Inconel 718: Zusammensetzung, Eigenschaften und Anwendungen beim Gießen

HDCMFG
22. November 2023

Was ist Inconel 718?

Inconel 718 ist eine robuste Superlegierung auf Nickelbasis, die für ihre hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit unter extremen Bedingungen bekannt ist. Sie besteht hauptsächlich aus Nickel, Chrom, Eisen und anderen Legierungen und eignet sich hervorragend für verschiedene anspruchsvolle Anwendungen. Die einzigartige Zusammensetzung der Legierung in Verbindung mit einer präzisen Wärmebehandlung trägt zu ihrer herausragenden Festigkeit, Haltbarkeit und Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bei und macht sie zu einem bevorzugten Material für kritische Komponenten in anspruchsvollen Umgebungen.

Das „718“ in Inconel 718 steht für „Was“.

Die Zahl 718 in Inconel 718 verkörpert im Gegensatz zu anderen Materialcodes keine Eigenschaften oder Elemente der Legierung. Es ist jedoch nicht eine eindeutige Zahl, die sie von den anderen Inconel-Legierungen unterscheidet, sondern vielmehr ihr Teil der Zahlenreihe, die die Legierung selbst definiert. Die Inconel-Legierungsfamilie ist eine Gruppe von Nickel-Chrom-Superlegierungen, die die Leistungsanforderungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit sowie struktureller Festigkeit abdecken. Die Bezeichnung des Nummerierungssystems, zu der auch „718“ gehört, ist eigentlich eine Bezeichnung oder ein Identifikator der besonderen molybdänierten Zusammensetzung, die an der Entwicklung und Vermarktung dieser Legierung beteiligt war. Incoloy 718 ist aufgrund seiner Höhen-, Druck- und Kriechfestigkeitseigenschaften bis etwa 1300 °F (700 °C) eher beliebt und wird gut in Gasturbinentriebwerken, in der Luft- und Raumfahrt sowie in Öl- und Gasbohrgeräten eingesetzt.

Chemische Zusammensetzung von Inconel 718

Eigenschaften von Komponentenelementen	Metrisch	Englisch
Aluminium, Al	0,20 – 0,80 %	0,20 – 0,80 %
Bor, B	<= 0,0060 %	<= 0,0060 %
Kohlenstoff, C	<= 0,080 %	<= 0,080 %
Chrom, Cr	17 – 21 %	17 – 21 %
Cobalt, Co	<= 1,0 %	<= 1,0 %
Kupfer, Cu	<= 0,30 %	<= 0,30 %
Eisen, Fe	17%	17%
Mangan, Mn	<= 0,35 %	<= 0,35 %
Molybdän, Mo	2,8 – 3,3 %	2,8 – 3,3 %
Nickel, Ni	50 – 55 %	50 – 55 %
Niob, Nb (Columbium, Cb)	4,75 – 5,5 %	4,75 – 5,5 %
Phosphor, P	<= 0,015 %	<= 0,015 %
Silizium, Si	<= 0,35 %	<= 0,35 %
Schwefel, S	<= 0,015 %	<= 0,015 %
Titan, Ti	0,65 – 1,15 %	0,65 – 1,15 %

Einfluss der chemischen Zusammensetzung auf die Eigenschaften von Inconel 718

Inconel 718, eine herausragende Superlegierung auf Nickelbasis, die für ihre außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften sowie die Fähigkeit, hohen Temperaturen und Korrosion standzuhalten, geschätzt wird, ist von Natur aus eine sorgfältig ausgewogene Zusammensetzung chemischer Stoffe. Nickel bildet den Rahmen der Legierung, der sie stärkt und korrosionsbeständig macht. Chrom verstärkt dann die Oxidationsbeständigkeit. Niob und Titan sind Verfestigungsquellen und bilden bei der Wärmebehandlung Ausscheidungen, die für Steifigkeit und Stabilität sorgen. Festigkeit und Kriechfestigkeit werden durch Molybdän erreicht, wohingegen Aluminium eine Ausscheidungsverfestigung mit sich bringt. Eisen sowie Spurenelemente wie Kohlenstoff, Schwefel und Silizium beeinträchtigen die Schweißbarkeit und Korrosionseigenschaften. Das Zusammenspiel dieser Elemente ist der wesentliche Bestandteil bei der Entwicklung von Inconel 718 zur Erfüllung der Anwendungsanforderungen.

