Выбор правильного сплава Inconel для высокотемпературного литья в оболочках

Если вам нужны детали, способные выдерживать высокие температуры, окисление и коррозионно-агрессивные химикаты, рассмотрите литье их в оболочках из Inconel. Inconel — это никелевой суперсплав, который сопротивляется окислению и сохраняет свою прочность при температурах выше 1000°F. Он производится в ряде различных составов, причем некоторые из них литуются в оболочках чаще других.

В этом посте мы рассмотрим Inconel. Обсудим различные типы и составы и объясним преимущества изготовления деталей из Inconel процессом литья в оболочках.

Введение в Inconel и суперсплавы

Inconel — это торговая марка, принадлежащая Special Metals Corporation. Если вы указываете, что деталь должна быть сделана из Inconel, вы просите один из их продуктов. Другие компании делают похожие суперсплавы, но они не могут ставить на них имя Inconel.

«Суперсплав» используется для описания металла, который сохраняет свою прочность по мере приближения к своей точке плавления. Не-суперсплавы, как нержавеющая сталь, становятся постепенно слабее по мере нагревания, но суперсплав имеет свою полную прочность, когда он находится при 90% своей температуры плавления.

Inconel имеет особую характеристику, делающую его экстремально полезным для окисляющих сред: по мере нагревания он формирует пассивирующий оксидный слой на поверхности. Это сопротивляет окислению, которое быстро сокращает срок службы деталей из других сплавов.

Суперсплавы делятся на три типа: никелевые, кобальтовые и меньшая группа — железистые. Inconel состоит примерно из 60% никеля, 18% хрома и 19% железа, плюс следовые количества кобальта, молибдена, алюминия и титана. Точные пропорции — то, что дифференцирует различные типы Inconel и эквивалентные суперсплавы.

Зачем лить Inconel в оболочках?

Твердость, вязкость и высокая температурная прочность делают никелевые суперсплавы экстремально трудными для механической обработки. Литье в оболочках избегает этой проблемы, производя точные детали, близкие к чистовой форме. Хотя процессы, используемые для изготовления восковых моделей и керамических ядер, сложны, литья в оболочках нуждаются в малой финальной механической обработке. Это делает литье в оболочках экономически эффективным для более сложных деталей, требуемых в более высоких объемах.

В ранние дни суперсплавов детали ковали, а не лили. Однако развитие вакуумного литья в оболочках устранило проблемы пористости, преследовавшие ранние попытки литья. Сегодня почти все литье суперсплавов в оболочках выполняется в вакууме.

Правильная термическая обработка — необходимое условие

Суперсплавы вроде Inconel получают свою прочность от способа, которым кристаллизуется сплав. Процесс послелитейной термической обработки является неотъемлемой частью этого.

Проблема с суперсплавами в том, что множество элементов, составляющих сплав, затвердевают при разных температурах. Это может привести к их разделению. Термическая обработка решает это путем ре-гомогенизации сплава.

Термическая обработка включает растворительный отжиг выдержкой при около 1800°F, после чего сплав закаляют водой. Это может следовать за выделением закалки, включающей серию выдержек при постепенно более низких температурах. Выделенно закаленные марки Inconel, как правило, имеют наивысшую высокую температурную прочность и коррозионную стойкость.

Типы Inconel для литья в оболочках

Более 20 типов никелевых суперсплавов продаются под именем Inconel. Те, что чаще всего литуются в оболочках — 600, 625, 713 и 718. Однако другие типы, такие как 617 и 690, также могут быть литы этим способом. (Обратите внимание, что 600 и 625 не подходят для выделенной закалки.)

Для проектов, нуждающихся в конкретном типе Inconel, проконсультируйтесь со специалистом литейного цеха перед принятием обязательства использовать процесс литья в оболочках.

Для альтернатив Inconel, одним указанием является когда сплавы описываются тем же номером. Например, Inconel 718 часто описывают более обще как «Сплав 718». Кроме того, Haynes 230, Rene 41 и MAR-M200 (от Martin Marietta) похожи по составу.

Советы по выбору суперсплава для вашего проекта

Никелевые суперсплавы вроде Inconel предлагают исключительную высокую температурную прочность. Большинство также сопротивляются окислению и химической атаке, делая их подходящими для множества приложений в химической переработке и нефтепромышленности «down hole». Однако эта прочность делает их очень трудными для механической обработки.

Некоторые типы Inconel подходят для ковки. Для сложных геометрий, однако, процесс литья в оболочках является лучшей альтернативой. Его высокая точность минимизирует количество необходимой механической обработки, что имеет дополнительное преимущество в поддержании совокупных затрат на производство конкурентоспособными.

Impro имеет опыт в литье Inconel и других суперсплавов в оболочках. Для совета по наиболее подходящему типу металла для вашего приложения, свяжитесь с нами.