인코넬 718은 침전 경화 니켈-크롬-철 초합금으로, 다음과 같은 극한 환경에서도 안정적인 성능을 발휘하도록 설계되었습니다. 700°C(1300°F). 뛰어난 항복 강도, 크리프 저항성, 열 안정성 및 내식성을 결합하여 제트 엔진, 가스터빈, 심정 석유 및 가스 공구, 첨단 에너지 시스템에서 가장 널리 사용되는 고온 합금 중 하나입니다.
말벌 합금이나 르네 시리즈와 같은 다른 초합금에 비해 인코넬 718은 고유한 γ″ 강화 메커니즘과 뛰어난 용접성으로 인해 항공우주 및 중공업 분야에서 탁월한 다용도성을 제공합니다.
인코넬 718이란?
인코넬 718은 강수량 경화 니켈 기반 초합금 의 형성에 의해 주로 강화됩니다. γ″(감마 더블 프라임, Ni₃Nb) 그리고 γ′(감마 프라임, Ni₃(Al,Ti)) 노화 중입니다. 이러한 야금 단계는 합금 특유의 고강도, 내피로성 및 장기적인 열 안정성을 제공합니다.
재료 표준
- UNS: N07718
- W.Nr. (DIN): 2.4668
- 일반 이름: 합금 718, 니켈 718, 인코넬 718
인코넬 718의 가장 중요한 장점 중 하나는 다음과 같습니다. 느린 강수량 동역학 에 대한 민감성을 크게 감소시키는 γ ″ 단계의 용접 열 영향 영역 균열. 그 결과, 용접성이 가장 뛰어난 초합금 중 하나로 간주됩니다.
화학 성분
인코넬 718의 고온 강도와 내산화성은 다음과 같은 화학 원소에서 비롯됩니다. 인 ≈5% Nb(니오븀) 콘텐츠는 γ″ 강수량 강화를 가능하게 하는 결정적인 기능입니다.
| 요소 | 무게 % | 기능 |
|---|---|---|
| 니켈(Ni) | 50.0-55.0 | 매트릭스 안정성과 내식성을 제공합니다. |
| 크롬(Cr) | 17.0-21.0 | 보호 산화물을 형성하고 산화 및 내식성을 향상시킵니다. |
| 철(Fe) | 잔액 | 제조 가능성 및 비용 효율성을 개선합니다. |
| 니오븀(Nb) + 탄탈륨(Ta) | 4.75-5.50 | 주요 γ″ 강화 요소(Ni₃Nb). |
| 몰리브덴(Mo) | 2.80-3.30 | 고체 솔루션 강화, 내공 저항성 향상. |
| 티타늄(Ti) | 0.65-1.15 | γ′ 형성을 지원하며 경화에 기여합니다. |
| 알루미늄(Al) | 0.20-0.80 | 내산화성 및 γ′ 강수량을 개선합니다. |
물리 및 화학적 특성
이러한 특성으로 인해 열, 기계 및 부식성 환경에서 인코넬 718의 성능이 결정됩니다.
물리적 속성
- 밀도: 8.19g/cm³(0.296lb/in³)
- 녹는 범위: 1260-1336 °C
- 열 전도성: 21°C에서 11.4W/m-K
→ 낮은 전도성은 가공 중 최첨단 온도를 높입니다. - 열팽창: 13.0 µm/m-°C(20-100°C)
- 자기 속성: 비자기
화학적 특성
- 고온 산화 저항성: 최대 ~980°C까지 안정적인 보호 산화물
- 내식성: 산성, 염기성, 해수 및 염화물 환경에 탁월합니다.
- 응력-부식 균열(SCC) 내성: 사워 가스(H₂S) 및 염화물 환경에서 강력한 내성 발휘
- NACE MR0175를 준수합니다: 석유 및 가스 다운홀 도구에 일반적으로 사용됨
기계적 특성
다음에 대한 일반적인 값 AMS 5663(위조, 노화 상태):
- 인장 강도: ≥1240MPa(180ksi)
- 수율 강도(0.2% 오프셋): ≥1034MPa(150ksi)
- 신장: ≥12%
- 경도: 36-44 HRC
- 고온 강도 유지: >650°C에서 실온 강도 80% 이상
- 크리프 저항: 지속적인 부하에서도 뛰어난 장기 안정성
제조 및 처리 특성
인코넬 718은 가공성, 용접성 및 열처리 반응에 큰 영향을 미치는 고온 강도와 침전 경화 미세 구조로 잘 알려져 있습니다.
기계 가공성은 일반적으로 다음과 같이 평가됩니다. 10-15%(AISI B1112 강철의 경우 100%와 비교)이 낮은 등급은 주로 작업 경화, 열 축적 및 카바이드로 인한 공구 마모로 인해 발생합니다.
가공 특성
인코넬 718은 몇 가지 고유한 재료 특성으로 인해 기계 가공이 어려운 합금으로 분류됩니다:
- 심한 작업 경화
절삭 공구가 표면에 닿으면 합금은 거의 즉시 경화됩니다. 변형이 누적되면 경화된 층이 절삭력과 공구 하중을 증가시킵니다.
