Alloy 718, 2.4668, UNS N07718, Inconel® 718 - Liga de níquel
Alloy 718, 2.4668, UNS N07718, Inconel® 718 de acordo com AMS 5383 e API Norma 6ACRA
| Norma | Grau | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Composição química % | ||||||||||||||||
| Fe: | Ni: | Cr: | Nb: | Mo: | Ti: | Al: | Co: | Si: | Cu: | B: | Mn: | C: | S: | P: | Observações: | |
| ASTM / AMS | Alloy 718 / UNS N07718 / Inconel 718 de acordo com AMS | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.75-5.50 | 2.8-3.3 | 0.65-1.15 | 0.2-0.8 | <1.0 | <0.35 | <0.3 | <0.006 | <0.35 | <0.08 | <0.015 | <0.015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| API 6ACRA | Alloy 718 / UNS N07718 / Inconel 718 de acordo com API 6ACRA | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.87-5.20 | 2.8-3.3 | 0.80-1.15 | 0.4-0.6 | <1.0 | <0.35 | <0.23 | <0.006 | <0.35 | <0.045 | <0.01 | <0.01 | Pb<0.001 Bi<0.00005 Ca<0.003 Mg<0.006 Se<0.0005 Nb:Nb+Ta | |
| EN | 2.4668 / NiCr19Fe19Nb5Mo3 | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.7-5.5 | 2.8-3.3 | 0.6-1.2 | 0.3-0.7 | <1.0 | <0.35 | <0.3 | 0.002-0.006 | <0.35 | 0.02-0.08 | <0.015 | <0.015 | Nb:Nb+Ta | |
| BS | BS2901 grau NA51 | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.75-5.50 | 2.8-3.3 | 0.6-1.2 | 0.2-0.8 | <1.0 | <0.35 | <0.3 | <0.006 | <0.35 | <0.08 | <0.015 | <0.015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| ISO | NW7718 / NiCr19Fe19Nb5Mo3 | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.75-5.50 | 2.8-3.3 | 0.6-1.2 | 0.2-0.8 | <1.5 | <0.4 | <0.3 | <0.006 | <0.4 | <0.08 | <0.015 | <0.015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| GOST | ChN55MTJuB / ХН55МТЮВ / ChN55MBJu / ХН55МБЮ | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.75-5.50 | 2.8-3.3 | 0.65-1.15 | 0.2-0.8 | <1.0 | <0.35 | - | - | <0.35 | <0.045 | <0.01 | <0.01 | - | |
| JIS | NCF718 | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.75-5.50 | 2.8-3.3 | 0.65-1.15 | 0.2-0.8 | - | <0.35 | <0.3 | <0.006 | <0.35 | <0.08 | <0.015 | <0.015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
| KS | NCF718 | |||||||||||||||
| Saldo | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 4.75-5.50 | 2.8-3.3 | 0.65-1.15 | 0.2-0.8 | - | <0.35 | <0.3 | <0.006 | <0.35 | <0.08 | <0.015 | <0.015 | Nb:Nb+Ta; Ni:Ni+Co | |
Alloy 718, 2.4668, UNS N07718, Inconel® 718 – descrição
A liga 718 é uma superliga Ni-Cr-Fe-Nb-Mo resistente à corrosão, ao calor e à deformação, endurecível por envelhecimento. Ao contrário de muitas outras superligas, também é bastante fácil de soldar. Esta combinação de excelente desempenho a altas temperaturas até 700 °C e facilidade de fabricação por soldagem tornou a liga 718 uma das mais, se não a mais popular superliga usada na indústria. Pode ser forjada (na maioria das vezes), fundida (raramente) ou moldada por injeção de pó.
