인코넬 625와 718: 부품에 실제로 필요한 합금은
둘 다 니켈-크롬 초합금입니다. 둘 다 비쌉니다. 둘 다 가공하기 몹시 까다롭습니다. 하지만 해결하는 문제가 다르며, 잘못 고르면 일찍 고장 나는 부품이나 그렇게까지 클 필요가 없었던 청구서로 드러납니다.
요약
인코넬 625 는 고용 강화 합금입니다. 강도가 니켈 기지에 녹아 있는 원소에서 나오므로, 처음부터 강하고 그 상태가 유지됩니다. 열처리도 시효 사이클도 필요 없고, 용접성이 뛰어납니다. 부식에 강한 합금입니다. 해수, 산, 사워 가스, 배기가스.
인코넬 718 은 석출 경화 합금입니다. 시효 사이클 중에 감마 더블 프라임 석출물이 생겨 항복 강도가 약 두 배가 됩니다. 강도를 위한 합금입니다. 터빈 디스크, 체결 부품, 약 650 °C까지의 고하중 구조물.
부품이 화학적 환경을 견뎌야 한다면 625를, 하중을 견뎌야 한다면 718을 보십시오.
물성 비교
| 물성 | 인코넬 625 | 인코넬 718 |
|---|---|---|
| 공급 상태 | 어닐링 | 용체화 처리, 또는 용체화 + 시효 |
| 항복 강도, 상온 | ~415 MPa | ~1,035 MPa (시효) |
| 인장 강도 | ~830 MPa | ~1,275 MPa (시효) |
| 실용 온도 상한 | ~980 °C (산화), ~650 °C (하중) | 하중 하에서 ~650 °C |
| 경도 | ~180–240 HB | ~331–400 HB (시효) |
| 강화 기구 | 고용 강화 (Mo, Nb) | 석출 강화 (감마 더블 프라임) |
| 용접성 | 매우 우수 | 양호, 용접 후 시효 필요 |
| 상대 봉재 가격 | 기준 | 10–25 % 높음, 형태에 따라 다름 |
핵심은 항복 강도 차이입니다. 상온에서 시효 처리한 718은 어닐링한 625보다 약 2.5배 강합니다. 하중을 받는 부품이라면 대개 이 차이만으로 결정됩니다.
각 합금이 가공 비용에 미치는 영향
두 합금 모두 가공경화가 심하고 공구를 망가뜨리지만, 그 비용 수준이 다릅니다. 그 원리는 형상을 확정하기 전에 이해해 둘 가치가 있습니다. 초합금의 가공경화를 참고하십시오.
어닐링 상태의 625 는 코팅 초경 공구로 약 20–30 m/min에서 절삭합니다. 끈적이고, 날 끝에 구성인선이 생기며, 강성 있는 고정이 필요합니다. 세라믹 인서트를 쓰면 황삭 속도를 훨씬 높여 150 m/min 이상까지 올릴 수 있지만, 이를 활용할 마력과 강성을 갖춘 설비에서만 가능합니다.
용체화 처리 상태의 718 은 625와 비슷하게 가공됩니다. 시효 처리 상태의 718 은 전혀 다른 작업입니다. 380 HB 소재로, 세라믹이나 CBN 공구가 필요하고 초경 공구는 금방 닳습니다.
그래서 도면 단계에서 실제로 결정해야 할 것이 생깁니다. 연한 상태에서 가공한 뒤 시효 처리할지, 시효 처리된 봉재를 사서 경화 상태로 가공할지입니다.
- 가공 후 시효 처리. 절삭이 싸고 공구 수명이 깁니다. 하지만 720 °C와 620 °C의 시효 사이클에서 부품이 움직입니다. 일반적으로 0.1–0.3 %의 치수 변화가 생기므로, 중요 형상에는 연삭 여유를 남기고 열처리 후 2차 가공을 해야 합니다.
- 시효재 구매 후 경화 상태 가공. 변형이 없고, 공정이 하나이며, 치수를 예측하기 쉽습니다. 하지만 사이클이 느리고, 공구가 비싸며, 시간당 단가가 높습니다.
두 상태의 가공 조건 전체는 Inconel 718 가공에 정리했습니다.
중요 형상이 적고 공차가 엄격한 부품이라면, 절삭은 느려도 시효재를 가공하는 쪽이 총비용에서 대개 유리합니다. 형상이 많은 대형 부품이라면 연한 상태 가공과 마무리 공정 조합이 대개 유리합니다. 니켈 합금을 매주 가공하는 업체라면 도면을 앞에 두고 10분 정도면 부품이 어느 쪽인지 알려줄 수 있습니다.
실제로 쓰이는 곳
625가 쓰이는 곳: 해저 및 해양 설비, 화학 공정 밸브와 배관 부품, 열교환기 부품, 배연 탈황 설비, 선박 배기 계통, 사워 서비스 유전 부품, 벨로즈와 신축 이음.
718이 쓰이는 곳: 가스 터빈 디스크, 블레이드, 케이싱, 로켓 엔진 부품, 다운홀 툴, 고온용 체결 부품과 스프링, 극저온 구조물, 화학적 환경보다 하중이 지배하는 고압 밸브 바디.
겹치는 영역도 있습니다. 부식성 라인의 고압 밸브 바디라면 어느 쪽이든 타당할 수 있으며, 답은 벽 두께가 압력으로 정해지는지 부식 여유로 정해지는지에 달려 있습니다.
견적 요청 전에 답해 둘 질문
- 지배적인 하중이 기계적입니까, 화학적입니까? 이 질문 하나에 결정 전체가 담겨 있습니다.
- 실제 사용 온도는 몇 도이고, 얼마나 오래 유지됩니까? 두 합금 모두 10,000시간 동안의 거동은 짧은 시험에서와 다릅니다.
- 부품을 용접합니까? 625는 용접 후 시효 사이클 없이 용접됩니다. 718은 시효 사이클이 필요하며, 그 사이클이 변형을 동반합니다.
- 소재를 어떤 상태로 받아야 합니까? 그냥 “Inconel 718”이 아니라 “AMS 5663에 따른 용체화 및 시효 처리”라고 적으십시오. 상태에 따라 비용과 공정 경로가 모두 달라집니다.
- 소재는 누가 공급합니까? 니켈 합금에서는 제강소 인증, 히트 로트 추적성, 그리고 일부 산업에서는 승인 공급원 목록이 일반적입니다. 요건은 견적 후가 아니라 견적 전에 확인하십시오.
대체 소재에 대하여
더 저렴한 합금으로 충분하지 않은지 묻는 구매자도 있습니다. 316L이나 듀플렉스 스테인리스, 반대 방향으로는 하스텔로이 C-276 같은 경우입니다. 충분한 경우도 있습니다. 316L은 약한 부식 환경의 상당 부분을 몇 분의 일 가격으로 감당하고, 슈퍼 듀플렉스는 약 300 °C 이하의 해수 환경에서 가격 대비 강도가 625보다 좋습니다.
이 질문은 도면을 바꿀 수 있는 초기에 할 가치가 있고, 설계가 확정된 뒤에는 접어 두는 편이 낫습니다. 프로젝트 후반에 니켈 합금을 대체하는 것은 보기만큼 절감이 되는 경우가 드뭅니다.
아직 합금을 고르는 중이라면 도면과 사용 조건을 보내주십시오. 엔지니어가 읽고 영업시간 기준 24시간 이내에 가격이 포함된 견적을 드리며, 더 저렴한 소재로도 정말 충분하다면 그렇게 말씀드리겠습니다.