Physikalische Eigenschaften von Inconel 718

Physikalische Eigenschaften	Metrisch	Englisch
Dichte	8,19 g/cm³	0,296 lb/in³

Mechanische Eigenschaften von Inconel 718

Mechanische Eigenschaften	Metrisch	Englisch
Zugfestigkeit, ultimative	1100 MPa @Temperatur 650 °C	160.000 psi @Temperatur 1200 °F
Zugfestigkeit, ultimative	1375 MPa @Temperatur 23,0 °C	199400 psi @Temperatur 73,4 °F
Zugfestigkeit, Ertrag	1100 MPa @Stamm 0,200 %	160.000 psi @Stamm 0,200 %
Zugfestigkeit, Ertrag	980 MPa @Stamm 0,200 %, Temperatur 650 °C	142.000 psi @Stamm 0,200 %, Temperatur 1200 °F
Bruchdehnung	25%	25%
Bruchdehnung	18 % @Temperatur 650 °C	18 % @Temperatur 1200 °F
Bruchfestigkeit	593 MPa @Temperatur 649 °C, Zeit 3,60e+6 Sek	86000 psi @Temperatur 1200 °F, Zeit 1000 Stunden
Bruchfestigkeit	703 MPa @Temperatur 649 °C, Zeit 360000 Sek	102000 psi @Temperatur 1200 °F, Zeit 100 Stunden

Elektrische Eigenschaften von Inconel 718

Elektrische Eigenschaften	Metrisch	Englisch
Elektrischer widerstand	0,000125 Ohm-cm	0,000125 Ohm-cm
Magnetische Permeabilität	1.0011	1.0011
Curie-Temperatur	-112 °C	-170 °F

Thermische Eigenschaften von Inconel 718

Thermische Eigenschaften	Metrisch	Englisch
WAK, linear	13,0 µm/m-°C bei Temperatur 20,0 – 100 °C	7,22 µin/in-°F bei Temperatur 68,0 – 212 °F
Spezifische Wärmekapazität	0,435 J/g-°C	0,104 BTU/lb-°F
Wärmeleitfähigkeit	11,4 W/mK	79,1 BTU-in/h-ft²-°F
Schmelzpunkt	1260 – 1336 °C	2300 – 2437 °F
Solidus	1260 °C	2300 °F
Liquidus	1336 °C	2437 °F

Häufige Anwendung von Inconel 718

Aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften findet Inconel 718 in verschiedenen Branchen breite Anwendung. Zu den häufigsten Einsatzgebieten gehören Luft- und Raumfahrtkomponenten, Industriemaschinen und Anwendungen, die hochfeste, korrosionsbeständige Materialien erfordern. Seine Vielseitigkeit macht es zur ersten Wahl in Situationen, in denen Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von größter Bedeutung sind, beispielsweise bei der Herstellung von Turbinentriebwerken, Raketenmotoren und Komponenten, die extremen Temperaturen und rauen Umgebungen ausgesetzt sind.

Vorteile der Verwendung von Inconel 718 beim Feinguss

Die Verwendung von Inconel 718 beim Feinguss bietet eine Reihe bedeutender Vorteile:

Hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit:
- Behält seine Festigkeit auch bei extremer Hitze und weist eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit auf.
Beeindruckende mechanische Eigenschaften:
- Verfügt über eine hohe Zug- und Streckgrenze und gewährleistet so eine robuste Leistung.
Haltbarkeit und Langlebigkeit:
- Die Komponenten bieten eine dauerhafte Haltbarkeit und verbessern die Gesamtzuverlässigkeit der Ausrüstung.
Beständigkeit gegen Ermüdung und Kriechen:
- Weist Ermüdungs- und Kriechverformungsbeständigkeit für längere Stabilität auf.
Einfache Formung und Bearbeitung:
- Erleichtert die Herstellung komplexer Komponenten während des Feingussprozesses.
Große Auswahl an Individualisierungsmöglichkeiten:
- Ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Komponenten, die auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von Inconel 718 im Feinguss eine vielseitige, langlebige und zuverlässige Lösung für kritische Komponenten in verschiedenen Branchen bietet.

