Inconel es una marca comercial registrada de Special Metals Corporation para una familia de austenítico de níquel - cromo basados en superaleaciones . [1]
Las aleaciones de Inconel son materiales resistentes a la oxidación y la corrosión muy adecuados para el servicio en entornos extremos sujetos a presión y calor. Cuando se calienta, el Inconel forma una capa de óxido pasivante , estable y espesa que protege la superficie de ataques posteriores. Inconel conserva la resistencia en un amplio rango de temperatura, atractivo para aplicaciones de alta temperatura donde el aluminio y el acero sucumbirían a la fluencia como resultado de las vacantes de cristal inducidas térmicamente. La resistencia a altas temperaturas de Inconel se desarrolla mediante el fortalecimiento de la solución sólida o el endurecimiento por precipitación , según la aleación. [2] [3]
Las aleaciones de Inconel se utilizan normalmente en aplicaciones de alta temperatura. Nombres comerciales comunes para
- Inconel Alloy 625 incluye: Inconel 625 , Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 y Nicrofer 6020. [4]
- Inconel Alloy 600 incluye: NA14, N06600, BS3076, 2.4816, NiCr15Fe (FR), NiCr15Fe (UE) y NiCr15Fe8 (DE).
- Inconel 718 incluye: Nicrofer 5219, Superimphy 718, Haynes 718, Pyromet 718, Supermet 718 y Udimet 718. [5]
Historia [ editar ]
La familia de aleaciones Inconel fue desarrollada por primera vez en la década de 1940 por equipos de investigación de Wiggin Alloys ( Hereford, Inglaterra ; que desde entonces ha sido adquirida por Special Metals Corporation [6] ) en apoyo del desarrollo del motor a reacción Whittle . [7] [ verificación fallida ]
Datos específicos [ editar ]
| Aleación | Sólido ° C (° F) | Líquido ° C (° F) |
|---|---|---|
| Inconel 600 [8] | 1354 (2.469) | 1413 (2.575) |
| Inconel 617 [9] | 1332 (2.430) | 1377 (2.511) |
| Inconel 625 [10] | 1290 (2,350) | 1350 (2,460) |
| Inconel 690 [11] | 1343 (2,449) | 1377 (2.511) |
| Inconel 718 [12] | 1260 (2,300) | 1336 (2,437) |
| Inconel X-750 [13] | 1390 (2.530) | 1430 (2.610) |
Composición [ editar ]
Las aleaciones de Inconel varían ampliamente en sus composiciones, pero todas son predominantemente de níquel, con el cromo como segundo elemento.
| Inconel | Elemento, proporción en masa (%) | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ni | Cr | Fe | Mes | Nb y Ta | Co | Minnesota | Cu | Alabama | Ti | Si | C | S | PAG | B | |
| 600 [14] | ≥72,0 [a] | 14.0–17.0 | 6.0-10.0 | N / A | ≤1.0 | ≤0,5 | ≤0,5 | ≤0.15 | ≤0.015 | ||||||
| 617 [15] | 44,2–61,0 | 20,0-24,0 | ≤3.0 | 8.0-10.0 | 10.0-15.0 | ≤0,5 | ≤0,5 | 0,8-1,5 | ≤0,6 | ≤0,5 | 0,05-0,15 | ≤0.015 | ≤0.015 | ≤0.006 | |
| 625 [16] | ≥58.0 | 20,0-23,0 | ≤5.0 | 8.0-10.0 | 3.15–4.15 | ≤1.0 | ≤0,5 | ≤0,4 | ≤0,4 | ≤0,5 | ≤0.1 | ≤0.015 | ≤0.015 | ||
| 690 [17] | ≥58 | 27–31 | 7-11 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0.05 | ≤0.015 | |||||||
| Grado nuclear 690 [17] | ≥58 | 28–31 | 7-11 | ≤0,10 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0.04 | ≤0.015 | ||||||
| 718 [2] | 50,0–55,0 | 17.0-21.0 | Equilibrio | 2,8–3,3 | 4,75–5,5 | ≤1.0 | ≤0,35 | ≤0,3 | 0,2-0,8 | 0,65-1,15 | ≤0,35 | ≤0.08 | ≤0.015 | ≤0.015 | ≤0.006 |
| X-750 [18] | ≥70,0 | 14.0–17.0 | 5,0–9,0 | 0,7-1,2 | ≤1.0 | ≤1.0 | ≤0,5 | 0,4-1,0 | 2,25-2,75 | ≤0,5 | ≤0.08 | ≤0.01 | |||
- ^ Incluye cobalto
Propiedades [ editar ]