O seu precipitado de reforço é γ'' (numa matriz fcc γ), graças à grande adição de nióbio. A característica mais significativa do γ″ é provavelmente a facilidade com que se forma a temperaturas moderadas após solução prévia por tratamento térmico ou processos de união. Devido a este comportamento, uma liga endurecida por γ″ pode ser envelhecida, após a soldadura, para produzir uma estrutura totalmente reforçada com ductilidade excecional. O endurecimento com a fase γ'‘ confere à liga 718 alta resistência à tração e propriedades de fluência-ruptura muito boas a temperaturas abaixo de 675 °C - acima dessa temperatura, γ’' converte-se em γ e δ, o que causa uma redução acentuada na resistência.
Existem duas versões principais desta liga:
- Versão feita para uso aeronáutico e militar, descrita nas normas ASTM B637 e AMS 5662-5664 e AMS 5596
- Versão feita para equipamentos de extração de petróleo e gás, descrita nas normas API 6ACRA, NACE MR0175 / ISO 15156, com um pouco menos de impurezas permitidas e um tratamento térmico significativamente diferente.
As diferenças nas propriedades e no tratamento térmico são descritas nos capítulos posteriores deste artigo. A versão NACE / API pode ser dividida em várias variantes designadas “120k”, ‘140k’ e “150k”. Elas referem-se à resistência à tração mínima permitida. Por exemplo, a liga 718 140k tem uma resistência à tração mínima de 140k psi (que é 1140 MPa em unidades métricas).
Aplicações
A liga 718 ASTM B637 / AMS 5662-5664 é mais frequentemente utilizada em componentes de aeronaves (peças de motores de turbina, peças de estruturas de aeronaves de alta velocidade, tais como rodas, baldes, espaçadores; parafusos e fixadores de alta temperatura), em turbinas a gás industriais, tanques criogénicos e engenharia nuclear.
A versão API 6ACRA, NACE MR0175 / ISO 15156 é normalmente utilizada para equipamentos de perfuração de petróleo e gás.
Alloy 718, 2.4668, UNS N07718, Inconel® 718 - propriedades físicas e mecânicas
Propriedades físicas à temperatura ambiente para barras recozidas e envelhecidas:
- Densidade: 8,19 g/cm3
- Temperatura de fusão: 1260-136 °C
- Capacidade térmica específica: 435 J/kg⋅K
- Condutividade térmica: 11,4 W/m⋅K
- Resistividade elétrica: 1218 nΩ⋅m
- Permeabilidade magnética: 1,0011
- Temperatura de Curie: -112 °C
- Temperatura de precipitação: 845 °C
Propriedades mecânicas típicas à temperatura ambiente, de acordo com várias normas e fabricantes:
Valores mais típicos de acordo com as normas AMS (para aviação, etc.):
- Limite de escoamento: >760 MPa
- Resistência à tração: >860 MPa
- Alongamento: >5%
- Dureza HB: 352
AMS 5597A Inconel 718, que é laminado a frio, recozido e envelhecido Chapas de Inconel 718:
- 0,25 mm de espessura
- Limite de escoamento: 1327 MPa
- Resistência à tração: 1189 MPa
- Alongamento: 17%
- 5,33 mm de espessura
- Limite de elasticidade: 1341 MPa
- Resistência à tração: 1103 MPa
- Alongamento: 22%
