Inconel 718 vs Waspaloy: Għażla ta 'Superalloy tan-nikil għall-applikazzjonijiet tad-disk tat-turbini

X'inhuma Inconel 718 u Waspaloy, u Kif Ivarjaw il-Mekkaniżmi ta' Tisħiħ tagħhom?

Iż-żewġ ligi huma superligi tan-nikil imwebbes bi preċipitazzjoni-, iżda jiżviluppaw is-saħħa tagħhom minn fażijiet intermetalliċi differenti: Il-kontenut tan-nijobju ta' Inconel 718 jifforma gamma-double-prime (Ni3Nb), korp metastabbli-iċċentrat-tetragonali fażi, filwaqt li kontenut ta' Waspaloju titanju u fażi tetragonali klassika gamma-prime (Ni3(Al,Ti)), wiċċ termalment stabbli-iċċentrat-fażi kubica - u din id-differenza kimika waħda hija l-kawża ewlenija ta' kważi kull distinzjoni oħra koperta f'dan l-artikolu.

Sors: Data tal-kompożizzjoni nominali tal-Korporazzjoni tal-Metalli Speċjali għal bullettini tekniċi tal-liga INCONEL 718 u Waspaloy (SMC-045 u SMC-011).

L-iktar differenza viżibbli fil-kimika hija l-kontenut sostanzjali ta' kobalt ta' Waspaloy (12-15%) kontra n-nuqqas essenzjali ta' kobalt ta' 718 (1% massimu) - kobalt jgħolli t-temperatura li fiha l-gamma-prime jibqa' stabbli u jnaqqas il-ħxuna tiegħu, li hija parti minn għaliex Waspaloy iżomm aħjar it-temperatura elevata sostnuta.

In-nuqqas ta 'nijobju f'Waspaloy, u n-nuqqas korrispondenti ta' aluminju u titanju sinifikanti f'718, huwa l-qasma l-oħra li tiddefinixxi: 718 kien inġinerija deliberatament madwar gamma-doppju-prim speċifikament minħabba li dik il-fażi tifforma aktar bil-mod matul it-tixjiħ, li (kif jispjegaw it-taqsimiet aktar tard) hija s-sors dirett ta 'weldjabbiltà eċċellenti.

Liema Liga għandha l-Ogħla Temperatura Massima tas-Servizz għall-Applikazzjonijiet tad-Disk tat-Turbini?

Id-distakk huwa iżgħar minn dak komunement preżunt għall-każ speċifiku tad-diski tat-turbini: Il-letteratura tal-Inconel 718 ta' Special Metals stess tiddikjara li l-liga tibqa' utli kontinwament għal madwar 704 grad (1,300 grad F), filwaqt li l-letteratura Waspaloy tagħha stess tillimita applikazzjonijiet ta' rotazzjoni kritiċi - il-kategorija eżatta tad-diski tat-turbini jaqgħu f'{650} grad (1,300 grad F), li tirriserva l-limitu ogħla ta' Waspaloy, spiss-ikkwotat ta' 870 grad (1,600 grad F) speċifikament għal applikazzjonijiet oħra, inqas impenjattivi, li ma jdurux-.

Sors: Special Metals Corporation, INCONEL alloy 718 u bullettini tekniċi Waspaloy (SMC-045 u SMC-011).

Din hija korrezzjoni ġenwinament utli għal simplifikazzjoni żejda komuni. Ħafna mill-letteratura sekondarja li tqabbel dawn iż-żewġ ligi tiddikjara b'mod ċar li "Waspaloy jimmaniġġja temperaturi ogħla minn 718," li jiċċita l-figura ta '870 grad mingħajr il-kwalifikatur li dan il-limitu japplika għal ħardwer mhux -rotazzjoni, mhux it-turbini u d-diski tal-kompressur dan l-artikolu huwa speċifikament dwar.

Għall-applikazzjoni tad-diska nnifisha, il-letteratura tal-manifattur taż-żewġ ligi stess tpoġġi l-limitu ta' servizz kontinwu-f'madwar 50 grad minn xulxin. L-aktar qafas preċiż u aktar utli mhuwiex "Waspaloy runs hotter" iżda "Waspaloy iżomm aktar saħħa fil-medda tat-temperatura li ż-żewġ liegi jistgħu jittolleraw" - li huwa s-suġġett taż-żewġ taqsimiet li jmiss.

