Сплав 718 представляет собой никелевый сплав, который сохраняет высокую прочность при температуре. Эту прочность он получает в результате термической обработки, а не только от пресса: термообработка на твердый раствор с последующим контролируемым циклом старения выделяет мелкие частицы по всему объему металла, и эти частицы блокируют движение, которое иначе позволило бы детали деформироваться. В состаренном состоянии он достигает примерно от 830 до 1000 Н/мм² условного предела текучести и от 32 до 40 HRC, а его коррозионная стойкость сохраняется в морской воде.
Longrui Forging выполняет ковку, термообработку на твердый раствор и старение сплава 718 собственными силами в уезде Юньхэ, провинция Чжэцзян, Китай: корпуса и крышки клапанов, фланцы, ступицы и детали по индивидуальному заказу, от 5 до 520 кг на деталь, на многонаправленном кузнечном прессе 6 000 т. Ковка по ASTM B564.
Что представляет собой сплав 718
Марка обозначается как сплав 718, UNS N07718 (Werkstoff 2.4668). Inconel 718 является товарным знаком Special Metals для этого сплава, поэтому чертежи, записи о плавках и сертификаты здесь содержат обозначение сплава и номер UNS, а не бренд производителя.
| Элемент | Типичный состав (%) |
|---|---|
| Никель | 50.0 – 55.0 |
| Хром | 17.0 – 21.0 |
| Ниобий + тантал | 4.70 – 5.50 |
| Молибден | 2.80 – 3.30 |
| Титан | 0.65 – 1.15 |
| Алюминий | 0.20 – 0.80 |
| Железо | Остальное |
Немного предыстории, которая объясняет, почему эта марка так часто фигурирует: 718 был разработан для пароэнергетических установок, затем его стала применять аэрокосмическая отрасль благодаря стойкости к окислению при высоких температурах, и сегодня это самая распространенная в спецификациях марка в семействе никелевых сплавов, в том числе в нефтегазовой отрасли. Он практически немагнитен, а диапазон его плавления составляет примерно от 1260 до 1340 °C.
Как сплав 718 получает прочность
Работу выполняют три легирующие добавки: ниобий, титан и алюминий. Во время термообработки на твердый раствор они растворяются в никелевой основе, а во время последующего цикла старения снова выделяются в виде очень мелких частиц, распределенных по объему металла. Эти выделения закрепляют элементы микроструктуры, которые иначе смещались бы под нагрузкой, и именно это превращает умеренно прочный никелевый сплав в высокопрочный.
Два следствия для покупателя:
- Термическая обработка является частью спецификации. 718 предлагается в нескольких уровнях прочности в зависимости от того, до какой степени проводится старение, поэтому в чертеже или закупочной спецификации должно быть указано состояние. Мы работаем на уровне, который требует спецификация, и регистрируем цикл.
- У прочности есть верхний предел, и он не связан с пределом по окислению. Большая часть механической прочности сохраняется примерно до 650 °C; выше этой температуры марку выбирают ради стойкости к окислению, а не ради прочности, и определяющим расчетным случаем становится ползучесть. В технических листах приводятся более высокие значения для кратковременного воздействия, поэтому стоит указывать рабочую температуру и расчетный код, а не выбирать наибольшее число из таблицы.
Что сплав 718 требует при ковке
Как и другие никелевые сплавы, 718 сохраняет большую часть своей прочности в горячем состоянии, поэтому пресс работает с большей нагрузкой, а рабочий температурный диапазон уже, чем для углеродистой или нержавеющей стали. Кроме того, у этой марки после штамповки есть дополнительный этап: обработка на твёрдый раствор, затем старение.
При работе с 718 мы выдерживаем заготовку в пределах температурного окна, допускаемого маркой, при этом температура контролируется приборами, а не оценивается на глаз; затем выполняем обработку на твёрдый раствор и старение до уровня прочности, указанного в спецификации, с регистрацией цикла, чтобы это можно было отразить в сертификате. Контроль охватывает химический состав, свойства при растяжении, ударную вязкость при низкой температуре, твёрдость и ультразвуковой контроль, всё выполняется на предприятии; какие документы остаются после каждого этапа, изложено на странице контроля качества.
