Inconel 718 es una superaleación de níquel-cromo-hierro endurecida por precipitación diseñada para ofrecer un rendimiento fiable en entornos extremos que superen los límites de 700 °C (1300 °F). Combina un límite elástico, una resistencia a la fluencia, una estabilidad térmica y una resistencia a la corrosión excepcionales, lo que la convierte en una de las aleaciones de alta temperatura más utilizadas en motores a reacción, turbinas de gas, herramientas para la extracción de petróleo y gas en pozos profundos y sistemas energéticos avanzados.
En comparación con otras superaleaciones como Waspaloy o la serie René, Inconel 718 es especialmente valorado por su exclusivo mecanismo de refuerzo γ″ y su extraordinaria soldabilidad, lo que le confiere una versatilidad sin igual en aplicaciones aeroespaciales y de la industria pesada.
¿Qué es el Inconel 718?
El Inconel 718 es un superaleación a base de níquel endurecida por precipitación reforzada principalmente por la formación de γ″ (Gamma Doble Prime, Ni₃Nb) y γ′ (Gamma Prime, Ni₃(Al,Ti)) durante el envejecimiento. Estas fases metalúrgicas confieren a la aleación su característica alta resistencia, resistencia a la fatiga y estabilidad térmica a largo plazo.
Normas materiales
- UNS: N07718
- W.Nr. (DIN): 2.4668
- Nombres comunes: Aleación 718, Níquel 718, Inconel 718
Una de las ventajas más importantes de Inconel 718 es su cinética de precipitación lenta de la fase γ″, lo que reduce en gran medida la susceptibilidad a la agrietamiento de la zona afectada por el calor de la soldadura. Como resultado, se considera una de las superaleaciones más soldables que existen.
Composición química
La resistencia a altas temperaturas y a la oxidación del Inconel 718 se debe a los siguientes elementos químicos. El ≈5% Nb (niobio) contenido es la característica definitoria que permite el fortalecimiento de la precipitación γ″.
| Elemento | Peso % | Función |
|---|---|---|
| Níquel (Ni) | 50.0-55.0 | Proporciona estabilidad a la matriz y resistencia a la corrosión. |
| Cromo (Cr) | 17.0-21.0 | Forma óxidos protectores; mejora la resistencia a la oxidación y la corrosión. |
| Hierro (Fe) | Saldo | Mejora la fabricabilidad y la rentabilidad. |
| Niobio (Nb) + Tántalo (Ta) | 4.75-5.50 | Clave γ″ elemento de refuerzo (Ni₃Nb). |
| Molibdeno (Mo) | 2.80-3.30 | Refuerzo de la solución sólida; mejora la resistencia a la picadura. |
| Titanio (Ti) | 0.65-1.15 | Favorece la formación de γ′; contribuye al endurecimiento. |
| Aluminio (Al) | 0.20-0.80 | Mejora la resistencia a la oxidación y la precipitación γ′. |
Propiedades físicas y químicas
Estas propiedades determinan el comportamiento del Inconel 718 en entornos térmicos, mecánicos y corrosivos.
Propiedades físicas
- Densidad: 8,19 g/cm³ (0,296 lb/pulg³)
- Intervalo de fusión: 1260-1336 °C
- Conductividad térmica: 11,4 W/m-K a 21 °C
→ La baja conductividad aumenta las temperaturas del filo de corte durante el mecanizado. - Expansión térmica: 13,0 µm/m-°C (20-100 °C)
- Propiedades magnéticas: No magnético
Propiedades químicas
- Resistencia a la oxidación a altas temperaturas: Óxido protector estable hasta ~980 °C
- Resistencia a la corrosión: Excelente en ácidos, bases, agua de mar y ambientes clorados
- Resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC): Gran resistencia en entornos de gas ácido (H₂S) y cloruros.
- Conforme a NACE MR0175: De uso común en herramientas de fondo de pozo de petróleo y gas
Propiedades mecánicas
Valores típicos para AMS 5663 (forjado, estado envejecido):
- Resistencia a la tracción: ≥1240 MPa (180 ksi)
- Límite elástico (0,2% offset): ≥1034 MPa (150 ksi)
- Elongación: ≥12%
- Dureza: 36-44 HRC
- Conservación de la resistencia a altas temperaturas: >80% de resistencia a temperatura ambiente a 650 °C
- Resistencia a la fluencia: Excelente estabilidad a largo plazo bajo cargas sostenidas
Características de fabricación y transformación
El Inconel 718 es conocido por su resistencia a altas temperaturas y su microestructura endurecida por precipitación, que influyen significativamente en su mecanizabilidad, soldabilidad y respuesta al tratamiento térmico.
Su mecanizabilidad suele calificarse de 10-15% (frente a 100% para el acero AISI B1112)y este bajo índice se debe principalmente al endurecimiento por deformación, la acumulación de calor y el desgaste de la herramienta inducido por el carburo.