Għaliex Gamma-Prim Iżomm is-Saħħa Aħjar Mill-Gamma-Doppju-Prim f'Temperatura Għolja Sostnuta?

Gamma-double-prime hija fażi metastabbli li gradwalment tittrasforma f'fażi orthorhombic delta (ukoll Ni3Nb, iżda mhux-ti ssaħħaħ) waqt espożizzjoni fit-tul għal temperatura għolja-, li progressivament tiddgħajjef 718; gamma-prime ma jgħaddix minn trasformazzjoni ekwivalenti u minflok sempliċiment tiġbor aktar bil-mod, u huwa għalhekk li ligi msaħħa gamma{-prime{-bħal Waspaloy ġeneralment joffru stabbiltà mikrostrutturali aħjar waqt servizz estiż ta' temperatura-elevata.

Din id-distinzjoni tispjega għaliex it-temperatura massima tas-servizz ta '718 hija deskritta f'termini ta' limitu ta 'trasformazzjoni tal-fażi, filwaqt li Waspaloy's hija deskritta aktar f'termini ta' reżistenza għall-ossidazzjoni u -retenzjoni tas-saħħa għal żmien qasir - iż-żewġ liegi qed joqorbu l-limiti tagħhom permezz ta 'mekkaniżmi ta' falliment ġenwinament differenti. Jispjega wkoll għaliex 718 qatt ma kien maħsub biex jikkompeti ma' ligi gamma-prime fil-punti l-aktar sħan ħafna fis-sezzjoni sħuna ta' turbina tal-gass; Il-vantaġġ kompetittiv reali ta' 718 jinsab fil-firxa tat-temperatura taħt il-limitu tat-trasformazzjoni tad-delta-tagħha, fejn il-kombinazzjoni tiegħu ta' saħħa, weldjabbiltà u spiża tegħleb l-alternattivi, mhux fit-tqabbil ta' Waspaloy jew grad ta' ligi tad-diska tal-metallurġija tat-trab-aktar ġodda-għal-grad ta' diska fl-ogħla temperatura.

Kif Qabbel iż-Żewġ Ligi fil-Qawwa tal-Qtugħ u l-Istress-?

Is-saħħa tal-qsim ta' 1,000-siegħa ppubblikata ta' Waspaloy taqa' minn 89 ksi (615 MPa) f'1,200 grad F għal 16 ksi (110 MPa) f'1,600 grad F - u minħabba li l-privattiva u l-letteratura tal-prodott ta' Special Metals stess ikkonfermaw separatament7 u s-saħħa tal-intelliġenza. 50 ksi f'1,600 grad F, id-direzzjoni ġenerali hija ċara anki mingħajr test ġenb-ma-perfettament imqabbel: fil-medda operattiva kondiviża, il-gamma-prime ta' Waspaloy iżomm il-kapaċità ta' ġarr-tagħbija b'mod aktar effettiv mill-gammable- prime ta' 718.

Sors: Korporazzjoni tal-Metalli Speċjali, propjetajiet tipiċi ta' creep-qsim, bullettin tekniku Waspaloy SMC-011 (l-aħjar -crep ta' temperatura għolja u trattament bis-sħana ta' stress-rupture).

Il-qarrejja għandhom jinnotaw li s-saħħa tal-qsim u s-saħħa tat-tensjoni/rendiment huma proprjetajiet relatati iżda distinti, għalhekk dan il-paragun għandu jinqara b'mod direzzjonali aktar milli bħala punt ta' referenza preċiż u mqabbla - il-punt huwa li ż-żewġ figuri, miġbuda b'mod indipendenti mil-letteratura ta' kull liga stess, jindikaw l-istess mod. Għal disinn tad-diska fejn il-mod ta' falliment li jirregola huwa creep jew stress-ftuq f'temperatura sostnuta (minflok -għeja taċ-ċiklu baxx jew tagħbija żejda tat-tensjoni), din iż-żamma tas-saħħa hija l-argument tekniku uniku l-aktar b'saħħtu għall-għażla ta' Waspaloy fuq 718 fit-tieqa operattiva kondiviża tagħhom.