Las aleaciones de Inconel son materiales resistentes a la oxidación y la corrosión muy adecuados para el servicio en entornos extremos sujetos a altas cargas mecánicas. Cuando se calienta, Inconel forma una capa de óxido pasivante espesa y estable que protege la superficie de ataques posteriores. Inconel conserva la resistencia en un amplio rango de temperatura, atractivo para aplicaciones de alta temperatura donde el aluminio y el acero sucumbirían a la fluencia como resultado de las vacantes de cristal inducidas térmicamente (consulte la ecuación de Arrhenius ). La resistencia a altas temperaturas de Inconel se desarrolla mediante el fortalecimiento de la solución sólida o el fortalecimiento de la precipitación, dependiendo de la aleación. En las variedades de endurecimiento por envejecimiento o fortalecimiento de la precipitación, pequeñas cantidades de niobio se combinan con níquel para formar el compuesto intermetálico Ni 3 Nb o gamma doble prima (γ ″). Gamma prime forma pequeños cristales cúbicos que inhiben el deslizamiento y la fluencia eficazmente a temperaturas elevadas. La formación de cristales de gama prima aumenta con el tiempo, especialmente después de tres horas de exposición al calor de 850 ° C (1,560 ° F), y continúa creciendo después de 72 horas de exposición. [19]
Mecanizado [ editar ]
El Inconel es un metal difícil de moldear y mecanizar utilizando técnicas tradicionales de conformado en frío debido al rápido endurecimiento por trabajo . Después de la primera pasada de mecanizado, el endurecimiento por trabajo tiende a deformar plásticamente la pieza de trabajo o la herramienta en las pasadas posteriores. Por esta razón, los Inconels endurecidos por envejecimiento como el 718 se mecanizan utilizando un corte agresivo pero lento con una herramienta dura, lo que minimiza el número de pasadas necesarias. Alternativamente, la mayor parte del mecanizado se puede realizar con la pieza de trabajo en una forma "solucionada", realizándose solo los pasos finales después del endurecimiento por envejecimiento.
Las roscas externas se mecanizan usando un torno para "unificar" las roscas o enrollando las roscas en la condición tratada con solución (para aleaciones endurecibles) usando una máquina de tornillo . Inconel 718 también se puede roscar después de un envejecimiento completo mediante el uso de calor por inducción a 700 ° C (1290 ° F) sin aumentar el tamaño de grano. [ cita requerida ] Los agujeros con roscas internas se hacen mediante fresado de roscas. Las roscas internas también se pueden formar utilizando un mecanizado por descarga eléctrica (EDM) de plomada. [ cita requerida ]
El corte de una placa a menudo se realiza con un cortador de chorro de agua . También se utilizan nuevos cortadores de cerámica reforzados con bigotes para mecanizar aleaciones de níquel. Quitan el material a una velocidad típicamente ocho veces más rápida que los cortadores de carburo cementado . Aparte de estos métodos, las piezas de Inconel también se pueden fabricar mediante fusión selectiva con láser .
Más a menudo que el mecanizado, el rectificado con chorro de agua o láser es un método preferido y económico para dar forma y acabado a componentes de aleación de níquel. Debido a la dureza de los abrasivos utilizados, las muelas abrasivas no se ven afectadas por el endurecimiento del material y permanecen afiladas y duraderas.
