Инконель (англ. Inconel) — семейство[1] аустенитных никель-хромовых жаропрочных сплавов. Зарегистрированный торговый знак компании Special Metals Corporation[англ.][2]. Инконель обычно применяется в разнообразном оборудовании, работающем при высоких температурах или в химически агрессивных средах. Часто название сокращают до «Inco» (иногда «Iconel»). Поскольку название запатентовано, другие фирмы выпускают аналоги сплава с разнообразными названиями, так, для Inconel 625 аналогами являются: Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 и Nicrofer 6020.[3]
| Инконель | |
|---|---|
 металл серого цвета | |
| Химический состав | |
|
 Al до 1,15 % |
|
| Тип сплава | |
| Семейство аустенитных никель-хром базированных жаропрочных сплавов | |
| Механические свойства | |
|
Большая склонность к наклёпу, плохо свариваются |
|
| Физические свойства | |
| Коррозионная стойкость | высокая |
| Маркировка | |
| Inconel 600, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Инконель X-750, Inconel 751, Inconel 939 | |
| Аналоги | |
| Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 и Nicrofer 6020 | |
| Применение | |
| Изготавливают элементы газотурбинных двигателей, компрессоры, химические аппараты, пароперегреватели. Как напыление для защиты химических аппаратов. | |
| Торговые марки | |
| Inconel™ | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Свойства
правитьСплавы Инконель стойки к окислению и коррозии. При нагреве Инконеля на его поверхности образуется тонкая устойчивая пассивирующая окисная плёнка, предохраняющая поверхность от дальнейшего разрушения. Инконель сохраняет прочность в широком промежутке температур, поэтому подходит для тех применений, для которых не подходят алюминий или сталь.
Механическая обработка
правитьИнконель сложен в обработке из-за склонности к наклёпу. Поэтому такие сплавы, как Инконель 718, обрабатывают глубоким, но медленным резанием с использованием твердосплавного инструмента.
Сварка
правитьБольшинство сплавов Инконель плохо сваривается из-за растрескивания и микроструктурного разделения легирующих элементов, хотя есть сплавы, которые свариваются хорошо.
Сплавы из семейства Инконель
править- Inconel 600
- Inconel 625: кислотостойкий, хорошая свариваемость
- Inconel 690: низкое содержание кобальта для атомной промышленности (для уменьшения образования кобальта-60)
- Inconel 718: хорошая свариваемость
- Inconel X-750
- Inconel 751: повышенное содержания алюминия для повышения стойкости при высоких температурах
- Inconel MA758: дисперсноупрочненный, повышенная жаропрочность [4]
- Inconel 939: хорошая свариваемость
Химический состав сплавов
правитьСплавы семейства сильно различаются по композициям, но во всех доминирует никель, второй элемент — хром.
| Inconel | Элемент (масс %) | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni | Cr | Fe | Mo | Nb | Co | Mn | Cu | Al | Ti | Si | C | S | P | B | |
| 600[5] | 72,0 | 14,0-17,0 | 6,0-10,0 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 0,15 | 0,015 | |||||||
| 625[6] | 58,0 | 20,0-23,0 | 5,0 | 8,0-10,0 | 3,15-4,15 | 1,0 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,1 | 0,015 | 0,015 | ||
| 718[7] | 50,0-55,0 | 17,0-21,0 | balance | 2,8-3,3 | 4,75-5,5 | 1,0 | 0,35 | 0,2-0,8 | 0.2-0.8 | 0,65-1,15 | 0,35 | 0,08 | 0,015 | 0,015 | 0,006 |
В состав супер-сплава INCONEL MA758 входит также Y (в виде оксида иттрия):
| Inconel | Элемент (масс %) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni | Cr | Fe | Cu | Al | Ti | C | Zn | Y (в виде оксида иттрия) | ||
| MA758[8][9] | 62,7±0,4 | 29,5±0,4 | 0,8±0,06 | 4,6±0,09 | 0,3 | 0,5 | 0,05 | 2,03±0,07 | 0,5±0,03 | |
Применение
правитьИнконель часто используется в экстремальных условиях — в газотурбинных двигателях, компрессорах, химических аппаратах, пароперегревателях. Инконель наносят как защитное покрытие аппаратов химической промышленности с помощью высокоскоростного газопламенного напыления. Об использовании инконеля в производстве своего автомобиля Nemesis объявила американская компания Trion Supercars.
Сплавы
правитьИнконель MA758
правитьСуперсплав MA758 на основе системы Ni-Cr-Fe получают механическим легированием[10] дисперсными наночастицами оксида иттрия Y2O3.[4]
Инконель 52, Инконель 52MSS
правитьСплавы Inconel 52 и Inconel 52MSS на основе системы Ni-Cr-Fe используется в качестве сварочных материалов для сварки изделий из Inconel 690, а также разнородных соединений из сплавов семейства Inconel и Incoloy с углеродистыми, низколегированными и нержавеющими сталями. Позволяют получить высокопрочные соединения устойчивые к радиационной и химической коррозии [11]
Инконель 690
правитьХарактеризуется превосходной устойчивостью к различным агрессивным средам и высоким температурам. Повышенное содержание хрома обеспечивает высокую стойкость к окисляющим кислотам (в особенности к азотной и плавиковой), солям, а также стойкость к сероводородной коррозии при высоких температурах. Кроме того, данный сплав устойчив к межкристаллитной коррозии и межкристаллитному коррозионному растрескиванию, обладает высокой радиационной стойкостью и устойчивостью к радиационной коррозии. Помимо высокой коррозионной стойкости этот сплав характеризуется жаропрочностью и идеальными технологическими характеристиками. Это делает его оптимальным материалом для производства теплообменных трубок парогенераторов реакторов АЭС [11].
