานระยะสั้น-ระยะเวลาหรือการใช้งานที่ไม่ใช่-โครงสร้าง แต่การรับน้ำหนักทางกลอย่างต่อเนื่องที่สูงกว่า 704 องศาทำให้เกิดการโอเวอร์โหลดและสูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็ว

ความต้านทานการกัดกร่อนเป็นความแข็งแกร่งหลักของ Inconel 625 และความสามารถที่สำคัญ (แม้ว่าจะเป็นรอง) ของ Inconel 718 เหล็กกล้าไร้สนิมทั้งสองมีประสิทธิภาพเหนือกว่าในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด แต่ความเหนือกว่าสัมพัทธ์จะแตกต่างกันอย่างมากตามประเภทของสภาพแวดล้อม

Corrosion Resistance

สิ่งแวดล้อม/เมตริก	อินโคเนล 625	อินโคเนล 718
น้ำทะเล/คลอไรด์	ดีเยี่ยม (ไม่มีรูพรุน)	Good (moderate risk at >400 องศา)
กรดออกซิไดซ์	ยอดเยี่ยม	ดี
การลดกรด	ดีมาก	ปานกลาง
กรดฟอสฟอริก (85%)	ยอดเยี่ยม	ปานกลาง
กรดไฮโดรฟลูออริก	ดี	จำกัด
การกัดกร่อนของรอยแยก	ต้านทานได้ดีเยี่ยม	ความต้านทานปานกลาง
ความเครียด-การกัดกร่อนจากการแตกร้าว	มีความทนทานสูง	ไวต่อความรู้สึกไว
PREN (ความต้านทานต่อการเกิดรูพรุน)	~52	~38

โมลิบดีนัมสูง (8–10%) เพิ่ม PREN จาก ~ 38 (718) เป็น ~ 52 (625) ซึ่งวางไว้เหนือเกณฑ์วิกฤตสำหรับการต้านทานที่เชื่อถือได้ต่อการเกิดรูพรุนในน้ำทะเล

625 มีภูมิคุ้มกันต่อความเครียดคลอไรด์-การแตกร้าวจากการกัดกร่อน (SCC) ที่โจมตีสเตนเลสออสเทนนิติก และก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อ 718 ในสภาวะที่ไวต่อแสง

625 ใช้เป็นวัสดุอ้างอิง NACE MR0175/ISO 15156 สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์เปรี้ยว- (H₂S + CO₂) ในน้ำมันและก๊าซ

คุณสมบัติทางกายภาพควบคุมการจัดการระบายความร้อน ความเสถียรของมิติ และน้ำหนักส่วนประกอบ - สำคัญสำหรับการออกแบบระบบ แม้ว่าจะเป็นเรื่องรองจากประสิทธิภาพเชิงกลก็ตาม

คุณสมบัติ	อินโคเนล 625	อินโคเนล 718
ความหนาแน่น (ก./ซม.)	8.44	8.19
ช่วงการหลอมละลาย ( องศา )	1,290–1,350	1,260–1,336
การนำความร้อน (W/m·K @ 21 องศา )	9.8	11.4
ความต้านทานไฟฟ้า (μΩ·m)	1.29	1.25
โมดูลัสยืดหยุ่น (GPa)	207	200
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (µm/m· องศา , 21–93 องศา )	12.8	13.0
ความจุความร้อนจำเพาะ (J/kg·K)	410	435

โลหะผสมทั้งสองมีคุณสมบัติทางกายภาพในวงกว้างที่คล้ายคลึงกัน ตามที่คาดไว้จากโลหะผสมที่มีเมทริกซ์นิกเกิล{0}}ออสเทนไนต์เป็นส่วนใหญ่ร่วมกัน ความแตกต่างของความหนาแน่นเล็กน้อย (8.44 กับ 8.19 กรัม/ซม.) เล็กน้อยสนับสนุนน้ำหนัก 718 เล็กน้อย-ในการใช้งานโครงสร้างการบินและอวกาศที่ละเอียดอ่อน

ความสามารถในการขึ้นรูป - ความง่ายในการเชื่อม ขึ้นรูป และกลึงโลหะผสมของโลหะผสม - มีผลกระทบโดยตรงต่อต้นทุนการผลิตทั้งหมดและความสามารถในการซ่อมแซมภาคสนาม นี่คือพื้นที่ที่มีความแตกต่างในทางปฏิบัติอย่างมีความหมายระหว่าง 625 และ 718

