Alloy 718は、高温で高い強度を維持するニッケル合金です。その強度はプレスだけでなく熱処理によって得られます。溶体化処理と、それに続く制御された時効サイクルにより、金属全体に微細な粒子が析出し、これらの粒子が、なければ部品を変形させるはずの動きを妨げます。時効状態では、耐力が約830～1000 N/mm²、硬さが32～40 HRCに達し、海水環境でも耐える耐食性を備えています。
Longrui Forgingは、中国浙江省雲和県において、Alloy 718の鍛造、溶体化処理、時効を自社内で行っています。バルブボディおよびバルブカバー、フランジ、ハブ、カスタム部品を、1個あたり5 kgから520 kgまで、6,000 T多方向プレスで製造します。ASTM B564に基づく鍛造です。
Alloy 718とは
このグレードは Alloy 718, UNS N07718（Werkstoff 2.4668）として表記されます。Inconel 718はSpecial Metals社の商標であるため、当社の図面、ヒート記録、証明書には、生産者のブランドではなく合金名とUNS名が記載されます。
| 元素 | 代表組成（%） |
|---|---|
| ニッケル | 50.0 – 55.0 |
| クロム | 17.0 – 21.0 |
| ニオブ + タンタル | 4.70 – 5.50 |
| モリブデン | 2.80 – 3.30 |
| チタン | 0.65 – 1.15 |
| アルミニウム | 0.20 – 0.80 |
| 鉄 | 残部 |
このグレードがたびたび取り上げられる理由を説明する背景: 718は蒸気発電プラント向けに開発され、その後、高温での耐酸化性から航空宇宙分野に採用され、現在では石油・ガスを含め、ニッケル系で最も広く指定されるグレードです。実質的に非磁性で、溶融範囲は約1260～1340 °Cです。
718が強度を得る仕組み
3つの合金添加元素が役割を果たします: ニオブ、チタン、アルミニウムです。溶体化処理中にこれらはニッケル母相に固溶し、その後に続く時効サイクル中に、金属全体に分散した非常に微細な析出物として再び析出します。析出物は、荷重下で滑るはずの微細組織の特徴をピン止めし、これにより中程度の強度のニッケル合金が高強度合金になります。
購入者にとっての2つの帰結:
- 熱処理は仕様の一部です。 Alloy 718は、時効をどこまで進めるかに応じて複数の強度レベルで見積もられるため、図面または購入仕様に状態を明記する必要があります。当社は仕様が要求するレベルに従って製造し、サイクルを記録します。
- 強度には上限があり、それは耐酸化限界ではありません。 機械的強度の大部分は約650 °Cまで維持されます。それ以上では、このグレードは強度ではなく耐酸化性のために選ばれ、クリープが設計条件になります。データシートには短期曝露のより高い数値が記載されているため、表の最大値を選ぶよりも、使用温度と設計コードを明記する価値があります。
鍛造現場で718が要求するもの
他のニッケル合金と同様に、718 は高温でも強度の多くを維持するため、鍛造プレスへの負荷が大きくなり、使用可能な温度幅は炭素鋼やステンレス鋼より狭くなります。さらに、この鋼種は鍛造後に追加工程があり、溶体化処理を行い、その後時効処理を行います。
718 の案件では、ビレットをこの鋼種が許容する範囲内に保ち、温度は推定せず監視し、その後、仕様が指定する強度レベルまで部品を溶体化処理および時効処理し、証明書に示せるようサイクルを記録します。試験は化学成分、引張特性、低温衝撃、硬さ、超音波検査を対象とし、すべて当社構内で実施します。各工程で残される記録は、品質管理ページ に記載しています。
Inconel 718 の機械加工と溶接
機械加工は、お客様から最も頻繁に助言を求められる分野です。718 は切削が難しい材料だからです：
- 切削中に加工硬化するため、切削抵抗が上昇し、工具はこすられるのではなく送られる必要があります。
- 熱伝導率が低いため、熱は切り屑に逃がされず工具先端にこもります。
- 合金に強度を与える析出物は研磨作用が強いため、工具摩耗が速く、切削速度と送りは控えめに設定します。
お伝えする実務上のポイントは 2 点あります。718 は溶体化処理状態の方が機械加工しやすく、時効処理状態の方が良好な表面仕上げが得られます。そのため複雑な部品は、時効処理前に粗加工し、時効処理後に仕上げ加工することがよくあります。溶接は機械加工に比べて容易で、通常は適合する溶加材を使用します。
石油・ガス分野の Alloy 718
718 が坑口およびダウンホールの図面に採用されるのは、高強度に加え、サワー環境および塩化物環境での応力腐食割れに対する耐性を併せ持つためです。関連する仕様は次のとおりです：
- API 6A および API 6A CRA：坑口装置およびツリー装置用
- NACE MR0175 / ISO 15156-3：硫化水素環境における材料および硬さ要件を規定
- AMS 5662 および AMS 5663：部品が航空宇宙用途の場合。5662 は溶体化処理状態、5663 は時効処理後の同一部品を対象とします
状態に硬さ上限が定められている場合は、その上限に従って製造し、試験証明書で確認します。
718 で鍛造する製品
| 部品 | 範囲 | 供給状態 |