- 낮은 열 전도성
가공 중에 발생하는 열은 효율적으로 방출되지 않습니다. 대부분의 열 에너지는 절삭 날에 집중되어 마모와 열 균열을 가속화합니다.
- 연마재 카바이드
미세 구조에 존재하는 니오븀이 풍부한 카바이드는 단단한 연마 입자로 작용합니다. 이러한 카바이드는 공구 수명을 단축시키며 견고한 공구 재료가 필요합니다.
이러한 요인들이 함께 작용하여 가공 속도가 느려지고 공구가 자주 교체되며 열 제어에 대한 엄격한 요구 사항이 생깁니다.
용접성
많은 침전 경화 초합금과 달리 인코넬 718은 우수한 용접성을 제공합니다. γ 상은 천천히 침전되어 위험을 최소화합니다:
- 열 영향 구역 균열
- 변형 연령 균열
- 용접 후 취성
인코넬 718은 TIG, MIG, EBW 및 레이저 용접과 호환됩니다. 용접 후 합금은 기계적 강도를 회복하기 위해 완전 노화 과정을 거칠 수 있습니다.
열처리
인코넬 718은 침전 경화 열처리에 강력하게 반응합니다. 강도는 주로 γ″(Ni₃Nb)에서 비롯되며 γ′(Ni₃(Al,Ti))의 지원을 받습니다.
주요 열처리 특성은 다음과 같습니다:
- 솔루션 어닐링 기존 침전물을 용해하고 매트릭스를 균질화합니다.
- 더블 에이징 는 γ″ 및 γ′ 단계의 제어된 침전을 촉진하여 최대 강도를 달성합니다.
- 안정적인 마이크로 구조 는 높은 온도에서 우수한 크리프 저항성과 장기적인 구조적 무결성을 제공합니다.
이러한 열처리 특성 덕분에 인코넬 718은 항공우주, 터빈 및 오일-가스 환경에서 높은 기계적 성능을 유지할 수 있습니다.
애플리케이션
인코넬 718은 높은 강도, 내산화성, 고온에서의 피로 안정성이 요구되는 환경에서 사용됩니다.
용접성, 크리프 저항성, 장기적인 구조적 안정성이 균형을 이루고 있어 항공우주, 에너지 및 중장비 산업 시스템 전반에 걸쳐 널리 채택되고 있습니다. 일반적인 적용 분야는 다음과 같습니다.:
- 항공우주 부품터빈 디스크, 컴프레서 블레이드, 엔진 케이스, 고온 패스너 등의 부품에 사용됩니다.
- 석유 및 가스 다운홀 장비다운홀 도구, 안전 밸브, H₂S 함유 환경을 위해 설계된 크리스마스 트리 구성 요소를 포함합니다.
- 에너지 및 원자력 시스템특히 가스터빈 고온 섹션 부품과 장기적인 열 안정성이 요구되는 원자로 구조 부품에 사용됩니다.
- 로켓 및 우주 비행 하드웨어액체 로켓 터보 펌프 하우징과 극저온 추진제 탱크 구조 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
자주 묻는 질문
Q1: 인코넬 718은 티타늄 합금(Ti-6Al-4V)보다 더 강합니까?
그렇습니다. 티타늄 합금은 가볍기는 하지만 400°C 이상에서는 강도가 급격히 떨어집니다. 인코넬 718은 다음과 같은 조건에서도 뛰어난 강도와 크리프 저항성을 유지합니다. 700 °C를 함유하고 있어 고온 애플리케이션에 적합합니다.
Q2: 인코넬이 가장 강한 금속인가요?
인코넬 718은 가장 강한 금속 중 하나입니다. 높은 온도에서. 일부 강철은 상온 강도를 능가하지만, 600°C 이상의 성능에 필적하는 소재는 거의 없습니다.
Q3: 니켈 718과 인코넬 718은 같은 소재인가요?
예. "인코넬"은 Special Metals Corporation의 상표이며 "니켈 718"은 일반적인 이름입니다. 둘 다 UNS N07718에 따라 동일한 합금을 지정합니다.
결론
인코넬 718은 고온 강도, 우수한 용접성 및 장기적인 안정성이 독특하게 결합되어 있어 극한의 엔지니어링 환경에서 없어서는 안 될 필수 소재입니다. 제트 엔진 터빈 디스크부터 심정 유정용 오일 및 가스 공구까지 현대 산업에서 가장 신뢰받는 초합금 중 하나입니다.
제조업체의 경우 작업 경화 거동, 낮은 열전도율 및 빠른 공구 마모 경향 는 고품질의 CNC 가공 결과를 얻기 위해 필수적입니다. 니켈 기반 초합금에 대한 광범위한 경험을 보유하고 있습니다, 정밀 가공된 인코넬 718 부품을 제공합니다. 까다로운 AMS 및 ASTM 사양을 충족하는 제품입니다.