ปัจจัยความสามารถในการเชื่อม	อินโคเนล 625	อินโคเนล 718
ความสามารถในการเชื่อมฐาน	ยอดเยี่ยม	ดี (ต้องดูแล)
หลัง-การรักษาความร้อนจากการเชื่อม	ปกติแล้วไม่จำเป็น	จำเป็นสำหรับการมีกำลังเต็มที่
ความเสี่ยงจากการแคร็กเนื่องจากความร้อน	ต่ำ	ปานกลาง (การแยก Nb)
โลหะตัวเติม (AWS)	ERNiCrMo-3	ERNiFeCr-2
ต้องอุ่นเครื่องก่อน	เลขที่	Sometimes (>ส่วน 50 มม.)
อุณหภูมิระหว่างทาง ขีดจำกัด	ไม่มีการระบุ	แนะนำน้อยกว่าหรือเท่ากับ 177 องศา

ผลกระทบของต้นทุนการผลิต

Inconel 625 เชื่อมได้ง่ายกว่ามาก โดยไม่จำเป็นต้องใช้การบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม (PWHT) ที่มีราคาแพง- ในการใช้งานส่วนใหญ่ ส่งผลให้ระยะเวลาในการผลิตและต้นทุนสำหรับการประกอบแบบเชื่อมลดลง

ข้อกำหนดของ Inconel 718 สำหรับ PWHT (และเตาเผาบรรยากาศที่ควบคุม-ที่เกี่ยวข้อง) จะเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อน แต่ผลการตกตะกอน-โครงสร้างจุลภาคที่แข็งตัวขึ้นนั้นให้ระดับความแข็งแกร่งที่สมเหตุสมผลในการลงทุนด้านการบินและอวกาศและการใช้งานที่มีภาระสูง-

การตัดเฉือนโลหะผสมทั้งสองถือเป็นเรื่องท้าทายเนื่องจากการชุบแข็งของงาน เครื่องมือที่คม อัตราป้อนต่ำ และสารหล่อเย็นน้ำท่วมเป็นเครื่องจักรที่สำคัญ. 625 ได้ง่ายกว่า 718 เล็กน้อยในสภาพเก่า

คำถามที่ 1: Inconel 625 สามารถแทนที่ Inconel 718 ในจานเครื่องยนต์ไอพ่นได้หรือไม่

ไม่ แม้ว่า 625 จะมีความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง-ได้ดีเยี่ยม แต่ความแข็งแรงของผลผลิตที่ผ่านการอบอ่อน (~517 MPa) นั้นน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของอายุ 718 (~1,170 MPa) จานกังหันที่หมุนด้วยความเร็วนับหมื่น RPM ต้องใช้-โครงสร้างจุลภาคที่แข็งตัวที่ 718 เพื่อต้านทานแรงเหวี่ยงจากแรงเหวี่ยง. 625 ซึ่งจะล้มเหลวเนื่องจากการปล่อยตัวและความล้าที่ระดับ-ความเครียดในการทำงานของเครื่องยนต์

คำถามที่ 2: Inconel 718 สามารถใช้กับท่อน้ำทะเลได้หรือไม่

718 is not the preferred choice for continuous seawater immersion. Its PREN (~38) falls below the >โดยทั่วไปเกณฑ์ 40 ถือว่าปลอดภัยสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนของรอยแยกในน้ำทะเลนิ่ง ในน้ำทะเลที่ไหลหรือมีการป้องกันแคโทดิก 718 อาจทำงานได้ดี แต่ Inconel 625 (PREN ~52) เป็นโซลูชันที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับการใช้งานนอกชายฝั่งตามมาตรฐาน NACE/ISO

คำถามที่ 3: Inconel 625 แข็งแกร่งกว่า 718 หรือไม่

ไม่ ในสภาวะที่ได้รับความร้อนที่เหมาะสมที่สุด- Inconel 718 มีความต้านทานแรงดึงที่แข็งแกร่งกว่าประมาณ 48% และความแข็งแรงของผลผลิตมากกว่า 100% ที่แข็งแกร่งกว่านั้น. 625 สามารถเสริมความแข็งแกร่งได้ด้วยงานเย็น แต่ไม่สามารถเสริมกำลัง{6}}คุณสมบัติการชุบแข็งของ 718 ด้วยการบำบัดความร้อนใดๆ ได้

คำถามที่ 4: โลหะผสมชนิดใดดีกว่าสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อ (การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ)