Liema Liga hija aktar faċli biex tiwweldja u tiffabbrika?

Inconel 718 huwa wieħed mill-aktar superligi tan-nikil tal-età li jistgħu jiġu ssaldjati b'età-iebsa preċiżament minħabba li l-gamma-doppju-primer jifforma bil-mod matul it-tixjiħ, li jippermetti li jsiru weldjaturi fis-soluzzjoni-kondizzjoni ittemprat mingħajr pre-qsim; Waspaloy, għall-kuntrarju, huwa espliċitament deskritt minn Metalli Speċjali bħala materjal "li ma jistax jiġi ssaldjat faċilment barra ċirkostanzi kkontrollati b'attenzjoni kbira," suxxettibbli għal imġieba qasira -sħun u qsim ta' strain-età, u għandu jkun iwweldjat biss fis-soluzzjoni-kondizzjoni ittrattata bil-komponent kollu re-wara soluzzjoni ta' servizz ittrattat.

Din hija bla dubju l-akbar differenza prattika waħda bejn iż-żewġ ligi għall-fabbrikanti u l-ħwienet tat-tiswija. Strain-xquq tal-età jseħħ meta preċipitat ta' tisħiħ li jifforma malajr jiżviluppa stress f'żona milquta tas-sħana tal-weldjatura-u madwarha aktar malajr milli l-materjal jista' jirrilassah, qsim tal-ġonta waqt it-trattament tas-sħana ħafna maħsub biex issaħħaħha.

Il-kinetika ta' preċipitazzjoni komparattivament mgħaġġla ta' Gamma-prime tagħmel Waspaloy ġenwinament suxxettibbli għal din il-modalità ta' falliment, u huwa għalhekk li Special Metals jirrakkomanda l-iktar rata ta' tisħin prattika mgħaġġla għas-soluzzjoni-temperatura ta' ttemprar speċifikament biex timminimizza l-ħin imqatta' fit-tensjoni-età{-xquq-espliċitament wara t-trattament tas-sħana huwa espliċitament aktar baxx minn trattament Waspalo. Materjal maħdum-trattat bis-sħana - Special Metals jagħti parir direttament kontra t-tqegħid ta' weldjaturi Waspaloy f'postijiet ta'-tensjoni għolja. Il-formazzjoni aktar bil-mod ta' Gamma-double-prime tagħti lil 718 tieqa ta' pproċessar ferm usa' u li tinkiser għall-istess raġuni eżattament 718 turi firxa wiesgħa ta' temperatura ta' finitura tax-xogħol-hot-taħfer-fil-forġa, kif kopert f'artiklu anċillari f'din is-serje.

Liema Liga hija eħfef għall-magni?

Waspaloy huwa espliċitament identifikat minn Metalli Speċjali bħala "fost l-aktar diffiċli tas-superligi għall-magni," filwaqt li Inconel 718, għalkemm għadu sostanzjalment aktar diffiċli għall-magni minn azzar li ma jissaddadx, huwa ġeneralment meqjus bħala aktar makkinabbli minn gamma-prime-ligi msaħħa bħal Waspaloy - sewwieq tal-magni tat-turbini reali u kumulattiv jirrikjedu spiża ta 'operazzjoni ta' turbini multipli akkumulati reali.

Id-differenzi fil-maċinabilità jikkostitwixxu s-sekwenza sħiħa tal-manifattura ta' disk - magni mhux maħduma wara l-forġa, finitura bil-magni wara trattament tas-sħana, u kwalunkwe xogħol mill-ġdid sussegwenti - għalhekk anke differenza moderata għal kull-operazzjoni fil-ħajja tal-għodda, veloċità tat-tqattigħ, jew finitura tal-wiċċ li tista' tinkiseb issir spiża totali sinifikanti u fattur ta' żmien tad-diska komplet-. Din id-diffikultà tal-maċinazzjoni hija konnessa direttament mal-istess frazzjoni tal-volum tal-kobalt u gamma-prime li tagħti lil Waspaloy il-vantaġġ tas-saħħa tat-temperatura-elevata tagħha: il-proprjetajiet li jagħmlu l-liga tirreżisti d-deformazzjoni fis-servizz huma fil-biċċa l-kbira l-istess proprjetajiet li jagħmluha tirreżisti t-tneħħija tal-materjal fil-ħanut tal-magni.

