Proprietà del materiale Inconel 718

L'Inconel 718 è una lega di nichel-cromo ad alte prestazioni ampiamente riconosciuta per le sue eccezionali proprietà meccaniche, la resistenza alla corrosione e la capacità di mantenere la forza a temperature elevate. È ampiamente utilizzata nei settori aerospaziale, della produzione di energia e del trattamento chimico, grazie alle sue prestazioni superiori in condizioni estreme. Questo articolo fornisce una panoramica approfondita delle proprietà del materiale Inconel 718, tra cui la composizione chimica, le caratteristiche meccaniche, il comportamento termico e le applicazioni.

Composizione chimica

L'Inconel 718 è composto principalmente da nichel (50-55%), cromo (17-21%) e ferro (equilibrio). Ulteriori elementi di lega come il niobio (4,75-5,5%), il molibdeno (2,8-3,3%), il titanio (0,65-1,15%) e l'alluminio (0,2-0,8%) svolgono un ruolo cruciale nel migliorare la forza e la resistenza alla corrosione. Sono presenti anche quantità minori di cobalto, manganese, silicio e carbonio per migliorare la tenacità, la durezza e la stabilità metallurgica complessiva. Il preciso equilibrio di questi elementi consente all'Inconel 718 di mantenere un'elevata resistenza sia a temperatura ambiente che a temperature elevate.

Proprietà Meccaniche

L'Inconel 718 presenta notevoli proprietà meccaniche che lo rendono adatto ad ambienti ad alta sollecitazione:

• Resistenza alla trazione: In genere varia da 1.240 MPa a 1.515 MPa dopo un adeguato trattamento termico.
• Resistenza allo snervamento: Da 1.035 MPa a 1.240 MPa circa, per garantire l'integrità strutturale sotto carichi pesanti.
• Allungamento: Circa 12-20%, che indica una buona duttilità e formabilità.
• Durezza: Rockwell B 90-100 o Rockwell C 35-40, a seconda del trattamento termico e delle condizioni di lavorazione.
• Resistenza alla fatica: Eccezionale resistenza alle sollecitazioni cicliche, ideale per pale di turbine, motori a razzo e componenti ad alte prestazioni.

Proprietà termiche

L'Inconel 718 mantiene la sua resistenza e stabilità in un ampio intervallo di temperature, rendendolo adatto ad applicazioni ad alta temperatura:

• Punto di fusione: Circa 1.360-1.370°C.
• Temperatura di esercizio: Può funzionare efficacemente in ambienti fino a 700°C senza significative perdite di resistenza.
• Conduttività termica: Bassa conducibilità termica (~11 W/m-K), che contribuisce a ridurre l'affaticamento termico.
• Coefficiente di espansione termica: Circa 13,0 × 10-⁶ /°C, garantendo un comportamento di espansione prevedibile nei componenti di precisione.

Resistenza alla corrosione e all'ossidazione

Uno dei vantaggi principali dell'Inconel 718 è la sua eccellente resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti ossidanti e leggermente riducenti. Il cromo contenuto forma uno strato di ossido stabile che protegge il materiale sottostante da ulteriori ossidazioni. Inoltre, resiste alle cricche da tensocorrosione indotte dai cloruri e alla vaiolatura, rendendolo adatto ad applicazioni marine e di lavorazione chimica.

Trattamento termico e lavorazione

L'Inconel 718 raggiunge proprietà ottimali attraverso una combinazione di trattamenti di ricottura in soluzione e invecchiamento. La lega viene prima trattata in soluzione a 980-1.020°C, seguita da un rapido raffreddamento. Il successivo invecchiamento a 720°C per 8 ore e poi a 620°C per 8 ore favorisce la precipitazione di fasi rinforzanti come il gamma prime (γ’) e il gamma double prime (γ”). Queste fasi contribuiscono in modo significativo all'elevata resistenza alla trazione e allo snervamento della lega. Inoltre, l'Inconel 718 può essere fabbricato con metodi convenzionali come la forgiatura, la laminazione e la lavorazione, anche se la sua tendenza all'indurimento in lavorazione richiede tecniche di lavorazione accurate.

Applicazioni

Grazie alla sua combinazione unica di forza meccanica, resistenza alla corrosione e stabilità termica, l'Inconel 718 è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali esigenti:

• Aerospaziale: Componenti di motori a reazione, pale di turbine, sistemi di scarico e casse di motori a razzo.
• Generazione di energia: Turbine a gas, reattori nucleari e generatori di vapore.
• Trattamento chimico: Scambiatori di calore, recipienti a pressione e sistemi di tubazioni esposti ad ambienti corrosivi.
• Marine: Apparecchiature sottomarine, alberi delle eliche e pompe per applicazioni in acqua di mare.

Domande correlate

Qual è la resistenza alla trazione dell'Inconel 718? L'Inconel 718 ha una resistenza alla trazione tipicamente compresa tra 1.240 MPa e 1.515 MPa dopo un adeguato trattamento termico.

L'Inconel 718 può resistere alla corrosione? Sì, presenta un'eccellente resistenza alla corrosione, compresa la resistenza all'ossidazione, alla vaiolatura e alla cricca da tensocorrosione indotta da cloruri.

A quale temperatura può essere utilizzato l'Inconel 718? L'Inconel 718 può operare efficacemente in ambienti ad alta temperatura, fino a circa 700°C, mantenendo le sue proprietà meccaniche.