Inconel 625 или 718: какой сплав на самом деле нужен Вашей детали

Оба сплава никель-хромовые жаропрочные. Оба дорогие. Оба крайне неприятны в обработке. Но они решают разные задачи, и неверный выбор проявляется либо в детали, которая выходит из строя раньше срока, либо в счёте, который мог бы быть гораздо меньше.

Коротко

Inconel 625 упрочняется твёрдым раствором. Его прочность обеспечивают элементы, растворённые в никелевой матрице, поэтому он поступает прочным и таким остаётся: не нужны ни термообработка, ни старение, свариваемость отличная. Это коррозионный сплав: морская вода, кислоты, сероводородсодержащий газ, дымовые газы.

Inconel 718 дисперсионно-твердеющий. При старении образуются выделения гамма-два-штрих фазы, которые примерно вдвое повышают предел текучести. Это сплав для прочности: диски турбин, крепёж, высоконагруженные конструкции до температуры около 650 °C.

Если деталь должна выдерживать химическую среду, смотрите на 625. Если нагрузку, смотрите на 718.

Свойства рядом

Свойство	Inconel 625	Inconel 718
Состояние поставки	Отожжённое	Закалка на твёрдый раствор или закалка + старение
Предел текучести при комнатной температуре	~415 МПа	~1 035 МПа (после старения)
Предел прочности	~830 МПа	~1 275 МПа (после старения)
Практический температурный предел	~980 °C (окисление), ~650 °C (под нагрузкой)	~650 °C под нагрузкой
Твёрдость	~180–240 HB	~331–400 HB (после старения)
Упрочнение	Твёрдый раствор (Mo, Nb)	Дисперсионное (гамма-два-штрих фаза)
Свариваемость	Отличная	Хорошая, со старением после сварки
Относительная стоимость прутка	Базовая	На 10–25 % выше, зависит от формы

Главное здесь разница в пределе текучести. Состаренный 718 при комнатной температуре примерно в два с половиной раза прочнее отожжённого 625. Если деталь несёт нагрузку, одна эта разница обычно всё и решает.

Как каждый сплав влияет на стоимость обработки

Оба сплава сильно наклёпываются и оба уничтожают инструмент, но обходится это по-разному. Механизм этого стоит понять до того, как Вы окончательно утвердите геометрию: наклёп в жаропрочных сплавах.

625 в отожжённом состоянии обрабатывается при скорости около 20–30 м/мин твердосплавным инструментом с покрытием. Он вязкий, налипает на кромку и требует жёсткого закрепления. Керамические пластины позволяют поднять скорость черновой обработки намного выше, до 150 м/мин и более, но только на станке с достаточной мощностью и жёсткостью.

718 после закалки на твёрдый раствор обрабатывается примерно как 625. 718 после старения это совсем другая работа: материал 380 HB, которому нужен керамический инструмент или инструмент из CBN и который съедает твёрдый сплав.

Отсюда реальный выбор, который делается на чертеже: обработать в мягком состоянии и затем состарить или купить состаренный пруток и обрабатывать в твёрдом состоянии.

• Обработка, затем старение. Резание дешевле, стойкость инструмента выше. Но цикл старения при 720 °C и 620 °C ведёт деталь, обычно изменение размеров составляет 0,1–0,3 %, поэтому на критичных элементах нужно оставить припуск под шлифование и выполнить вторую операцию после термообработки.
• Покупка состаренного материала, обработка в твёрдом состоянии. Никаких деформаций, одна операция, предсказуемые размеры. Но циклы дольше, инструмент дороже и часовая ставка выше.

Полные режимы для обоих состояний приведены в статье обработка Inconel 718.

Для деталей с жёсткими допусками и небольшим числом критичных элементов обработка состаренного материала обычно выигрывает по общей стоимости, хотя резание идёт медленнее. Для крупных деталей со многими элементами обычно выигрывает мягкая обработка плюс финишная операция. Цех, который обрабатывает никелевые сплавы каждую неделю, по чертежу скажет Вам минут за десять, к какому варианту относится Ваша деталь.

Где каждый сплав применяется на практике

625 встречается в: подводном и шельфовом оборудовании, арматуре и фитингах химических производств, деталях теплообменников, установках сероочистки дымовых газов, судовых выхлопных системах, нефтепромысловых деталях для сероводородных сред, сильфонах и компенсаторах.

718 встречается в: дисках, лопатках и корпусах газовых турбин, деталях ракетных двигателей, скважинном инструменте, высокотемпературном крепеже и пружинах, криогенных конструкциях, корпусах клапанов высокого давления, где определяющим фактором является нагрузка, а не химическая среда.

Области пересекаются. Корпус клапана высокого давления на агрессивной линии может оправдать любой из них, и ответ зависит от того, определяется ли толщина стенки давлением или припуском на коррозию.

Вопросы, на которые стоит ответить до отправки запроса

1. Что определяет работу детали: механическая нагрузка или химическая среда? В этом одном вопросе весь выбор.
2. Какова фактическая рабочая температура и как долго? Оба сплава ведут себя за 10 000 часов иначе, чем в коротком испытании.
3. Сваривается ли деталь? 625 сваривается без старения после сварки. 718 его требует, а цикл старения приносит с собой деформации.
4. В каком состоянии должен поступить материал? Пишите «закалка на твёрдый раствор и старение по AMS 5663», а не просто «Inconel 718». Состояние меняет и стоимость, и технологический маршрут.
5. Кто поставляет материал? Сертификаты завода, прослеживаемость до плавки, а в некоторых отраслях и списки одобренных источников для никелевых сплавов являются обычным делом. Уточните требования до расчёта, а не после.

О замене материала

Покупатели иногда спрашивают, подойдёт ли более дешёвый сплав: 316L, дуплексная нержавеющая сталь или, наоборот, Hastelloy C-276. Иногда да. 316L справляется со многими слабоагрессивными средами за малую долю цены, а супердуплекс превосходит 625 по соотношению прочности и цены в морской воде при температуре ниже примерно 300 °C.

Этот вопрос стоит задать рано, когда он ещё может изменить чертёж, и оставить, когда конструкция утверждена. Поздняя замена никелевого сплава в программе редко даёт ту экономию, которую обещает.

Если Вы ещё выбираете между сплавами, пришлите нам чертёж и условия эксплуатации. Инженер ответит в течение 24 рабочих часов предложением с ценой, а если более дешёвый материал действительно справится, скажет и это.