Características de mecanizado
Inconel 718 está clasificada como una aleación difícil de mecanizar debido a varios comportamientos intrínsecos del material:
- Endurecimiento laboral severo
La aleación se endurece casi inmediatamente cuando la herramienta de corte entra en contacto con su superficie. A medida que se acumula la deformación, la capa endurecida aumenta las fuerzas de corte y la carga de la herramienta.
- Baja conductividad térmica
El calor generado durante el mecanizado no puede disiparse eficazmente. La mayor parte de la energía térmica permanece concentrada en el filo de corte, lo que acelera el desgaste y el agrietamiento térmico.
- Carburos abrasivos
Los carburos ricos en niobio presentes en la microestructura actúan como partículas abrasivas duras. Estos carburos acortan la vida útil de las herramientas y requieren materiales de utillaje robustos.
En conjunto, estos factores se traducen en bajas velocidades de mecanizado, cambios frecuentes de herramientas y estrictos requisitos de control térmico.
Soldabilidad
A diferencia de muchas superaleaciones endurecidas por precipitación, Inconel 718 ofrece una excelente soldabilidad. La fase γ″ precipita lentamente, lo que minimiza el riesgo de:
- Agrietamiento de la zona afectada por el calor
- Fisuración por deformación
- Fragilización posterior a la soldadura
Inconel 718 es compatible con la soldadura TIG, MIG, EBW y láser. Tras la soldadura, la aleación puede someterse a un envejecimiento completo para recuperar su resistencia mecánica.
Tratamiento térmico
Inconel 718 responde muy bien al tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación. Su resistencia procede principalmente del γ″ (Ni₃Nb) con el apoyo del γ′ (Ni₃(Al,Ti)).
Las principales características del tratamiento térmico son:
- Recocido de soluciones disuelve los precipitados existentes y homogeneiza la matriz.
- Doble envejecimiento promueve la precipitación controlada de las fases γ″ y γ′, logrando la máxima resistencia.
- Microestructura estable da como resultado una excelente resistencia a la fluencia y una integridad estructural a largo plazo a temperaturas elevadas.
Este comportamiento en el tratamiento térmico permite al Inconel 718 mantener un alto rendimiento mecánico en entornos aeroespaciales, de turbinas y de petróleo-gas.
Aplicaciones
El Inconel 718 se utiliza en entornos que exigen alta resistencia, resistencia a la oxidación y estabilidad a la fatiga a temperaturas elevadas.
Debido a su equilibrio entre soldabilidad, resistencia a la fluencia y estabilidad estructural a largo plazo, se utiliza ampliamente en sistemas aeroespaciales, energéticos e industriales pesados. Las categorías típicas de aplicación incluyen:
- Componentes aeroespacialescomo discos de turbina, álabes de compresor, carcasas de motor y fijaciones de alta temperatura.
- Equipos de fondo de pozo para petróleo y gas, incluidas las herramientas de fondo de pozo, las válvulas de seguridad y los componentes del árbol de Navidad diseñados para entornos que contienen H₂S.
- Energía y sistemas nuclearesespecialmente las piezas de la sección caliente de las turbinas de gas y los componentes estructurales de los reactores que requieren estabilidad térmica a largo plazo.
- Material de cohetería y vuelos espacialescomo las carcasas de las turbobombas de los cohetes de propulsión líquida y las estructuras de los tanques de propulsión criogénica.
PREGUNTAS FRECUENTES
P1: ¿Es Inconel 718 más resistente que las aleaciones de titanio (Ti-6Al-4V)?
Sí. Aunque las aleaciones de titanio son más ligeras, pierden resistencia rápidamente por encima de 400 °C. Inconel 718 mantiene una fuerza y una resistencia a la fluencia excepcionales incluso a 700 °Cpor lo que es superior para aplicaciones de alta temperatura.
P2: ¿Es el Inconel el metal más resistente?
Inconel 718 es uno de los metales más resistentes a temperaturas elevadas. Aunque algunos aceros superan su resistencia a temperatura ambiente, pocos materiales pueden igualar su rendimiento por encima de los 600 °C.
P3: ¿Son el níquel 718 y el inconel 718 el mismo material?
Sí. "Inconel" es una marca comercial de Special Metals Corporation, mientras que "Nickel 718" es un nombre genérico. Ambos designan la misma aleación bajo el UNS N07718.
Conclusión
El Inconel 718 ofrece una combinación única de resistencia a altas temperaturas, excelente soldabilidad y estabilidad a largo plazo, lo que lo hace indispensable en entornos de ingeniería extremos. Desde los discos de turbina de motores a reacción hasta las herramientas para pozos profundos de petróleo y gas, sigue siendo una de las superaleaciones más fiables de la industria moderna.
Para los fabricantes, comprender su comportamiento de endurecimiento por deformación, baja conductividad térmica y rápida tendencia al desgaste de las herramientas es esencial para lograr resultados de mecanizado CNC de alta calidad. Con amplia experiencia en superaleaciones con base de níquel, suministramos componentes de Inconel 718 mecanizados con precisión que cumplen las exigentes especificaciones AMS y ASTM.