Herausforderungen bei der Verwendung von Inconel 718 beim Feinguss

Hoher Schmelzpunkt: Erfordert spezielle Ausrüstung und hohe Energieanforderungen.
Fließfähigkeit und Formfüllung: Inconel 718 hat eine schlechte Fließfähigkeit und erfordert eine sorgfältige Formkonstruktion für eine ordnungsgemäße Befüllung.
Thermische Spannungen: Die Anfälligkeit gegenüber thermischen Spannungen kann beim Gießen zu Rissen führen.
Oxidation und Entkohlung: Anfällig für Oxidation und Entkohlung, was spezielle Atmosphären oder Beschichtungen erfordert.
Korngrößenkontrolle: Die genaue Steuerung der Abkühlgeschwindigkeiten und Erstarrungsparameter ist entscheidend für die gewünschte Mikrostruktur.
Oberflächenbeschaffenheit und Porosität: Aufgrund der hohen Viskosität ist es schwierig, eine glatte Oberfläche zu erzielen. und Anfälligkeit für Gasporosität.
Wärmebehandlung nach dem Guss: Erfordert eine sorgfältige Kontrolle, um zusätzliche Spannungen oder Verformungen zu vermeiden.
Kostenüberlegungen: Inconel 718 ist eine Premiumlegierung, die sich negativ auf die wirtschaftliche Machbarkeit insgesamt auswirkt.

Trotz dieser Herausforderungen ist Inconel 718 aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften häufig die bevorzugte Wahl für bestimmte Anwendungen, sodass für eine erfolgreiche Nutzung ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen Fachwissen und Ressourcen erforderlich ist.

Inconel 718 im Vergleich zu Inconel 625 im Feinguss

Im Feingussbereich weisen Inconel 718 und Inconel 625 unterschiedliche Eigenschaften auf. Inconel 718 zeichnet sich aufgrund seines höheren Nickelgehalts durch eine überlegene Festigkeit und Temperaturbeständigkeit aus, was es zu einer erstklassigen Wahl für Luft- und Raumfahrt- und Industrieanwendungen macht, allerdings zu höheren Kosten. Im Gegensatz dazu findet Inconel 625, das für seine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit bekannt ist, seine Nische in der chemischen Verarbeitungs- und Schifffahrtsindustrie und bietet eine kostengünstige Lösung. Die Entscheidung zwischen ihnen hängt von spezifischen Anwendungsanforderungen, Budgetüberlegungen und dem gewünschten Gleichgewicht zwischen Temperaturbeständigkeit, mechanischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ab und hilft den Herstellern bei der optimalen Materialauswahl für Feinguss.

Kostenüberlegungen bei kundenspezifischen Gussteilen aus Inconel 718

Materialkosten: Inconel 718 ist eine Premiumlegierung mit hohen Materialkosten.
Spezialausrüstung: Der hohe Schmelzpunkt erfordert kostspielige Spezialausrüstung.
Energiebedarf: Der Gießprozess erfordert einen erhöhten Energieverbrauch.
Post-Casting-Prozesse: Eine Wärmebehandlung für optimale Eigenschaften erhöht die Kosten.
Prozesskomplexität: Komplizierte Formkonstruktionen und präzise Steuerungen erhöhen die Arbeits- und Betriebskosten.
Abfall und Schrott: Herausforderungen beim Gießen können zu einem höheren Abfallaufkommen führen, was sich negativ auf die Kosteneffizienz auswirkt.
Qualitätskontrolle: Strenge Test- und Inspektionsprozesse tragen zu den Produktionskosten bei.
Werkzeuge und Wartung: Die aDie abrasive Beschaffenheit kann den Verschleiß der Werkzeuge erhöhen und erfordert eine regelmäßige Wartung.

Um die wirtschaftliche Machbarkeit von Inconel 718-Feinguss zu ermitteln und dessen Leistungsvorteile mit den damit verbundenen Kosten abzuwägen, ist eine sorgfältige Berücksichtigung dieser Faktoren von entscheidender Bedeutung.

Kundenspezifische Inconel 718-Feingussteile

Wenn Sie kundenspezifische Feingussteile aus Inconel 718 von Herstellern suchen, ist es wichtig, seriöse Unternehmen mit nachgewiesener Expertise im Umgang mit Inconel 718 zu recherchieren. Bewerten Sie ihre Fähigkeiten und stellen Sie sicher, dass sie Ihre spezifischen Design- und Maßanforderungen erfüllen. Überprüfen Sie das Engagement des Herstellers für Qualitätssicherung, Materialrückverfolgbarkeit und Einhaltung von Industriestandards. Besprechen Sie Lieferzeiten, holen Sie detaillierte Kostenvoranschläge ein und richten Sie klare Kommunikationskanäle für die gemeinsame Produktion ein. Erkundigen Sie sich außerdem nach Kundendienst und Garantiebestimmungen. Dieser umfassende Ansatz gewährleistet die zuverlässige Herstellung maßgeschneiderter Inconel 718-Teile für Ihre spezifische Anwendung.