Kif Qabbel iż-Żewġ Ligi fil-Medda ta' Ħidma -Sħana u l-Forġa?

Il-firxa ta' ħidma sħuna ta' Waspaloy (1,800-2,140 grad F) tpoġġi f'medda ta' temperatura għolja simili għal dik ta' Inconel 718 (1,650-2,050 grad F), iżda Waspaloy iġorr modi ta' falliment aktar qawwija fiż-żewġt itruf possibbli {{04} grad F'xquq u taħt F80} sħun-qasir 'il fuq minn 2,150 grad F - u x-xogħol jibbies malajr ħafna, u huwa għalhekk li l-ittemprar intermedju huwa normalment meħtieġ waqt operazzjonijiet ta' formazzjoni kiesħa li 718 spiss jistgħu jittolleraw b'inqas interruzzjonijiet.

Sors: Special Metals Corporation, INCONEL alloy 718 u bullettini tekniċi Waspaloy (SMC-045 u SMC-011).

Kif Qabbel iċ-Ċikli Standard tat-Trattament tas-Sħana-?

It-trattament tas-sħana standard ta' Waspaloy jinvolvi pass addizzjonali 718 ma jeħtieġx - ittemprar ta' stabbilizzazzjoni bejn it-trattament tas-soluzzjoni u t-tixjiħ - li jagħmel il-proċess ta' Waspaloy kemm itwal kif ukoll aktar sekwenza-sensittiv, konsistenti mas-suxxettibilità akbar tiegħu għal qsim-relatat mal-iskeda jekk l-iskeda ma tiġix segwita b'mod preċiż.

Sors: Special Metals Corporation, INCONEL alloy 718 u bullettini tekniċi Waspaloy (SMC-045 u SMC-011).

Il-pass intermedju ta' stabbilizzazzjoni ta' Waspaloy jeżisti biex jippreċipita karburi tal-konfini tal-qamħ-b'mod ikkontrollat ​​qabel ma l-pass tat-tiqdim jiżviluppa l-massa tal-massa-prime tisħiħ - għażla ta' sekwenza li tnaqqas is-sensittività għall-attakk tal-konfini tal-qamħ-sussegwenti fis-servizz iżda żżid ħin reali tal-ipproċessar u jista' jkun punt ieħor f'liema skeda tkun żbaljata. Din hija espressjoni oħra tal-istess tema sottostanti li għaddejja minn dan l-artikolu: Ir-retenzjoni superjuri tas-saħħa-temperatura għolja ta' Waspaloy tinxtara bi prezz ta' proċess ta' manifattura aktar dejjaq, anqas tordna u sekwenzat b'mod aktar qawwi.

Il-Kontenut tal-Kobalt Joħloq Konsiderazzjoni ta' Spiża u Provvista għal Waspaloy?

Iva - Il-kontenut ta' kobalt ta' 12-15% ta' Waspaloy huwa differenza ġenwina, strutturali fl-ispiża u fil-katina tal-provvista-minn Inconel 718, li essenzjalment ma fih xejn (1% massimu); il-kobalt huwa suq iżgħar, aktar ikkonċentrat ġeografikament, u storikament aktar prezz-volatili minn nikil, kromju, jew molibdenu, u l-preżenza tiegħu f'perċentwali tal-piż b'żewġ ċifri f'Waspaloy mhijiex nota ta' qiegħ il-paġna ta' liga minuri.

Din mhix talba dwar primjum tal-prezz attwali speċifiku, li jvarja mal-kundizzjonijiet tas-suq tal-kobalt u għandu jiġi kkonfermat kontra l-kwotazzjonijiet tal-mitħna attwali - hija osservazzjoni strutturali dwar l-espożizzjoni tal-ispiża materjali sottostanti taż-żewġ ligi. Deċiżjoni ta 'speċifikazzjoni materjali bejn 718 u Waspaloy hija, parzjalment, deċiżjoni dwar kemm mill-bażi tal-ispiża tal-parti lesta għandha tkun esposta għall-volatilità tas-suq tal-kobalt aktar milli s-swieq tan-nikil, kromju, u molibdenu komparattivament aktar stabbli iż-żewġ liegi inkella jaqsmu.

