(1 Проголосовало)

 

Сплав инконель

Инконель (англ.: Inconel) – это торговая марка американской компании Special Metals Corporation, а также общее название семейства сверхпрочных аустенитных сплавов на основе никеля и хрома. Эти сплавы представляют собой стойкие к окислению и коррозии материалы, вполне пригодные для эксплуатации в экстремальных средах, подверженных воздействию высоких давлений и температур.

При нагревании этот сплав образует толстый, устойчивый оксидный слой, защищающий поверхность от дальнейшего окисления. Инконель сохраняет прочность в широком диапазоне температур, что делает его привлекательным для применения в условиях высоких температур, при которых алюминий и сталь потекли бы в результате вызванного нагревом образования пустот в их кристаллической решётке.

Данное семейство было разработано в 40-е годы 20-го века группой исследователей предприятия Wiggin Alloys (г. Херефорд/англ.: Hereford, Англия), позже приобретенного американской компанией Special Metals Corporation для поддержки проводимой ею разработки реактивного двигателя Уиттла (Whittle jet engine).

Разные марки инконеля сильно различаются между собой по химическому составу, но доминирующими компонентами всех из них являются в различных пропорциях никель (от 44,2 до 72,0 весовых %) и хром (от 14,0 до 24,0 весовых %). К числу легирующих добавок могут относиться разные количества железа (Fe), молибдена (Mo), ниобия (Nb), кобальта (Co), марганца (Mn), меди (Cu), алюминия (Al), титана (Ti), кремний (Si), углерод (C), сера (S), фосфор (P), бор (B).

Эти сплавы вполне пригодны для использования в условиях воздействия высокого давления и большой кинетической энергии. При нагревании инконель образует толстый, устойчивый оксидный слой, защищающий поверхность от дальнейшего окисления. Он сохраняет прочность в широком диапазоне температур, что делает его привлекательным для применения в высокотемпературных средах, в которых алюминий и сталь потекли бы в результате вызванного нагревом образования пустот в их кристаллической решётке. В зависимости от конкретной марки высокая жаропрочность сплава достигается упрочнением твёрдого раствора или методом дисперсионного упрочнения. При таких разновидностях метода упрочнения, как дисперсионное отверждение или дисперсионное упрочнение, никелевая составляющая инконеля комбинируется с легирующими добавками (алюминий и титан), образуя при этом интерметаллическое соединение Ni3(Ti, Al) или гамма-фазу (γ’). В гамма-фазе формируются небольшие кубические кристаллы, эффективно препятствующие расползанию и растеканию металла при повышенных температурах. Формирование кристаллов гамма-фазы со временем усиливается, особенно после 3-часового нагрева сплава при температуре 850 °C, и его интенсивность продолжает нарастать после 72-часового воздействия этой температуры.

Из-за быстрого деформационного упрочнения инконель с трудом поддаётся формовке и механической обработке с помощью традиционных технологий. Вследствие того, что после первого прохода режущего инструмента происходит деформационное упрочнение сплава, при последующих проходах возникает тенденция к пластической деформации либо обрабатываемой заготовки, либо режущего инструмента. Поэтому механическая обработка дисперсноотверждённых сплавов инконель, таких как Inconel 718, осуществляется методом агрессивной, но медленной резки твёрдым режущим инструментом, что позволяет свести к минимуму необходимое число проходов инструмента. Альтернативным методом механической обработки, применимым для большинства случаев, является обработка заготовки в нагретом состоянии с образованием однородного твёрдого раствора. При этом после дисперсионного отверждения выполняются лишь операции финишной обработки.

Наружные резьбы нарезаются на токарном станке с помощью резца или методом накатки на резьбонакатном станке в нагретом состоянии с образованием твёрдого раствора. Кроме того, наружная резьба на заготовках из сплава Inconel 718 может накатываться после полного дисперсионного отверждения методом индукционного нагрева до 704,44 °C без увеличения размера зёрен. Отверстия с внутренней резьбой выполняются методом резьбофрезерования. Также возможна формовка внутренних резьб методом электроэрозионной обработки.

Резание листового инконеля часто выполняется с помощью станка для гидроабразивной резки. Кроме того, для механической обработки этих сплавов также используются новые фрезы из керамики, армированной нитевидными кристаллами. Они снимают материал, как правило, в 8 раз быстрее, чем твердосплавные фрезы. Наряду с уже перечисленными методами механической обработки детали из инконеля также могут изготавливаться с использованием технологии селективного лазерного плавления.

Сваривание некоторых сплавов этого семейства (особенно группы сплавов с дисперсноотверждающей гамма-фазой, таких как сплавы марок Waspalloy и X-750), может быть затруднено из-за крекинга и микроструктурного расслоения легирующих элементов в зоне термического воздействия. Однако некоторые сплавы, такие как Inconel 625 и Inconel 718, рассчитаны на сварку. Наиболее распространёнными методами сварки этих марок инконеля являются дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа и электроннолучевая сварка. Кроме того, всё большую популярность в последние годы приобретают инновационные технологии в области импульсной микролазерной сварки, предназначенные для сваривания изделий из инконеля для некоторых специфических областей применения.