API 6ACRA alloy 718 variante 120k (para equipamentos de perfuração de petróleo/gás) - propriedades à temperatura ambiente:
- Limite de escoamento: 827-1000 MPa
- Resistência à tração: >1034 MPa
- Alongamento: >20%
- Redução da área: >35% (>25% para secções >254 mm)
- Energia de impacto KV -60 °C para secção <76 mm: >68 J
- Energia de impacto KV -60 °C para secção 76-254 mm: >47 J
- Energia de impacto KV -60 °C para secção >254 mm: >41 J
- Dureza HRC: 32-40
API 6ACRA alloy 718 variante 140k - propriedades à temperatura ambiente:
- Limite de escoamento: 965-1034 MPa
- Resistência à tração: >1138 MPa
- Alongamento: >20%
- Redução da área: >35% (>25% para secções >254 mm)
- Energia de impacto KV -60 °C para secção <76 mm: >68 J
- Energia de impacto KV -60 °C para secção 76-254 mm: >47 J
- Energia de impacto KV -60 °C para secção >254 mm: >41 J
- Dureza HRC: 34-40
Alloy AMS 5596 718 - propriedades das peças PIM (moldagem por injeção de pó):
- À temperatura ambiente:
- Limite de escoamento: >1034 MPa
- Resistência à tração: >1241 MPa
- Alongamento: 12%
- 650 °C:
- Limite de escoamento: >827 MPa
- Resistência à tração: >999 MPa
- Alongamento: 5%
- Fadiga de alto ciclo (107 ciclos)
- 425 °C: 333 MPa
- 540 °C: 54 MPa
- 650 °C: 47 MPa
Tratamento térmico influencia nas propriedades mecânicas básicas da barra Inconel 718 de 25 mm:
- Laminado a quente:
- Limite de escoamento: 896 MPa
- Resistência à tração: 448 MPa
- Alongamento: 54%
- Redução da área: 67%
- Dureza HRC: 16
- Recozido a 955 °C durante 1 hora:
- Limite de escoamento: 889 MPa
- Resistência à tração: 445 MPa
- Alongamento: 55%
- Redução da área: 61%
- Dureza HRB: 94
- AMS 5662 Inconel 718 - recozido a 955 °C durante 1 hora e envelhecido durante 18 horas (8 horas a uma temperatura de 720 °C, depois arrefecimento no forno e manutenção a 625 °C):
- Limite de escoamento: 1389 MPa
- Resistência à tração: 1207 MPa
- Alongamento: 20%
- Redução da área: 36%
- Dureza HRC: 46
- Recozido a 1065 °C durante 1 hora (de acordo com outro procedimento popular de tratamento térmico):
- Limite de escoamento: 776 MPa
- Resistência à tração: 359 MPa
- Alongamento: 64%
- Redução da área: 68%
- Dureza HRB: 87
- AMS 5664 Inconel 718 - recozido a 1065 °C por 1 hora e envelhecido por 20 horas (10 horas a 760 °C, depois resfriado no forno e mantido a 650 °C):
- Limite de escoamento: 1296 MPa
- Resistência à tração: 1048 MPa
- Alongamento: 21%
- Redução da área: 34%
- Dureza HRC: 45
Coeficiente de expansão térmica e temperatura (linear):
- -200 °C: 10,6 *10-6 m/(m*K)
- 100 °C: 13,2 *10-6 m/(m*K)
- 205 °C: 13,6 *10-6 m/(m*K)
- 315 °C: 13,9 *10-6 m/(m*K)
- 425 °C: 14,3 *10-6 m/(m*K)
- 540 °C: 14,6 *10-6 m/(m*K)
- 650 °C: 15,1 *10-6 m/(m*K)
- 760 °C: 16,0 *10-6 m/(m*K)
Módulo de elasticidade das barras laminadas a quente, recozidas e envelhecidas de Inconel 718:
- 20 °C: 200 GPa
- 40 °C: 199 GPa
- 95 °C: 196 GPa
- 150 °C: 193 GPa
- 205 °C: 190 GPa
- 260 °C: 187 GPa
- 315 °C: 184 GPa
- 370 °C: 181 GPa
- 425 °C: 178 GPa
- 480 °C: 174 GPa