Механическая обработка и сварка Inconel 718
Именно по механической обработке заказчики чаще всего обращаются за консультацией, потому что 718 трудно обрабатывать резанием:
- Он наклёпывается в процессе резания, поэтому силы резания растут, и инструмент нужно именно подавать, а не тереть.
- Его теплопроводность низкая, из-за чего тепло остаётся на вершине инструмента, а не уходит в стружку.
- Упрочняющие выделения, придающие сплаву прочность, абразивны, поэтому инструмент изнашивается быстро, а скорости и подачи назначаются консервативно.
Два практических замечания, которые мы передаём заказчикам: 718 легче обрабатывается в состоянии после обработки на твёрдый раствор и даёт лучшую чистоту поверхности в состаренном состоянии, поэтому сложные детали часто обдирают до старения и отделывают после. Сварка по сравнению с механической обработкой проста, обычно с применением соответствующего присадочного металла.
Сплав 718 в нефтегазовой отрасли
Сочетание, благодаря которому 718 попадает в чертежи устьевого и скважинного оборудования, это высокая прочность плюс стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородных и хлоридных средах. Спецификации, которые к этому прилагаются:
- API 6A и API 6A CRA для устьевого оборудования и фонтанной арматуры
- NACE MR0175 / ISO 15156-3, где заданы требования к материалу и твёрдости для работы в среде сероводорода
- AMS 5662 и AMS 5663, если деталь предназначена для аэрокосмической отрасли: 5662 охватывает состояние после обработки на твёрдый раствор, 5663 ту же деталь после старения
Там, где к состоянию материала привязано ограничение по твёрдости, мы соблюдаем этот предел и подтверждаем его в протоколе испытаний.
Что мы штампуем из 718
| Деталь | Диапазон | Поставляется как |
|---|---|---|
| Корпуса и крышки шаровых кранов | от 1/2″ до 12″, Class 150 до 2500 | Штампованные, после обработки на твёрдый раствор и старения |
| Фланцы и кольцевые детали | По чертежу | Как выше |
| Ступицы, втулки, нестандартные формы | По чертежу, до 520 кг | Как после штамповки, черновая или чистовая механическая обработка |
Габариты механической обработки: Ø600 × 1000 мм. Весовой диапазон на прессе от 5 кг до 520 кг на деталь.
Если вы выбираете между двумя марками с высоким содержанием никеля, различие коротко: у 625 выше содержание легирующих элементов и лучше коррозионная стойкость, у 718 выше прочность и ниже стоимость. Сравнение изложено на странице сплава 625. Там, где среда представляет собой мокрую кислоту, а не горячие хлориды, сплав 825 справляется с задачей при меньшей стоимости.
Стандарты, документы и испытания
Детали из 718 куются по ASTM B564, спецификации на поковки из никелевых сплавов, и отправляются с сертификатом, содержащим номер плавки. Если проект требует испытаний в присутствии представителя заказчика, можно организовать сертификат 3.2 с внешней контрассигнацией, оформленный отдельной позицией, а не включённый в стоимость детали. Заказы для аэрокосмической и нефтегазовой отрасли часто дополнительно указывают спецификации AMS или API, а исходная заготовка поступает с сертификатом завода-изготовителя. Каждая готовая деталь перед упаковкой проверяется на идентичность с помощью портативного рентгенофлуоресцентного спектрометра.
Покупка поковок из Inconel 718: что проверять
От поставщика поковок из Inconel 718 требуется одновременно обеспечивать два условия, и оба они фиксируются, а не декларируются: сплав и термическая обработка, которая превращает его в высокопрочную деталь. Четыре проверки решают большую часть вопросов.
