Inconel 718 Materialeigenschaften

Inconel 718 ist eine Hochleistungs-Nickel-Chrom-Legierung, die für ihre außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, ihre Korrosionsbeständigkeit und ihre Fähigkeit, die Festigkeit bei hohen Temperaturen zu erhalten, bekannt ist. Sie wird in der Luft- und Raumfahrt, in der Energieerzeugung und in der chemischen Industrie aufgrund ihrer überlegenen Leistung unter extremen Bedingungen häufig eingesetzt. Dieser Artikel gibt einen ausführlichen Überblick über die Materialeigenschaften von Inconel 718, einschließlich seiner chemischen Zusammensetzung, seiner mechanischen Eigenschaften, seines thermischen Verhaltens und seiner Anwendungen.

Chemische Zusammensetzung

Inconel 718 besteht hauptsächlich aus Nickel (50-55%), Chrom (17-21%) und Eisen (Rest). Zusätzliche Legierungselemente wie Niob (4,75-5,5%), Molybdän (2,8-3,3%), Titan (0,65-1,15%) und Aluminium (0,2-0,8%) spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Geringe Mengen an Kobalt, Mangan, Silizium und Kohlenstoff sind ebenfalls vorhanden, um die Zähigkeit, Härte und allgemeine metallurgische Stabilität zu verbessern. Dank des ausgewogenen Verhältnisses dieser Elemente kann Inconel 718 seine hohe Festigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen beibehalten.

Mechanische Eigenschaften

Inconel 718 weist bemerkenswerte mechanische Eigenschaften auf, die es für hochbelastete Umgebungen geeignet machen:

• Zugfestigkeit: Nach einer angemessenen Wärmebehandlung liegt er in der Regel zwischen 1.240 MPa und 1.515 MPa.
• Streckgrenze: Ungefähr 1.035 MPa bis 1.240 MPa, was die strukturelle Integrität unter schweren Lasten gewährleistet.
• Dehnung: Etwa 12-20%, was auf eine gute Duktilität und Verformbarkeit hinweist.
• Härte: Rockwell B 90-100 oder Rockwell C 35-40, je nach Wärmebehandlung und Verarbeitungsbedingungen.
• Ermüdungswiderstand: Außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen zyklische Belastungen, daher ideal für Turbinenschaufeln, Raketentriebwerke und Hochleistungskomponenten.

Thermische Eigenschaften

Inconel 718 behält seine Festigkeit und Stabilität über einen weiten Temperaturbereich bei und ist daher für Hochtemperaturanwendungen geeignet:

• Schmelzpunkt: Ungefähr 1.360-1.370°C.
• Betriebstemperatur: Kann in Umgebungen von bis zu 700°C ohne nennenswerten Verlust an Festigkeit effektiv funktionieren.
• Wärmeleitfähigkeit: Geringe Wärmeleitfähigkeit (~11 W/m-K), was zur Verringerung der thermischen Ermüdung beiträgt.
• Wärmeausdehnungskoeffizient: Etwa 13,0 × 10-⁶ /°C, was ein vorhersehbares Ausdehnungsverhalten in Präzisionsbauteilen gewährleistet.

Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit

Einer der wichtigsten Vorteile von Inconel 718 ist seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in oxidierenden und leicht reduzierenden Umgebungen. Der Chromgehalt bildet eine stabile Oxidschicht, die das darunterliegende Material vor weiterer Oxidation schützt. Es widersteht auch chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion und Lochfraß, wodurch es sich für Anwendungen in der Schifffahrt und der chemischen Verarbeitung eignet.

Wärmebehandlung und Verarbeitung

Inconel 718 erreicht optimale Eigenschaften durch eine Kombination von Lösungsglühen und Alterungsbehandlungen. Die Legierung wird zunächst bei 980-1.020°C lösungsgeglüht, gefolgt von einer schnellen Abkühlung. Die anschließende Alterung bei 720 °C für 8 Stunden und dann 620 °C für 8 Stunden fördert die Ausscheidung von Verfestigungsphasen wie Gamma Prime (γ’) und Gamma Double Prime (γ”). Diese Phasen tragen wesentlich zur hohen Zugfestigkeit und Streckgrenze der Legierung bei. Darüber hinaus kann Inconel 718 mit konventionellen Verfahren wie Schmieden, Walzen und Zerspanen hergestellt werden, obwohl seine Neigung zur Kaltverfestigung sorgfältige Verarbeitungstechniken erfordert.

Anwendungen

Aufgrund seiner einzigartigen Kombination aus mechanischer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermischer Stabilität wird Inconel 718 in vielen anspruchsvollen Branchen eingesetzt:

• Luft- und Raumfahrt: Triebwerkskomponenten, Turbinenschaufeln, Abgassysteme und Raketenmotorgehäuse.
• Stromerzeugung: Gasturbinen, Kernreaktoren und Dampfgeneratoren.
• Chemische Verarbeitung: Wärmetauscher, Druckbehälter und Rohrleitungssysteme, die korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind.
• Schifffahrt: Unterwasserausrüstung, Propellerwellen und Pumpen für Meerwasseranwendungen.

Verwandte Fragen

Wie hoch ist die Zugfestigkeit von Inconel 718? Inconel 718 hat eine Zugfestigkeit, die nach entsprechender Wärmebehandlung typischerweise zwischen 1.240 MPa und 1.515 MPa liegt.

Ist Inconel 718 korrosionsbeständig? Ja, es weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, einschließlich Beständigkeit gegen Oxidation, Lochfraß und chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion.

Bei welcher Temperatur kann Inconel 718 verwendet werden? Inconel 718 kann in Hochtemperaturumgebungen bis zu etwa 700°C eingesetzt werden und behält dabei seine mechanischen Eigenschaften.