- 540 °C: 171 GPa
- 595 °C: 167 GPa
- 650 °C: 163 GPa
- 705 °C: 159 GPa
- 760 °C: 154 GPa
- 815 °C: 147 GPa
- 870 °C: 139 GPa
- 925 °C: 130 GPa
- 980 °C: 120 GPa
- 1040 °C: 110 GPa
- 1095 °C: 98,6 GPa
Módulo de torção de barras laminadas a quente, recozidas e envelhecidas de Inconel 718:
- 20 °C: 77 GPa
- 40 °C: 77 GPa
- 95 °C: 76 GPa
- 150 °C: 75 GPa
- 205 °C: 74 GPa
- 260 °C: 73 GPa
- 315 °C: 72 GPa
- 370 °C: 71 GPa
- 425 °C: 70 GPa
- 480 °C: 68 GPa
- 540 °C: 67 GPa
- 595 °C: 65 GPa
- 650 °C: 63 GPa
- 705 °C: 61 GPa
- 760 °C: 59 GPa
- 815 °C: 56 GPa
- 870 °C: 52 GPa
- 925 °C: 49 GPa
- 980 °C: 45 GPa
- 1040 °C: 40 GPa
- 1095 °C: 35 GPa
Resistência à tração em temperatura elevada de barras de Inconel 718 laminadas a quente, recozidas e envelhecidas de 13 mm - valores aproximados:
- 100 °C: ~1379 MPa
- 200 °C: ~1345 MPa
- 300 °C: ~1338 MPa
- 400 °C: ~1324 MPa
- 500 °C: ~1276 MPa
- 600 °C: ~1242 MPa
- 650 °C: ~1207 MPa
- 700 °C: ~904 MPa
Limite de escoamento a temperaturas elevadas de barras de Inconel 718 com 13 mm de diâmetro, laminadas a quente, recozidas e envelhecidas - valores aproximados:
- 100 °C: ~1207 MPa
- 200 °C: ~1138 MPa
- 300 °C: ~1104 MPa
- 400 °C: ~1090 MPa
- 500 °C: ~1069 MPa
- 600 °C: ~1055 MPa
- 650 °C: ~1000 MPa
- 700 °C: ~897 MPa
Vida útil à ruptura por tensão de barras de Inconel 718 com 16 mm de diâmetro laminadas a quente, recozidas (980 °C, 1 h) e envelhecidas (720 °C por 8 h, depois mantidas a 620 °C por um tempo total de envelhecimento de 18 h) - valores aproximados:
- Temperatura 650 °C:
- Duração 100 h: ~724 MPa
- Duração 1000 h: ~580 MPa
- Temperatura 760 °C:
- Duração 1000 h: ~518 MPa
- Duração 10.000 h: ~345 MPa
Resistência à fadiga com feixe rotativo de barra Inconel 718 laminada a quente, recozida e envelhecida:
- 105 ciclos:
- 20 °C: 910 MPa
- 315 °C: 793 MPa
- 540 °C: 765 MPa
- 650 °C: 690 MPa
- 106 ciclos:
- 20 °C: 696 MPa
- 315 °C: 758 MPa
- 540 °C: 703 MPa
- 650 °C: 648 MPa
- 107 ciclos:
- 20 °C: 634 MPa
- 315 °C: 758 MPa
- 540 °C: 655 MPa
- 650 °C: 607 MPa
- 108 ciclos:
- 20 °C: 621 MPa
- 315 °C: 758 MPa
- 540 °C: 621 MPa
- 650 °C: 496 MPa
Comportamento à corrosão
A liga 718 tem boa a excelente resistência a ácidos orgânicos, álcalis, sais e água do mar; resistência razoável a ácidos sulfúrico, clorídrico, fluorídrico, fosfórico e nítrico; boa a excelente resistência à oxidação em altas temperaturas, carburação, nitretação e sais fundidos; e resistência razoável à sulfidação.
Sulfureto de hidrogénio H2S - resistência razoável. Num teste simulado em poço de gás ácido, a liga 718 cedeu à corrosão sob tensão a 135 °C. A liga 725 é uma escolha muito melhor para este ambiente.
Ambientes halogenados - resistência razoável. Os seguintes ambientes causam corrosão sob tensão:
- Ebulção (155 °C) 42% MgCl2
- 1% HCl, 205 °C
- HAc +Cl– + H2S, 205 °C
- 25% NaCl, 205 °C
Água quente - a liga é suscetível a corrosão sob tensão intergranular em água de alta pureza desareada a 300-350 °C.