- Прослеживаемость плавки от начала до конца. Номер плавки в сертификате завода-изготовителя должен сопровождать деталь на этапах резки, ковки, термической обработки и механической обработки вплоть до отправки, чтобы химический состав в сертификате относился именно к той детали, которая находится в ящике.
- Цикл старения, указанный в сертификате. Прочность 718 обеспечивается не только прессом, а термической обработкой на твёрдый раствор и последующим старением. Если состояние не указано и не зафиксировано, уровень прочности детали неизвестен.
- Стандарт на поковку и объём испытаний. ASTM B564 является спецификацией на поковки. Ультразвуковой контроль, испытания на растяжение и твёрдость на самой детали, а также испытания на ударный изгиб, когда это требуется условиями эксплуатации, обычно указываются в спецификации на закупку.
- Проверка идентичности перед отправкой. Измерение портативным рентгенофлуоресцентным спектрометром на готовой детали, сверенное с номером плавки, замыкает цикл между тем, что было заказано, и тем, что отгружено.
Где поковка окупает себя
Это марка, на которой поковка окупается лучше всего. 718 стоит дороже за килограмм, чем окружающие его стали, и станочники относят его к одним из самых плохо обрабатываемых материалов, поэтому поставка в виде, близком к конечной форме, и черновая обработка перед старением снижают затраты на самую дорогую операцию в цехе. Поскольку ковка, термическая обработка на твёрдый раствор, старение и финишная обработка выполняются здесь, запись о плавке, результат по твёрдости и обработанные размеры относятся к одному заказу и одному номеру плавки, а не передаются между поставщиками. Прессы развивают усилие от 2 000 до 6 000 тонн, детали массой от 5 кг до 520 кг.
Смежные разделы
Часто задаваемые вопросы
Можете ли вы ковать корпуса клапанов из Alloy 718?
Да. Поковки корпусов и крышек из 718 являются для нас обычной работой, и поскольку цикл старения фиксируется, результаты по твёрдости и механическим свойствам сопровождают детали.
Какой прочности достигает Alloy 718?
В состаренном состоянии обычно предел текучести от 830 до 1000 Н/мм², предел прочности выше 1000 Н/мм² и твёрдость от 32 до 40 HRC, в зависимости от цикла старения и толщины сечения. Состояние должно быть указано на чертеже или в спецификации на закупку.
Подходит ли Alloy 718 для сероводородной среды?
Это одна из марок, используемых для работы в среде сероводорода, и NACE MR0175 / ISO 15156-3 является спецификацией, которая её регулирует. Там, где стандарт устанавливает предел твёрдости для данного состояния, мы соблюдаем его и сообщаем результат.
В чём разница между Alloy 718 и Alloy 625?
718 подвергается дисперсионному твердению, поэтому достигает более высокой прочности и стоит меньше. 625 представляет собой сплав на основе твёрдого раствора с более высоким содержанием молибдена, поэтому лучше противостоит коррозии в большинстве сред. Полное сравнение приведено на странице сплава 625.
Вы выдаёте документы EN 10204 на детали из 718?
Да. Сертификат 3.1 входит в стандартную поставку, с прослеживаемостью до плавки. Сертификат 3.2, контрподписанный инспектором вне нашей организации, предоставляется, когда спецификация требует испытаний под наблюдением, и на него предоставляется отдельное коммерческое предложение.
Каков состав Inconel 718?
Никель 50.0–55.0%, хром 17.0–21.0%, ниобий плюс тантал 4.70–5.50%, молибден 2.80–3.30%, титан 0.65–1.15%, алюминий 0.20–0.80%, железо, остальное, как указано в таблице выше. Марка также обозначается UNS N07718 или 2.4668. Поставка здесь сопровождается анализом плавки, а не типичными значениями, поэтому значения можно сверить со стандартом.
Пришлите чертёж, спецификацию и условия эксплуатации; после этого будет подготовлено коммерческое предложение.