インコネル625か718か：部品に本当に必要なのはどちらか
どちらもニッケル・クロム系の超合金です。どちらも高価で、どちらも加工は非常に厄介です。しかし解決する問題が異なり、選択を誤ると、早期に壊れる部品か、必要以上に高額な請求書のどちらかとして表れます。
要点
インコネル625は固溶強化型の合金です。強度はニッケル母相に固溶した元素から得られるため、納入時から強く、その強さが保たれます。熱処理も時効処理も不要で、溶接性に優れます。こちらは耐食用の合金です。海水、酸、サワーガス、排ガスに使われます。
インコネル718は析出硬化型です。時効処理の間にγ”(ガンマダブルプライム)相が析出し、耐力がおよそ2倍になります。こちらは強度用の合金です。タービンディスク、締結部品、約650 °Cまでの高荷重構造物に使われます。
部品が化学的な環境に耐える必要があるなら625を、荷重に耐える必要があるなら718を検討してください。
特性の比較
| 特性 | インコネル625 | インコネル718 |
|---|---|---|
| 供給時の状態 | 焼なまし | 固溶化処理、または固溶化+時効処理 |
| 耐力 (室温) | ~415 MPa | ~1,035 MPa (時効処理後) |
| 引張強さ | ~830 MPa | ~1,275 MPa (時効処理後) |
| 実用的な温度上限 | ~980 °C (酸化)、~650 °C (荷重) | 荷重下で~650 °C |
| 硬さ | ~180–240 HB | ~331–400 HB (時効処理後) |
| 強化機構 | 固溶強化 (Mo、Nb) | 析出強化 (γ”相) |
| 溶接性 | 非常に良い | 良い、溶接後の時効処理が必要 |
| 丸棒の価格比較 | 基準 | 10–25 %高い、形状により変動 |
最大のポイントは耐力の差です。時効処理した718は、室温で焼なましの625のおよそ2.5倍の強度があります。部品が荷重を受けるなら、この差だけで決まることがほとんどです。
それぞれの合金が加工コストに与える影響
どちらの合金も激しく加工硬化し、どちらも工具を消耗させますが、その価格帯が異なります。その仕組みは、形状を確定する前に理解しておく価値があります。 超合金の加工硬化をご覧ください。
焼なまし状態の625は、コーテッド超硬工具で約20〜30 m/minで切削します。粘りが強く、刃先に溶着し、剛性の高い治具が欠かせません。セラミックインサートを使えば荒加工の速度を150 m/min以上まで大きく上げられますが、それを活かせる出力と剛性を持つ機械に限られます。
固溶化処理状態の718は、625とほぼ同じように加工できます。時効処理状態の718は別の仕事です。380 HBの材料で、セラミックかCBN工具が必要になり、超硬工具を消耗させます。
そのため、図面の段階で本当の判断が必要になります。生材で加工してから時効処理するか、時効処理済みの丸棒を買って硬い状態で加工するかです。
- 加工してから時効処理。切削は安く、工具寿命も長くなります。ただし720 °Cと620 °Cの時効処理で部品が変形し、寸法変化は一般に0.1〜0.3 %です。そのため重要な形体には研削代を残し、熱処理後にもう一工程が必要になります。
- 時効処理材を買って硬い状態で加工。ひずみがなく、一工程で済み、寸法が予測しやすくなります。ただしサイクルは遅く、工具は高価で、時間単価も高くなります。
両方の状態での切削条件は Inconel 718の加工にまとめています。
重要な形体が少ない高精度部品では、切削が遅くても、時効処理材を加工するほうが総コストで有利になるのが普通です。形体の多い大型部品では、生材で加工して仕上げ工程を加えるほうが有利になるのが普通です。ニッケル合金を毎週加工している会社なら、図面を見ながら10分ほどで、お客様の部品がどちらに当たるかを判断できます。
それぞれが実際に使われる場所
625が使われる例：海底・海洋設備、化学プロセスのバルブや継手、熱交換器の部品、排煙脱硫装置、船舶の排気系、サワー環境の油田用部品、ベローズや伸縮継手。
718が使われる例：ガスタービンのディスク、ブレード、ケーシング、ロケットエンジンの部品、坑内工具、高温用の締結部品やばね、極低温構造物、化学的な環境より荷重が支配的な高圧バルブボディ。
重なる部分もあります。腐食性の配管に使う高圧バルブボディなら、どちらを選ぶ理由もありえます。答えは、肉厚を決めているのが圧力なのか、腐食代なのかによって変わります。
見積依頼を送る前に答えておくべき質問
- 支配的な荷重は機械的なものか、化学的なものか。判断のすべてがこのひとつの質問に集約されます。
- 実際の使用温度と、その継続時間は。どちらの合金も、短時間の試験と10,000時間の使用とでは挙動が異なります。
- 部品は溶接されるか。625は溶接後の時効処理なしで溶接できます。718には時効処理が必要で、その処理にはひずみが伴います。
- 材料はどの状態で納入されるべきか。単に「Inconel 718」ではなく、「AMS 5663に基づく固溶化処理および時効処理」と書いてください。状態によって、コストも加工工程も変わります。
- 材料は誰が手配するか。ミルの証明書、溶解ロットのトレーサビリティ、そして業界によっては承認済み調達先リストが、ニッケル合金では一般的です。要求事項は見積りの後ではなく、前に確認してください。
代替材について
バイヤーから、より安い合金で代用できないかと尋ねられることがあります。316L、 二相ステンレス、逆の方向なら Hastelloy C-276などです。 できる場合もあります。316Lは、腐食性の穏やかな多くの用途に、数分の一の価格で対応します。約300 °C未満の海水環境では、スーパー二相ステンレスはコストあたりの強度で625を上回ります。
この質問は、図面を変えられる早い段階で尋ねる価値があり、設計が確定した後はやめておく価値があります。プロジェクトの終盤でニッケル合金を置き換えても、見かけほどの節約になることはまれです。
まだ合金を選んでいる段階であれば、図面と使用条件をお送りください。エンジニアが読み、24営業時間以内に価格入りの見積りをお返しします。より安い材料で本当に用が足りるなら、そうお伝えします。