Soldabilidade
A liga tem características de soldagem excepcionais, sendo uma das superligas à base de níquel mais soldáveis. É quase totalmente resistente a trincas pós-soldagem. Isso se deve ao seu precipitado primário, o γ″, que precipita a uma taxa muito mais lenta do que o γ'. Isso permite que a liga 718 seja aquecida até a faixa de temperatura da solução sem sofrer envelhecimento e as trincas por deformação resultantes.
São necessários 10.000 minutos de exposição a uma temperatura de ~900 °C para que a liga 718 apresente fissuras na zona de influência do calor (HAZ) - enquanto que para a Waspaloy são necessários apenas 5 minutos!
A liga pertence ao grupo 43 de acordo com a ISO 15608.
Seleção de consumíveis de soldagem:
- Metais de adição: ERNiFeCr-2
Também é possível soldar com ERNiCr-3, mas isso reduz as propriedades de tração em cerca de um terço.
Temperaturas de brasagem de 1010 °C ou acima resultam em crescimento de grãos e uma diminuição correspondente nas propriedades de ruptura por tensão, que não podem ser recuperadas por tratamento térmico subsequente. A literatura descreve que a brasagem a vácuo a 10-4 torr em um forno a vácuo de parede fria proporcionou os melhores resultados na brasagem de componentes difusores de ar de liga 718 para motores de turbina aeroespaciais. Antes da brasagem, todas as superfícies de união foram niqueladas com 0,015 mm de espessura, de acordo com a norma AMS 2424. Foi pré-colocada uma fita de metal de adição para brasagem BNi-2 de 0,11 mm e, após a montagem, foi aplicada uma pasta de brasagem adicional de metal de adição BNi-2 em todas as juntas.
Tratamento térmico, trabalho e usinagem
Pressões de conformação a quente:
- 870 °C: 437 MPa
- 1040 °C: 385 MPa
- 1095 °C: 333 MPa
- 1150 °C: 283 MPa
Forjamento - a liga oferece uma resistência considerável à deformação durante o forjamento. Deve ser forjada na faixa de 900 a 1120 °C, sendo que o forjamento pesado requer temperaturas mais altas. No aquecimento para forjamento, o material deve ser levado à temperatura, deixado em repouso por um curto período de tempo para garantir a uniformidade e retirado. Na última operação, o metal deve ser trabalhado uniformemente com uma temperatura gradualmente decrescente, terminando com uma ligeira redução abaixo de 955 °C. Deve ser feita uma redução uniforme para evitar a estrutura de grão duplex. Devem ser utilizadas reduções finais de 20% no mínimo para trabalhos em matriz aberta e 10% no mínimo para trabalhos em matriz fechada. As peças devem geralmente ser arrefecidas ao ar após o forjamento.
Existem vários tratamentos térmicos para a liga 718. Um tratamento térmico popular é descrito na AMS 5662. Permite que a peça tratada atinja a vida útil ideal em termos de resistência à ruptura por tensão, vida útil em termos de resistência à ruptura por entalhe, ductilidade à ruptura e resistência à tração. O procedimento:
- Recozimento: 925-1010 °C; 1 h
- Arrefecimento ao ar
- Endurecimento por envelhecimento: 620 °C; 8 h
- Resfriamento do forno a 650 °C
- Manter a 650 °C até que o tempo do forno para todo o ciclo de endurecimento por envelhecimento seja igual a 18 h.
- Arrefecimento ao ar
Outro tratamento térmico popular é descrito na norma AMS 5664. É preferível em aplicações com resistência à tração limitada, pois promove a melhor ductilidade transversal em secções pesadas, resistência ao impacto e resistência à tração com entalhe a baixa temperatura, ao custo da fragilidade do entalhe na ruptura por tensão. O procedimento é o seguinte:
- Recozimento: 1035-1065 °C; 1 h
- Arrefecimento ao ar
- Envelhecimento: 760 °C; 10 h
- Arrefecimento do forno até 650 °C
- Manter a 650 °C até que o tempo total do forno para todo o ciclo de envelhecimento seja igual a 20 h.