Uniéndose [ editar ]
La soldadura de algunas aleaciones de Inconel (especialmente la familia endurecida por precipitación gamma prima; por ejemplo, Waspalloy y X-750) puede resultar difícil debido al agrietamiento y la segregación microestructural de los elementos de aleación en la zona afectada por el calor . Sin embargo, se han diseñado varias aleaciones como la 625 y la 718 para superar estos problemas. Los métodos de soldadura más comunes son la soldadura por arco de tungsteno con gas y la soldadura por haz de electrones . [20]
Usos [ editar ]
Inconel se encuentra a menudo en entornos extremos. Es común en álabes, sellos y cámaras de combustión de turbinas de gas , así como en rotores y sellos de turbocompresores , ejes de motores de bombas de pozos eléctricos sumergibles, sujetadores de alta temperatura, recipientes a presión y procesamiento químico , tubos de intercambiadores de calor , generadores de vapor y componentes centrales en presurizados nucleares. reactores de agua , [21] procesamiento de gas natural con contaminantes como H 2 S y CO 2 , deflectores supresores de sonido de armas de fuego y Fórmula Uno , NASCAR , NHRA yAPR, LLC sistemas de escape. [22] [23] También se utiliza en el sistema turbo del Mazda RX7 de tercera generación y en los sistemas de escape de las motocicletas Norton con motor Wankel de alta potencia, donde las temperaturas de escape alcanzan más de 1000 ° C (1830 ° F). [24] El Inconel se utiliza cada vez más en las calderas de los incineradores de residuos . [25] Los recipientes de vacío de los tokamaks Joint European Torus y DIII-D están hechos de Inconel. [26] Inconel 718 se usa comúnmente para tanques de almacenamiento criogénico , pozos de fondo de pozo y piezas de boca de pozo. [27]
Varias aplicaciones de inconel en la industria aeroespacial incluyen:
- El transbordador espacial usó cuatro pernos de Inconel para asegurar los propulsores de cohetes sólidos a la plataforma de lanzamiento, ocho pernos en total soportaron todo el peso del sistema Shuttle listo para volar. Ocho tuercas frangibles están encerradas en el exterior de los propulsores de cohetes sólidos, en el lanzamiento, los explosivos separaron las tuercas liberando el Transbordador de su plataforma de lanzamiento. [ cita requerida ]
- North American Aviation construyó la piel de la aeronave North American X-15 Rocket con una aleación de Inconel. [28]
- Rocketdyne usó Inconel X-750 para la cámara de empuje del motor de cohete F-1 usado en la primera etapa del propulsor Saturn V. [29]
- SpaceX usa inconel (Inconel 718 [30] ) en el colector del motor de su motor Merlin que impulsa el vehículo de lanzamiento Falcon 9 . [31]
- Por primera vez en la impresión 3D , el motor de cohete SpaceX SuperDraco que proporciona un sistema de escape de lanzamiento para la cápsula espacial de transporte de tripulación Dragon V2 está completamente impreso. En particular, la cámara de combustión del motor está impresa de Inconel mediante un proceso de sinterización directa por láser de metal , y opera a muy alta temperatura y una presión de la cámara de 6,9 megapascales (1.000 psi). [32] [33] [34] [35] [36] [37]
- SpaceX fundió los colectores del motor del cohete Raptor de SX300 más tarde SX500 que son aleación de níquel monocristalino (mejora con respecto a las aleaciones de Inconel más antiguas). [38]
Inconel también se utiliza en la industria automotriz:
- Tesla usa Inconel en lugar de acero en el contactor del paquete de baterías principal de su Model S para que permanezca elástico bajo el calor de la corriente pesada. Tesla afirma que esto permite que estos vehículos mejorados aumenten de forma segura la salida máxima del paquete de 1300 a 1500 amperios , lo que permite un aumento en la salida de potencia (aceleración) a lo que Tesla se refiere como " Modo ridículo ". [32] [39]
- Ford Motor Company está utilizando Inconel para fabricar la rueda de la turbina en el turbocompresor de sus motores diésel EcoBlue introducidos en 2016. [40]
- Las válvulas de escape de los motores de carreras de arrastre NHRA Top Fuel y Funny Car están hechas de Inconel. [ cita requerida ] Inconel también se utiliza en la fabricación de válvulas de escape en el mercado de accesorios de alto rendimiento turbo y construcciones de motor Mazda Miata sobrealimentado (ver Flyin 'Miata).
