Inconel 625 czy 718: którego naprawdę potrzebuje Państwa część
Oba to nadstopy niklowo-chromowe. Oba są drogie. Oba są koszmarne w obróbce. Ale rozwiązują różne problemy, a wybór niewłaściwego objawia się albo częścią, która zawodzi zbyt wcześnie, albo fakturą wyższą, niż było trzeba.
Wersja skrócona
Inconel 625 to stop umacniany roztworowo. Jego wytrzymałość pochodzi z tego, co jest rozpuszczone w osnowie niklowej, więc materiał przychodzi mocny i taki pozostaje: bez obróbki cieplnej, bez cyklu starzenia, znakomicie się spawa. To stop antykorozyjny: woda morska, kwasy, gaz kwaśny, spaliny.
Inconel 718 jest umacniany wydzieleniowo. Wydzielenia gamma bis (gamma double-prime) powstają podczas cyklu starzenia i z grubsza podwajają granicę plastyczności. To stop wytrzymałościowy: tarcze turbin, łączniki, wysoko obciążone konstrukcje do około 650 °C.
Jeśli część musi przetrwać chemię, proszę patrzeć na 625. Jeśli musi przetrwać obciążenie, na 718.
Właściwości obok siebie
| Właściwość | Inconel 625 | Inconel 718 |
|---|---|---|
| Stan dostawy | Wyżarzony | Przesycony lub przesycony i starzony |
| Granica plastyczności, temp. pokojowa | ~415 MPa | ~1,035 MPa (starzony) |
| Wytrzymałość na rozciąganie | ~830 MPa | ~1,275 MPa (starzony) |
| Użyteczny pułap temperatury | ~980 °C (utlenianie), ~650 °C (obciążenie) | ~650 °C pod obciążeniem |
| Twardość | ~180–240 HB | ~331–400 HB (starzony) |
| Umocnienie | Roztworowe (Mo, Nb) | Wydzieleniowe (gamma double-prime) |
| Spawalność | Doskonała | Dobra, ze starzeniem po spawaniu |
| Względny koszt pręta | Punkt odniesienia | 10–25 % wyższy, zależnie od postaci |
Różnica w granicy plastyczności jest tu najważniejsza. Starzony 718 jest w temperaturze pokojowej mniej więcej dwa i pół raza mocniejszy niż wyżarzony 625. Jeśli część jest nośna, ta różnica zwykle sama rozstrzyga.
Jak każdy ze stopów wpływa na koszt obróbki
Oba stopy silnie się umacniają przy obróbce i oba niszczą narzędzia, ale przy różnych poziomach cen. Mechanizm warto zrozumieć, zanim zamrozi się geometrię, zob. umocnienie odkształceniowe w nadstopach.
625 w stanie wyżarzonym skrawa się z prędkością około 20–30 m/min narzędziem z węglika powlekanego. Jest lepki, narasta na krawędzi i wymaga sztywnego mocowania. Płytki ceramiczne podnoszą prędkości zgrubne znacznie wyżej, 150 m/min i więcej, ale tylko na maszynie o mocy i sztywności wystarczających, by z nich skorzystać.
718 w stanie przesyconym obrabia się mniej więcej jak 625. 718 w stanie starzonym to inna praca: materiał 380 HB wymaga narzędzi ceramicznych lub CBN i pożera węglik.
Daje to realną decyzję na rysunku: obrabiać na miękko, a potem starzyć, czy kupić pręt starzony i obrabiać na twardo.
- Obróbka, potem starzenie. Tańsze skrawanie, dłuższa trwałość narzędzi. Ale cykl starzenia w 720 °C i 620 °C przesuwa część, zwykle zmiana wymiarów to 0.1–0.3 %, więc krytyczne elementy wymagają naddatku na szlifowanie i drugiej operacji po obróbce cieplnej.
- Zakup starzonego, obróbka na twardo. Bez odkształceń, jedna operacja, wymiary przewidywalne. Ale wolniejsze cykle, drogie narzędzia i wyższa stawka godzinowa.
Pełne parametry obu stanów znajdują się w obróbce Inconelu 718.
Dla części o ścisłych tolerancjach i niewielu krytycznych elementach obróbka materiału starzonego zwykle wygrywa kosztem całkowitym, mimo wolniejszego skrawania. Dla dużych części z wieloma elementami zwykle wygrywa obróbka na miękko plus operacja wykańczająca. Zakład, który obrabia stopy niklu co tydzień, powie Państwu, po której stronie leży Państwa część, w jakieś dziesięć minut z rysunkiem przed sobą.
Gdzie każdy z nich faktycznie się stosuje
625 spotyka się w: osprzęcie podmorskim i offshore, zaworach i złączkach procesów chemicznych, elementach wymienników ciepła, odsiarczaniu spalin, wydechach morskich, częściach pól naftowych w środowisku gazu kwaśnego, mieszkach i kompensatorach.
718 spotyka się w: tarczach, łopatkach i kadłubach turbin gazowych, elementach silników rakietowych, narzędziach wiertniczych, łącznikach i sprężynach wysokotemperaturowych, konstrukcjach kriogenicznych, korpusach zaworów wysokociśnieniowych, gdzie rządzi obciążenie, a nie chemia.
Jest część wspólna. Korpus zaworu wysokociśnieniowego w agresywnej linii może uzasadniać oba, a odpowiedź zależy od tego, czy grubość ścianki wyznacza ciśnienie, czy naddatek korozyjny.
Pytania warte odpowiedzi przed wysłaniem zapytania
- Czy obciążenie decydujące jest mechaniczne czy chemiczne? To cała decyzja w jednym pytaniu.
- Jaka jest rzeczywista temperatura pracy i jak długo? Oba stopy zachowują się inaczej po 10,000 godzin niż w krótkim teście.
- Czy część będzie spawana? 625 spawa się bez cyklu starzenia po spawaniu. 718 go wymaga, a cykl wnosi odkształcenia.
- W jakim stanie ma przyjść materiał? Proszę napisać „przesycony i starzony wg AMS 5663”, a nie tylko „Inconel 718”. Stan zmienia zarówno koszt, jak i ścieżkę procesu.
- Kto dostarcza materiał? Świadectwo huty, identyfikowalność partii wytopu, a w niektórych branżach listy zatwierdzonych źródeł to normalna sprawa przy stopach niklu. Wymagania proszę potwierdzić przed wyceną, nie po niej.
Uwaga o zamiennikach
Kupujący czasem pytają, czy tańszy stop wystarczy: 316L, stal duplex lub w drugą stronę Hastelloy C-276. Czasem tak. 316L radzi sobie w wielu łagodnie korozyjnych zastosowaniach za ułamek ceny, a super duplex wygrywa z 625 stosunkiem wytrzymałości do ceny w wodzie morskiej poniżej około 300 °C.
To pytanie warto zadać wcześnie, gdy może zmienić rysunek, i warto je porzucić, gdy konstrukcja jest zamrożona. Podmiana stopu niklu późno w programie rzadko jest oszczędnością, na jaką wygląda.
Jeśli wciąż wybierają Państwo między stopami, proszę przesłać rysunek i warunki pracy. Powiemy, co chcieliby wiedzieć zakłady wyceniające część, a jeśli tańszy materiał naprawdę wystarczy, powiemy to otwarcie.