โลหะผสมทั้งสองถูกสร้างขึ้นในการผลิตแบบเติมเนื้อด้วยเลเซอร์ผงเบดฟิวชัน (LPBF) และการสะสมพลังงานโดยตรง (DED) Inconel 718 มีชุดข้อมูลที่เผยแพร่ขนาดใหญ่กว่าและมีประวัติคุณสมบัติกระบวนการที่กว้างขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการบินและอวกาศ Inconel 625 เหมาะสำหรับชิ้นส่วน AM ที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนเป็นฟังก์ชันหลัก ตัวเลือกนี้สะท้อนการใช้งานทั่วไป: 625 สำหรับการกัดกร่อน-วิกฤต, 718 สำหรับความแข็งแกร่ง-ส่วนประกอบ AM วิกฤต

คำถามที่ 5: มีโลหะผสมผสมหรือโลหะผสมกลางหรือไม่

ใช่. โลหะผสมหลายชนิดมีตำแหน่งตรงกลาง Inconel 625 Plus (UNS N07716) เพิ่มความสามารถในการชุบแข็งตามอายุ-ให้กับองค์ประกอบพื้นฐานที่คล้ายกับ 625- ทำให้ได้กำลังรับผลผลิตที่ ~827 MPa - ซึ่งมีประโยชน์เมื่อต้องการทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงสูงกว่า อัลลอยด์ 725 (UNS N07725) เป็นโลหะผสมโมลิบดีนัม-นิกเกิล-โครเมียม-ที่แข็งตัวได้อีกอายุหนึ่งที่ผ่านการรับรองสำหรับบริการเปรี้ยวภายใต้ NACE MR0175 ปรึกษาวิศวกรวัสดุเมื่อมาตรฐาน 625 หรือ 718 ไม่ตรงตามข้อกำหนดการกัดกร่อน/ความแข็งแกร่งแบบคู่อย่างสมบูรณ์

Inconel 625 และ Inconel 718 เป็นโซลูชันที่เสริมกันและไม่ใช่คู่แข่งสำหรับความท้าทายด้านวิศวกรรมที่แตกต่างกัน ไม่มีโลหะผสมชนิดใดที่เหนือกว่าในระดับสากล โลหะผสมที่ 'ดีที่สุด' มักจะเข้ากันได้อย่างเหมาะสมกับอุณหภูมิ ความเค้น สภาพแวดล้อมการกัดกร่อน วิธีการผลิต และข้อจำกัดด้านต้นทุนในการใช้งานของคุณ

โดยสรุป:

Inconel 625 เป็นโลหะผสมชั้นนำของโลก-ในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและ-ความเสถียรของการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง โดยมีต้นทุนด้านความแข็งแรงเชิงกลที่ต่ำกว่า เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับการแปรรูปทางเคมี นอกชายฝั่ง ทางทะเล และการใช้งานใดๆ ที่การกัดกร่อนเป็นโหมดความล้มเหลวที่สำคัญ

Inconel 718 เป็นซูเปอร์อัลลอยด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลกสำหรับการใช้งานเชิงโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง- โดยเฉพาะในการขับเคลื่อนและเครื่องจักรหมุนในการบินและอวกาศ การตกตะกอน-โครงสร้างจุลภาคที่แข็งตัวทำให้มีคุณสมบัติทางกลที่ไม่สามารถทำได้ภายใน 625 ไม่ว่าในสภาวะใดก็ตาม

ในกรณีที่ต้องมีทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นพร้อมกัน โลหะผสมขั้นกลางหรือการวิเคราะห์การแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรม-ควรดำเนินการกับวิศวกรวัสดุที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

คำตัดสินสุดท้าย

625=ความเป็นเลิศด้านการกัดกร่อนและอุณหภูมิ|718=ความเป็นเลิศด้านความแข็งแกร่งทางกล ไม่มีความเหนือกว่าในระดับสากล จับคู่โลหะผสมกับโหมดความล้มเหลวที่โดดเด่นของแอปพลิเคชันของคุณ - และตรวจสอบด้วยข้อมูล ไม่ใช่สมมติฐาน

Inconel 625 เทียบกับ Inconel 718 สูง-อุณหภูมิเทียบกับสูง-ซูเปอร์อัลลอยนิกเกิลที่มีความแข็งแรงสูง

นิกเกิลซูเปอร์อัลลอยคืออะไร?

องค์ประกอบทางเคมี

คุณสมบัติทางกล

ความต้านทานการกัดกร่อน

คุณสมบัติทางกายภาพ

ความสามารถในการเชื่อมและการประดิษฐ์

คำถามที่พบบ่อย

บทสรุป