- Ford Australia usó válvulas Inconel en sus motores Barra turboalimentados . Estas válvulas han demostrado ser muy confiables, con más de 1900 caballos de fuerza. [41]
- Las válvulas de escape de los motores de carreras de arrastre NHRA Top Fuel y Funny Car están hechas de Inconel. [ cita requerida ] Inconel también se utiliza en la fabricación de válvulas de escape en el mercado de accesorios de alto rendimiento turbo y construcciones de motor Mazda Miata sobrealimentado (ver Flyin 'Miata).
- Desde entonces, BMW ha utilizado Inconel en el colector de escape de su automóvil de lujo de alto rendimiento, el BMW M5 E34 con el icónico motor S38, que soporta temperaturas más altas y reduce la contrapresión. [ cita requerida ]
- Jaguar Cars ha instalado, en su automóvil deportivo de alto rendimiento Jaguar F-Type SVR, un nuevo sistema de escape ligero de titanio Inconel de serie que soporta temperaturas máximas más altas, reduce la contrapresión y elimina 16 kg (35 lb) de masa del vehículo. [42]
El Inconel laminado se usaba con frecuencia como medio de grabación mediante el grabado en registradores de caja negra en aviones. [43]
Las alternativas al uso de Inconel en aplicaciones químicas como depuradores, columnas, reactores y tuberías son Hastelloy , acero al carbono revestido con perfluoroalcoxi (PFA) o plástico reforzado con fibra .
Aleaciones de Inconel [ editar ]
Las aleaciones de inconel incluyen:
- Inconel 188: Fabricado fácilmente para turbinas de gas comerciales y aplicaciones aeroespaciales.
- Inconel 230: placa y lámina de aleación 230 utilizada principalmente por las industrias de energía, aeroespacial, procesamiento químico y calefacción industrial.
- Inconel 600: Solución sólida reforzada
- Inconel 601:
- Inconel 617: Solución sólida reforzada (níquel-cromo-cobalto-molibdeno), resistencia a altas temperaturas, resistente a la corrosión y oxidación, alta trabajabilidad y soldabilidad. [44] Incorporado en el Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión para aplicaciones nucleares de alta temperatura como reactores de sales fundidas c. Abril de 2020. [45]
- Inconel 625: Resistente a los ácidos, buena soldabilidad. La versión LCF se utiliza normalmente en fuelles.
- Inconel 690: bajo contenido de cobalto para aplicaciones nucleares y baja resistividad [46]
- Inconel 713C: aleación fundida a base de níquel-cromo endurecible por precipitación [3]
- Inconel 718: Gamma doble imprimación reforzada con buena soldabilidad [47]
- Inconel X-750: Se utiliza comúnmente para componentes de turbinas de gas, incluidas palas, sellos y rotores.
- Inconel 751: Mayor contenido de aluminio para mejorar la resistencia a la rotura en el rango de 1600 ° F [48]
- Inconel 792: mayor contenido de aluminio para mejorar las propiedades de resistencia a la corrosión a altas temperaturas, utilizado especialmente en turbinas de gas
- Inconel 907
- Inconel 909
- Inconel 706
- Inconel 939: Gamma prime reforzado para aumentar la soldabilidad.