Инконель 718
править| Элемент | % | |
|---|---|---|
| Ni[12] | 52,50 |
 |
| Cr | 19,00 | |
| Mo | 3,00 | |
| Al | 0,50 | |
| Ti | 0,90 | |
| Nb | 5,10 | |
| C | <0,08 | |
| B | <0.06 | |
| Fe остальное | 18,86 |
Жаропрочный сплав, предназначен для работы при температурах до 700 °C, один из наиболее распространённых сплавов семейства Инконель. Разработан и запатентован (патент США № 3046108 от 24.07.1962), автор Айзелштайн (Eiselstein)[13]. В 1970-е годы в США на долю сплава Инконель 718 приходилось свыше 50 % валового выпуска промышленных жаропрочных сплавов.
Сплав вначале применялся как обшивочный материал для сверхзвуковых самолётов[14]. Упрочнение сплава достигается за счёт медленного выделения интерметаллидного соединения никеля с титаном и ниобием. Сплав легко обрабатывется давлением и хорошо сваривается.
Сплав применяется для изготовления лопаток компрессора авиационных двигателей, а также других деталей[15].
| Обработка | tисп., °C | Предел прочности σb, кГ/мм² |
Предел текучести σ0,2, кГ/мм² |
Удлинение δ, % |
Длительная прочность σ1000, кГ/мм² |
|---|---|---|---|---|---|
| Наклёп и старение при720 °C 8 ч.; охлаждение печи до 620 °C 10 ч.; охлаждение на воздухе |
20 426 538 648 |
153 - - - |
145 - - - |
9,5 - - - |
- 130 88 31 |
| Нагрев до 950 °C и старение при 720 °C 8 ч.; охлаждение печи до 620 °C 10 ч.; охлаждение на воздухе |
20 426 538 648 |
145 - - - |
122 - - - |
17,3 - - - |
- 120 102 38 |
| Нагрев до 1065 °C и старение при 720 °C 8 ч.; охлаждение печи до 620 °C 12 ч.; охлаждение на воздухе |
20 426 538 648 |
143 - - - |
124 - - - |
20.5 - - - |
- 112 95 53 |
Инконель X-750
править| Элемент | % | |
|---|---|---|
| Ni | 73,0 |
 |
| Cr | 18,0 | |
| Fe | 6,8 | |
| остальное | 2,2 |
Жаропрочный сплав, предназначен для работы при температурах до 815 °C. Разработан в 1944 году Кларенсом Бибером и Уолтером Самптером в Хантингтоне (США)[13]. Сплав применяется для создания износостойких коррозионно-стойких промышленных покрытий, изготовления лопаток компрессора авиационных двигателей, а также других деталей, например, пружин, работающих до 650 °C.[15]
| 650 °C 100 часов |
650 °C 1000 часов |
815 °C 100 часов |
815 °C 1000 часов |
982 °C 100 часов |
982 °C 1000 часов | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Длительная прочность[16] | 552 | 469 | 179 | 110 | 24 | - |
См. также
правитьПримечания
править- ↑ Special Metals Corporation alloys overview. Дата обращения: 6 октября 2020. Архивировано 1 декабря 2020 года.
- ↑ High-Performance Alloys Архивировано 8 декабря 2012 года., Special Metals Corporation
- ↑ Special Alloys Архивировано 5 июня 2009 года., Source 1 Alloys
- ↑ 1 2 К.А. Ющенко, Ю.А. Семеренко, Е.Д. Табачникова, А.В. Подольский, Л.В. Скибина, С.Н. Смирнов, В.С. Савченко. Inconel MA758: новый наноструктурный суперсплав. Акустические и механические свойства в интервале температур 4,2—310 К // Металлофиз. новейшие технол. — 2013. — Т. 35, вып. 2. — С. 224-231. Архивировано 7 ноября 2017 года.
- ↑ INCONEL 600 Архивная копия от 7 ноября 2017 на Wayback Machine, Special Metals Corporation
- ↑ INCONEL alloy 625 Архивировано 26 февраля 2009 года., Special Metals Corporation
- ↑ INCONEL alloy 718 Архивная копия от 17 мая 2017 на Wayback Machine, Special Metals Corporation
- ↑ INCONEL alloy MA758 Архивная копия от 21 сентября 2020 на Wayback Machine, Special Metals Corporation
- ↑ INCONEL alloy MA758 Архивная копия от 11 октября 2020 на Wayback Machine, Институт металлофизики им. Г.В.Курдюмова НАН Украины
- ↑ C. Suryanarayana. Mechanical alloying and milling // Progress in Materials Science. — 2001. — Т. 46. — С. 1-184. Архивировано 7 ноября 2017 года.
- ↑ 1 2 Ю.А. Семеренко, А.В. Мозговой, Л.В. Скибина, К.А. Ющенко, А.В. Звягинцева. Акустические свойства новых сплавов Inconel 52 и Inconel 52MSS в интервале температур 77—1200 К // Металлофиз. новейшие технол. — 2015. — Т. 37, вып. 12. — С. 1643-1652. Архивировано 7 ноября 2017 года.
- ↑ Superalloys. Дата обращения: 21 января 2013. Архивировано 8 января 2017 года.
- ↑ 1 2 Decker, R. F. Evolution of Wrought Age-Hardenable Superalloys, The Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, v. 58, № 9, 2006
- ↑ Ф.Ф. Химушин. Жаропрочные стали и сплавы. Москва, «Металлургия», 1969, стр. 488
- ↑ 1 2 Ф.Ф. Химушин. Жаропрочные стали и сплавы. Москва, «Металлургия», 1969
- ↑ msm.cam.ac.uk