- Arrefecimento ao ar
A NACE MR0175 / ISO 15156-3 descreve o seguinte tratamento térmico para as melhores aplicações de gás ácido (equipamento de perfuração de petróleo/gás):
- Recozimento: 1010 °C; 2 h
- Tempera em água
- Envelhecimento: 780-800 °C; 6-8 h
- Arrefecimento ao ar
A literatura também descreve o seguinte tratamento térmico para a liga 718 fundida:
- Solução: 1095 °C; 1 h
- Arrefecimento ao ar
- Recozimento: 955 °C; 1 h
- Arrefecimento ao ar
- Endurecimento por envelhecimento: 720 °C; 8 h
- Arrefecimento do forno até 620 °C
- Manter a 620 °C até que o tempo total do ciclo de endurecimento por envelhecimento seja igual a 16 h.
- Arrefecimento ao ar
Observe que a duração do recozimento de 1 h refere-se ao recozimento contínuo. O recozimento em lote deve continuar até 3 h.
Em muitas aplicações críticas, não é possível obter as propriedades finais desejadas através do tratamento térmico se a operação de trabalho a quente não tiver sido realizada sob parâmetros controlados de temperatura e deformação. O processamento termomecânico permite um maior controlo sobre a microestrutura e a distribuição das fases. O envelhecimento direto do Inconel 718 é um exemplo de liga processada termomecanicamente para obter parâmetros precisos para aplicações como discos de turbina. O procedimento: o precipitado secundário δ é produzido primeiro por um tratamento térmico apropriado (8h a 900 °C), seguido de trabalho a cerca de 950 °C, abaixo do solvus η. O trabalho final é realizado abaixo da temperatura de recristalização, e a liga é recristalizada abaixo do solvus η. Então, finalmente, a liga é envelhecida de acordo com os procedimentos padrão.
Usinagem - grupo D-2, o que significa que é muito difícil de usinar. Faça a usinagem de desbaste na condição de recozimento em solução e, em seguida, faça a usinagem de acabamento após o envelhecimento. Na usinagem de desbaste, considere a contração de tamanho de até cerca de 0,07%, que ocorre durante o envelhecimento. Parâmetros de torneamento recomendados usando carboneto revestido:
- Desbaste na condição de recozimento:
- Profundidade de corte: 6,35 mm
- Avanço: 0,25 mm/rev
- Velocidade de corte: 244 m/min
- Acabamento em estado envelhecido:
- Profundidade de corte: 1,02 mm
- Avanço: 0,13 mm/rev
- Velocidade de corte: 35 m/min
Parâmetros de torneamento recomendados usando aço rápido:
- Desbaste em estado recozido:
- Profundidade de corte: 6,35 mm
- Avanço: 0,25 mm/rev
- Velocidade de corte: 5 m/min
- Acabamento em condições envelhecidas:
- Profundidade de corte: 1,52 mm
- Avanço: 0,10 mm/rev
- Velocidade de corte: 5 m/min
Furação helicoidal com brocas de aço rápido parâmetros recomendados:
- Condições recozidas:
- Diâmetro da broca: 9,5-11 mm
- Avanço: 0,10-0,18 mm/rev
- Velocidade de corte: 3-4 m/min
- Em condições envelhecidas:
- Profundidade de corte: 13-17 mm
- Avanço: 0,15-0,25 mm/rev
- Velocidade de corte: 2-3 m/min
Fundição - formas complexas e grandes podem ser obtidas por fundição por cera perdida.
Nós fornecemos essa liga de aço como:
- Barras, hastes e peças forjadas de acordo com ASTM B637, AMS 5662, AMS 5663, AMS 5664
- Barras, hastes e peças forjadas de acordo com API 6ACRA, NACE MR 0175, ISO 15156
- Chapas e placas de acordo com as normas ASTM B 670, AMS 5596, AMS 5597
- Tubos sem costura de acordo com as normas AMS 5589, AMS 5590
- Fio de soldadura de acordo com a norma AMS 5832
Substitutos, equivalentes e outras designações do grau
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