- Inconel 925: Inconel 925 es un acero inoxidable austenítico no estabilizado con bajo contenido de carbono. [49]
En las variedades de endurecimiento por envejecimiento o fortalecimiento por precipitación, las adiciones de aleación de aluminio y titanio se combinan con níquel para formar el compuesto intermetálico Ni
3(Ti, Al) o gamma prima (γ ′). Gamma prime forma pequeños cristales cúbicos que inhiben el deslizamiento y la fluencia eficazmente a temperaturas elevadas.
Ver también [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Inconel . |
 | Busque inconel en Wikcionario, el diccionario gratuito. |
- Hastelloy
- Incoloy
- Monel
- Nimonic
- Stellita
Referencias [ editar ]
- ^ "Aleaciones de alto rendimiento" . Corporación de metales especiales. Archivado desde el original el 8 de diciembre de 2012 . Consultado el 26 de abril de 2010 .
- ^ a b INCONEL aleación 718 , Special Metals Corporation
- ^ a b "Copia archivada" . Archivado desde el original el 2 de septiembre de 2015 . Consultado el 16 de septiembre de 2015 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Aleaciones especiales: Inconel 625" . Archivado desde el original el 5 de junio de 2009 . Consultado el 26 de abril de 2010 .
- ^ "Aleación 600 Inconel 600" . Consultado el 30 de junio de 2018 .
- ^ "Corporación de metales especiales: historia" . Archivado desde el original el 21 de abril de 2008 . Consultado el 18 de mayo de 2012 .
- ^ Jones, TL "Turborreactor W2B de Frank Whittle: Reino Unido frente al desarrollo de Estados Unidos" . EngineHistory.org . Aircraft Engine Historical Society, Inc. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2016 . Consultado el 27 de marzo de 2016 .
- ^ http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=NINC30
- ^ https://www.americanelements.com/inconel-617-alloy
- ^ https://www.americanelements.com/inconel-625-alloy
- ^ https://www.americanelements.com/inconel-690-alloy
- ^ https://www.americanelements.com/inconel-718-alloy
- ^ http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=NINC35
- ^ INCONEL aleación 600 , Special Metals Corporation
- ^ hightempmetals.com , Metales de alta temperatura
- ^ Aleación INCONEL 625 , Special Metals Corporation
- ^ a b Aleación 690 de Inconel , Special Metals Corporation
- ^ Aleación INCONEL X-750 , Special Metals Corporation
- ^ "DoITPoMS - Registro completo" . www.doitpoms.ac.uk .
- ↑ Joining (PDF) , consultado el 9 de octubre de 2009 .
- ^ " Aleación de Inconel 625 , metales especiales, 2015" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de febrero de 2009.
- ^ Generación de energía Archivado el 14 de septiembre de 2012 en archive.today , Special Metals Corporation.
- ^ Procesamiento químico Archivado el 2 de febrero de 2013 en archive.today , Special Metals Corporation.
- ^ Trader de motocicletas, Norton Rotary Revival, Cathcart, diciembre de 2007.
- ^ Inconell: protección contra la corrosión de última generación Archivado el 15 de noviembre de 2008 en la Wayback Machine por Babcock & Wilcox Vølund, 2003
- ^ El buque Inconel JET en uso desde 1983 Archivado el 27 de febrero de 2010 en la Wayback Machine . Una estructura simple y robusta.
- ^ Aleación de Inconel, Inconel 718.
- ^ Robert S. Houston, Richard P. Hallion y Ronald G. Boston, INTRODUCCIÓN DEL EDITOR, "Transitando del aire al espacio: el X-15 norteamericano" , La revolución hipersónica: estudios de caso en la historia de la tecnología hipersónica , Fuerza aérea Programa de Historia y Museos, 1998. NASA.gov.
- ^ Anthony Young, "El impulsor de Saturno V: impulsar a Apolo a la historia", Springer-Verlag, 2009.
