L'Inconel 718 est un superalliage de nickel-chrome-fer durcissant par précipitation, conçu pour offrir des performances fiables dans des environnements extrêmes dépassant les limites suivantes 700 °C (1300 °F). Il combine une limite d'élasticité exceptionnelle, une résistance au fluage, une stabilité thermique et une résistance à la corrosion, ce qui en fait l'un des alliages haute température les plus utilisés dans les moteurs à réaction, les turbines à gaz, les outils pour puits de pétrole et de gaz profonds et les systèmes énergétiques avancés.
Comparé à d'autres superalliages tels que Waspaloy ou la série Rene, l'Inconel 718 est particulièrement apprécié pour son mécanisme de renforcement γ″ unique et sa soudabilité exceptionnelle, ce qui lui confère une polyvalence inégalée dans les applications de l'aérospatiale et de l'industrie lourde.
Qu'est-ce que l'Inconel 718 ?
L'Inconel 718 est un superalliage à base de nickel durcissant par précipitation renforcée principalement par la formation de γ″ (Gamma Double Prime, Ni₃Nb) et γ′ (Gamma Prime, Ni₃(Al,Ti)) au cours du vieillissement. Ces phases métallurgiques confèrent à l'alliage sa haute résistance, sa résistance à la fatigue et sa stabilité thermique à long terme.
Normes matérielles
- UNS : N07718
- W.Nr. (DIN) : 2.4668
- Noms communs : Alliage 718, Nickel 718, Inconel 718
L'un des principaux avantages de l'Inconel 718 est son cinétique de précipitation lente de la phase γ″, ce qui réduit considérablement la susceptibilité à l'effet de serre. fissuration de la zone affectée thermiquement de la soudure. Par conséquent, il est considéré comme l'un des superalliages les plus soudables qui soient.
Composition chimique
La résistance à haute température et la résistance à l'oxydation de l'Inconel 718 proviennent des éléments chimiques suivants. Les ≈5% Nb (niobium) est la caractéristique déterminante du renforcement des précipitations γ″.
| Élément | Poids % | Fonction |
|---|---|---|
| Nickel (Ni) | 50.0-55.0 | Assure la stabilité de la matrice et la résistance à la corrosion. |
| Chrome (Cr) | 17.0-21.0 | Forme des oxydes protecteurs ; améliore la résistance à l'oxydation et à la corrosion. |
| Fer (Fe) | Équilibre | Améliore les possibilités de fabrication et la rentabilité. |
| Niobium (Nb) + Tantale (Ta) | 4.75-5.50 | Clé γ″ élément de renforcement (Ni₃Nb). |
| Molybdène (Mo) | 2.80-3.30 | Renforcement de la solution solide ; améliore la résistance à la piqûre. |
| Titane (Ti) | 0.65-1.15 | Favorise la formation de γ′ ; contribue au durcissement. |
| Aluminium (Al) | 0.20-0.80 | Améliore la résistance à l'oxydation et la précipitation γ′. |
Propriétés physiques et chimiques
Ces propriétés déterminent les performances de l'Inconel 718 dans les environnements thermiques, mécaniques et corrosifs.
Propriétés physiques
- Densité : 8,19 g/cm³ (0,296 lb/in³)
- Plage de fusion : 1260-1336 °C
- Conductivité thermique : 11,4 W/m-K à 21 °C
→ Une faible conductivité augmente la température des arêtes de coupe pendant l'usinage. - Dilatation thermique : 13,0 µm/m-°C (20-100 °C)
- Propriétés magnétiques : Non-magnétique
Propriétés chimiques
- Résistance à l'oxydation à haute température : Oxyde protecteur stable jusqu'à ~980 °C
- Résistance à la corrosion : Excellente résistance aux acides, aux bases, à l'eau de mer et aux chlorures
- Résistance à la corrosion sous contrainte (SCC) : Forte résistance aux gaz acides (H₂S) et aux environnements chlorés
- Conforme à la norme NACE MR0175 : Couramment utilisé dans les outils de forage pour le pétrole et le gaz
Propriétés mécaniques
Valeurs typiques pour AMS 5663 (forgé, état vieilli) :
- Résistance à la traction : ≥1240 MPa (180 ksi)
- Limite d'élasticité (décalage de 0,2%) : ≥1034 MPa (150 ksi)
- Élongation : ≥12%
- Dureté : 36-44 HRC
- Maintien de la résistance à haute température : >80% de la résistance à température ambiante à 650 °C
- Résistance au fluage : Excellente stabilité à long terme sous des charges soutenues
Caractéristiques de fabrication et de transformation
L'Inconel 718 est connu pour sa résistance à haute température et sa microstructure durcie par précipitation, qui influencent considérablement son usinabilité, sa soudabilité et sa réponse au traitement thermique.
Son usinabilité est généralement évaluée à 10-15% (contre 100% pour l'acier AISI B1112)Cette faible cote est principalement due à l'écrouissage, à l'accumulation de chaleur et à l'usure de l'outil due au carbure.