Liema Standards Jirregolaw Kull Liga għall-Akkwist tad-Disk tat-Turbini?

Iż-żewġ ligi jaqsmu l-ASTM B637 bħala speċifikazzjoni komuni ta' bar u forġa-stokk, iżda kull waħda għandha l-familja distinta tagħha ta' speċifikazzjonijiet AMS li tirrifletti s-sekwenzi ta' trattament tas-sħana differenti tagħhom - Is-sett ta' speċifikazzjonijiet ta' Waspaloy jissepara b'mod espliċitu s-soluzzjoni-trattat-materjal biss (AMS 5576, AMS 570) materjal ta' soluzzjoni-stabbilizzat-u-antik (AMS 5704, AMS 5707, AMS 5709), l-istess qasma loġika koperta għall-par AMS 5662/5663 ta' Inconel 718 f'artikolu anċillari.

Sors: Special Metals Corporation, "Prodotti u Speċifikazzjonijiet Disponibbli," INCONEL liga 718 u bullettini tekniċi Waspaloy.

Liema Liga Għandek Tispeċifika għal Applikazzjoni tad-Disk tat-Turbina?

Speċifika Inconel 718 għal diski tal-kompressuri, diski tal-fann, u diski ta' turbini ta'-temperatura aktar baxxa fejn it-temperaturi operattivi jibqgħu komdi taħt bejn wieħed u ieħor 600-650 grad , fejn l-ispiża tal-fabbrikazzjoni, l-iwweldjar, u l-maknabbiltà huma importanti, u fejn l-espożizzjoni tal-ispiża tas-suq tal-kobalt-hija ta' tħassib; speċifika Waspaloy fejn id-diska jara tħaddim sostnut fil-medda ta 'grad 540-650 u ż-żamma tas-saħħa tal-creep/stress-rupture fuq intervalli twal ta' servizz hija s-sewwieq tad-disinn li jirregola.

Agħżel Inconel 718 għal:Kumpressur, fann, u diski tat-turbini ta'-temperatura aktar baxxa li jaħdmu tajjeb fil-firxa ta' servizz-kontinwu ta' 718.

Agħżel Inconel 718 għal:Diski jew ħardwer li se jeħtieġu wweldjar, tiswija tal-weldjatura, jew makkinar estensiv bħala parti mill-fabbrikazzjoni.

Agħżel Inconel 718 għal:Programmi fejn spiża tal-materjal aktar baxxa u espożizzjoni mnaqqsa għall-volatilità tal-prezz tas-suq tal-kobalt- huma prijoritajiet.

Agħżel Waspaloy għal:Id-diski tat-turbini u l-ħardwer li jdur joperaw fil-medda ta' bejn wieħed u ieħor 540-650 grad fejn is-saħħa sostnuta ta' creep u stress-qsim tirregola l-ħajja tad-diska.

Agħżel Waspaloy għal:Applikazzjonijiet fejn il-fabbrikant ikun ikkwalifikat, proċeduri ta' wweldjar ikkontrollati sewwa li kapaċi jimmaniġġjaw is-sensittività tal-qsim ta' l-istrain-età ta' Waspaloy, jew fejn id-disinn jevita kompletament weldjaturi f'postijiet ta'-tensjoni għolja.

Agħżel Waspaloy għal:Programmi ta' magni tal-wirt u xogħol ta' tiswija/reviżjoni fejn Waspaloy huwa l-kwalifikat, materjal li jiġbed-imsejjaħ-out u s-sostituzzjoni mhix għażla.

Għall-pożizzjonijiet tad-disk tat-turbini l-aktar sħan lil hinn mill-firxa prattika ta' kwalunkwe liegi, innota li kemm 718 kif ukoll Waspaloy ġew supplimentati b'mod sostanzjali fid-disinni tal-magni l-aktar ġodda permezz ta' trab-metallurġija gamma-prime/gamma-superliga doppja-prime żviluppata speċifikament biex timbotta l-kapaċità tat-temperatura tad-diska għal aktar {{5}tqabbil din it-tqabbil għażla-stabbilita sew, għadha-relevanti, mhux il-pajsaġġ kollu modern tal-materjali tad-diska tat-turbini.