- ^ HISTORIA DE INCONEL Y SUPERALLEACIONES
- ^ "SpaceX Falcon 9" . Informe de lanzamiento espacial . Consultado el 13 de agosto de 2013 .
- ^ a b "El reciente anuncio" ridículo "de Elon Musk sugiere una mayor sinergia entre Tesla y SpaceX - Electrek" . Electrek . Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2015.
- ↑ Norris, Guy (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta 'Step Change' Dragon 'V2 ' " . Semana de la aviación . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- ↑ Kramer, Miriam (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta la nave espacial Dragon V2, un taxi espacial tripulado para astronautas. Conoce a Dragon V2: el taxi espacial tripulado de SpaceX para viajes de astronautas" . space.com . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- ↑ Bergin, Chris (30 de mayo de 2014). "SpaceX levanta la tapa de la nave espacial de la tripulación Dragon V2" . NASAspaceflight.com . Consultado el 6 de marzo de 2015 .
- ↑ Foust, Jeff (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta su" nave espacial del siglo XXI " " . NewSpace Journal . Consultado el 6 de marzo de 2015 .
- ^ "SpaceX lanza pieza impresa en 3D al espacio, crea una cámara de motor impresa para vuelos espaciales tripulados" . SpaceX . Consultado el 6 de marzo de 2015 .
En comparación con una pieza fundida tradicionalmente, una [pieza] impresa tiene una resistencia, ductilidad y resistencia a la fractura superiores, con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales. ... La cámara se enfría regenerativamente y se imprime en Inconel, una superaleación de alto rendimiento. La impresión de la cámara dio como resultado una reducción de un orden de magnitud en el tiempo de entrega en comparación con el mecanizado tradicional: el camino desde el concepto inicial hasta el primer hotfire fue de poco más de tres meses. Durante la prueba de fuego caliente, ... el motor SuperDraco se encendió tanto en un perfil de escape de lanzamiento como en un perfil de quemado de aterrizaje, estrangulando con éxito entre el 20% y el 100% de los niveles de empuje. Hasta la fecha, la cámara ha sido disparada más de 80 veces, con más de 300 segundos de fuego caliente.
- ^ SpaceX Casting Raptor Engine Parts de Supersteel Alloys, febrero de 2019
- ^ "Día de los tres perros" . www.teslamotors.com .
- ^ "Nuevo motor turbodiésel Ford EcoBlue debuta en medio de problemas de diesel" . Autoblog.com. 26 de abril de 2016.
- ^ "Dentro de un tranvía Ford Barra de 7 segundos | fullBOOST" . YouTube . 2021-05-09.
- ^ "Jaguar presenta F-TYPE SVR de rendimiento ultra alto antes del debut en Ginebra" . www.jaguarusa.com .
- ^ Barrett, Brian. "La salsa secreta de la caja negra de un avión" .
- ^ "Aleación de Inconel 617" (PDF) . Consultado el 28 de marzo de 2019 .
- ^ "ALEACIÓN COMERCIAL CALIFICADA PARA NUEVO USO, EXPANDIENDO LA TEMPERATURA NUCLEAR DE FUNCIONAMIENTO" . Laboratorio Nacional de Idaho del Departamento de Energía de EE. UU . 28 de abril de 2020.
- ↑ INCONEL alloy 690 Archivado el 12 de noviembre de 2013 en Wayback Machine , NDT Resource Center
- ^ "DMLS en Aluminio, Inconel o Titanio - ¿Vale la pena? - Blog" . gpiprototype.com .
- ^ Aleación INCONEL 751 , Special Metals Corporation
- ^ Vishal Kumar Jaiswal "Investigación experimental de los parámetros del proceso en Inconel 925 para el proceso de electroerosión mediante el método Taguchi". Revista Internacional de Investigación y Desarrollo Científico 6.5 (2018): 277-282. , IJSRD