Caractéristiques d'usinage
L'Inconel 718 est classé comme un alliage difficile à usiner en raison de plusieurs comportements intrinsèques du matériau :
- Durcissement sévère des conditions de travail
L'alliage se durcit presque immédiatement lorsque l'outil de coupe entre en contact avec sa surface. Au fur et à mesure que les déformations s'accumulent, la couche durcie augmente les efforts de coupe et la charge de l'outil.
- Faible conductivité thermique
La chaleur générée pendant l'usinage ne peut pas se dissiper efficacement. La majeure partie de l'énergie thermique reste concentrée sur l'arête de coupe, ce qui accélère l'usure et la fissuration thermique.
- Carbures abrasifs
Les carbures riches en niobium présents dans la microstructure agissent comme des particules abrasives dures. Ces carbures réduisent la durée de vie des outils et nécessitent des matériaux d'outillage robustes.
Ensemble, ces facteurs se traduisent par de faibles vitesses d'usinage, des changements d'outils fréquents et des exigences strictes en matière de contrôle thermique.
Soudabilité
Contrairement à de nombreux superalliages durcis par précipitation, l'Inconel 718 offre une excellente soudabilité. La phase γ″ précipite lentement, ce qui minimise le risque de :
- Fissuration de la zone affectée par la chaleur
- Fissuration due à l'âge et à la déformation
- Fragilisation post-soudure
L'Inconel 718 est compatible avec le soudage TIG, MIG, EBW et laser. Après le soudage, l'alliage peut subir un vieillissement complet pour restaurer sa résistance mécanique.
Traitement thermique
L'Inconel 718 réagit fortement au traitement thermique de durcissement par précipitation. Sa résistance provient principalement de γ″ (Ni₃Nb) avec le soutien de γ′ (Ni₃(Al,Ti)).
Les principales caractéristiques du traitement thermique sont les suivantes
- Recuit de la solution dissout les précipités existants et homogénéise la matrice.
- Double vieillissement favorise la précipitation contrôlée des phases γ″ et γ′, ce qui permet d'obtenir une résistance maximale.
- Microstructure stable permet d'obtenir une excellente résistance au fluage et une intégrité structurelle à long terme à des températures élevées.
Ce traitement thermique permet à l'Inconel 718 de conserver des performances mécaniques élevées dans l'aérospatiale, les turbines et les environnements pétroliers.
Applications
L'Inconel 718 est utilisé dans des environnements qui exigent une résistance élevée, une résistance à l'oxydation et une stabilité à la fatigue à des températures élevées.
Grâce à son équilibre entre soudabilité, résistance au fluage et stabilité structurelle à long terme, il est largement adopté dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie et des systèmes industriels lourds. Les catégories d'applications typiques sont les suivantes:
- Composants aérospatiauxLes produits de cette catégorie sont utilisés dans des domaines tels que les disques de turbines, les aubes de compresseurs, les carters de moteurs et les fixations à haute température.
- Équipement de fond de puits pour le pétrole et le gazy compris les outils de forage, les soupapes de sécurité et les composants de l'arbre de Noël conçus pour les environnements contenant du H₂S.
- Systèmes énergétiques et nucléairesLes produits de l'industrie de l'énergie et de l'énergie nucléaire, en particulier les pièces de la section chaude des turbines à gaz et les composants structurels des réacteurs, nécessitent une stabilité thermique à long terme.
- Matériel de fusée et de vol spatialLa technologie de l'information et de la communication (TIC) est utilisée pour la conception et la fabrication de produits de haute technologie, tels que les boîtiers de turbopompes de fusées à liquides et les structures de réservoirs de propergol cryogénique.
FAQ
Q1 : L'Inconel 718 est-il plus résistant que les alliages de titane (Ti-6Al-4V) ?
Oui. Bien que les alliages de titane soient plus légers, ils perdent rapidement leur résistance au-delà de 400 °C. L'Inconel 718 conserve une solidité et une résistance au fluage exceptionnelles, même à 700 °Cce qui le rend supérieur pour les applications à haute température.
Q2 : L'Inconel est-il le métal le plus résistant ?
L'Inconel 718 est l'un des métaux les plus résistants. à des températures élevées. Si certains aciers dépassent sa résistance à température ambiante, peu de matériaux peuvent rivaliser avec ses performances à plus de 600 °C.
Q3 : Le Nickel 718 et l'Inconel 718 sont-ils le même matériau ?
Oui, "Inconel" est une marque déposée de Special Metals Corporation, tandis que "Nickel 718" est un nom générique. Les deux désignent le même alliage sous la référence UNS N07718.
Conclusion
L'inconel 718 offre une combinaison unique de résistance à haute température, d'excellente soudabilité et de stabilité à long terme, ce qui le rend indispensable dans les environnements techniques extrêmes. Des disques de turbine de moteur à réaction aux outils pour puits de pétrole et de gaz, il reste l'un des superalliages les plus fiables de l'industrie moderne.
Pour les fabricants, la compréhension de ses comportement d'écrouissage, faible conductivité thermique et tendance à l'usure rapide des outils est essentielle pour obtenir des résultats d'usinage CNC de haute qualité. Avec une grande expérience dans les superalliages à base de nickel, nous fournissons des composants en Inconel 718 usinés avec précision qui répondent aux spécifications AMS et ASTM les plus exigeantes.