|---|---|---|
| バルブボディおよびバルブカバー | 1/2″～12″、Class 150～2500 | 鍛造、溶体化処理および時効処理済み |
| フランジおよびリング部品 | 図面による | 上記と同じ |
| ハブ、スリーブ、カスタム形状 | 図面による、520 kg まで | 鍛造まま、粗加工または仕上げ加工 |
機械加工可能範囲は Ø600 × 1000 mm です。鍛造プレスでの重量範囲は 1 個あたり 5 kg から 520 kg です。
2 つの高ニッケル合金のどちらを選ぶかという場合、違いは簡潔です。625 は合金含有量がより多く耐食性に優れ、718 は強度がより高くコストがより低くなります。比較は Alloy 625 ページ に記載しています。使用環境が高温塩化物ではなく湿潤酸である場合は、Alloy 825 がより低コストでその用途に対応します。
標準、文書、試験
718部品はニッケル合金鍛造仕様であるASTM B564に従って鍛造され、ヒート番号を記載した証明書とともに出荷されます。プロジェクトで立会試験が必要な場合、外部の副署名付き3.2を手配できます。これは部品価格に含めるのではなく、別項目として見積もられます。航空宇宙や石油・ガスの注文では、さらにAMSやAPI仕様が指定されることが多く、原材料はミル証明書とともに到着します。完成品は梱包前にハンドヘルドXRF分析計で同一性を確認します。
Inconel 718鍛造品の購入:確認すべき点
Inconel 718鍛造品のサプライヤーには、同時に二つのことを維持することが求められます。そしてどちらも主張ではなく記録されます。すなわち合金と、それを高強度部品に変える熱処理です。ほとんどの場合は4つの確認で決着します。
- ヒートトレーサビリティを端から端まで。 ミル証明書のヒート番号は、切断、鍛造、熱処理、機械加工を経て出荷まで部品を追跡できるべきです。そうすることで、証明書の化学成分がクレート内の製品のものであることが確認できます。
- 証明書に記載された時効サイクル。 718の強度は、プレスだけでなく、溶体化処理とそれに続く時効処理から生まれます。状態が明記され記録されていなければ、部品の強度レベルは不明です。
- 鍛造規格と試験範囲。 ASTM B564が鍛造仕様です。超音波検査、部品自体の引張試験と硬さ試験、使用条件が要求する場合の衝撃試験が、購入仕様書に通常指定されるものです。
- 出荷前の同一性確認。 完成品に対してハンドヘルドXRF測定を行い、ヒート番号と照合することで、注文されたものと出荷されるものの間のループを閉じます。
鍛造が元を取る場面
これは鍛造が最も大きな効果を生むグレードです。718は周辺の鋼材よりも1キロあたりのコストが高く、機械加工担当者は、切削が最も難しい部類に入ると評価しています。そのため、ニアネットシェイプで、かつ時効処理前に粗加工して納入することで、工場で最も高コストな工程の費用を削減できます。鍛造、溶体化処理、時効処理、仕上げ加工をすべて当社で行うため、ヒート記録、硬さ結果、機械加工寸法は、サプライヤー間で受け渡されるのではなく、一つの注文と一つのヒート番号に属します。プレスは2,000トンから6,000トン、部品は5 kgから520 kgです。
関連ページ
よくある質問
Alloy 718のバルブボディ(弁箱)を鍛造できますか?
はい。718のバルブボディとバルブカバーの鍛造は当社の日常業務です。時効サイクルが記録されているため、硬さと機械的試験結果は部品に付随します。
Alloy 718はどの程度の強度に達しますか?
時効処理状態では、通常、耐力830～1000 N/mm²、引張強さ1000 N/mm²超、硬さ32～40 HRCで、時効サイクルと断面サイズによって異なります。状態は図面または購入仕様書に明記する必要があります。
Alloy 718はサワーサービスに適していますか?
これは硫化水素環境で使用されるグレードの一つであり、NACE MR0175 / ISO 15156-3がそれを規定する仕様です。規格が状態に対して硬さ上限を設定している場合、当社はそれに従って作業し、結果を報告します。
Alloy 718とAlloy 625の違いは何ですか?
718 は時効硬化型であるため、より高い強度が得られ、コストも抑えられます。625 はモリブデン含有量が多い固溶体合金であるため、ほとんどの環境で耐食性に優れます。詳しい比較は Alloy 625 ページ をご覧ください。
718 部品に EN 10204 の証明書は発行されますか。
はい。3.1 証明書は標準で付属し、ヒートまでトレースできます。3.2 は、当社以外の検査員が連署するもので、仕様で立会試験が求められる場合に発行し、別途見積もりとなります。
Inconel 718 の化学成分を教えてください。
ニッケル 50.0–55.0%、クロム 17.0–21.0%、ニオブ＋タンタル 4.70–5.50%、モリブデン 2.80–3.30%、チタン 0.65–1.15%、アルミニウム 0.20–0.80%、残部鉄。上表のとおりです。この鋼種は UNS N07718 または 2.4668 とも表記されます。当社の納入品には代表値ではなくヒート分析値が付属するため、規格値と照合できます。
図面、仕様書、使用条件をお送りください。追って見積もりを提出します。