Mistoqsijiet Frekwenti

Q: Waspaloy huwa aktar b'saħħtu minn Inconel 718?

A: F'temperatura elevata sostnuta fil-medda operattiva kondiviża tagħhom, iva - Waspaloy's gamma-prime fażi ta' tisħiħ żżomm il-kapaċità ta' ġarr ta' tagħbija-b'mod aktar affidabbli minn 718's gamma-double-prime, li hija suxxettibbli li tittrasforma f'fażi delta mhux-maż-żmien. F'temperatura tal-kamra, iż-żewġ ligi jistgħu jiġu ttrattati bis-sħana għal kundizzjonijiet ta' saħħa għolja-komparabbli b'mod ġenerali.

Q: Waspaloy verament jaħdem f'temperaturi ogħla minn Inconel 718?

A: Mhux daqs kemm jassumi komunement għal diski tat-turbini speċifikament. Il-letteratura tal-Metalli Speċjali stess tgħaqqad Waspaloy f'650 grad (1,200 grad F) għal applikazzjonijiet kritiċi li jduru bħal diski, kontra l-limitu ta' servizz kontinwu ta' 718 ta' 704 grad (1,300 grad F). Il-kapaċità ta' Waspaloy ta' spiss-iċċitata ta' 870 grad (1,600 grad F) tapplika għal applikazzjonijiet inqas impenjattivi, li ma jdurux-, mhux diski tat-turbini.

Q: Għaliex Inconel 718 huwa aktar faċli biex iwweldjat minn Waspaloy?

A: Il-fażi ta' tisħiħ gamma-double-prime 718 ta' 718 tifforma bil-mod matul it-tixjiħ, sabiex il-weldjaturi jistgħu jsiru fis-soluzzjoni-kondizzjoni ittemprat mingħajr qsim waqt it-trattament tas-sħana sussegwenti. Il-fażi prima gamma ta' Waspaloy tifforma ħafna aktar malajr, li tagħmel il-liga suxxettibbli għal qsim ta' tensjoni-età; Metalli Speċjali jiddikjaraw li Waspaloy ma jistax jiġi ssaldjat faċilment barra minn ċirkostanzi kkontrollati bir-reqqa u għandu jiġi wweldjat biss fil-kundizzjoni-trattata bis-soluzzjoni, bis-soluzzjoni sħiħa tal-komponent-trattata wara.

Q: Waspaloy huwa aktar għali minn Inconel 718?

A: Il-kontenut ta' kobalt ta' 12-15% ta' Waspaloy (kontra l-kimika essenzjalment ħielsa mill-kobalt-718) huwa differenza strutturali fil-katina ta' spiża u provvista-, peress li l-kobalt huwa suq iżgħar u aktar volatili fil-prezz minn nikil jew kromju. Flimkien mal-magni aktar diffiċli ta 'Waspaloy u rekwiżiti ta' fabbrikazzjoni aktar eżiġenti, ġeneralment iġorr spiża totali kunsinnata ogħla, għalkemm primjums eżatti għandhom jiġu kkonfermati kontra l-ipprezzar attwali tas-suq.

Q: Jista' Inconel 718 jintuża bħala sostitut dirett għal Waspaloy f'diska tat-turbina?

A: Mhux awtomatikament. Filwaqt li 718 huwa eħfef u orħos biex jiġi ffabbrikat, il-limitu kontinwu tat-temperatura tas-servizz tiegħu u ż-żamma tas-saħħa tat-temperatura għolja-ivarjaw minn Waspaloy, u s-sostituzzjonijiet tad-disk tat-turbini jeħtieġu rikwalifikazzjoni sħiħa tal-inġinerija kontra t-temperatura, l-istress, u r-rekwiżiti tal-ħajja tas-servizz tal-magna speċifika - mhux biss simili għal-.

Q: Liema liga hija aktar faċli għall-magna, Inconel 718 jew Waspaloy?

A: Inconel 718 ġeneralment jitqies aktar magni. Metalli Speċjali jiddeskrivi b'mod espliċitu Waspaloy bħala fost l-aktar diffiċli tas-superligi għall-magni, konsegwenza diretta ta 'l-istess kontenut ta' kobalt u frazzjoni tal-volum gamma-prime li jagħtuh saħħa ta 'temperatura għolja-superjuri.