Schmiedetechnologie zweier Nickellegierungen: Inconel 718 und Inconel 625

Nickelbasierte Superlegierungen finden aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit breite Anwendung in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Energieerzeugung und der chemischen Verarbeitung. Zwei gängige Nickellegierungen sind: Inconel 718 Und Inconel 625Diese Legierungen werden häufig zur Herstellung von Schmiederingen und anderen kritischen Bauteilen eingesetzt. Obwohl sie beide eine hohe Oxidations- und Hochtemperaturbeständigkeit aufweisen, besitzen sie unterschiedliche Eigenschaften und eignen sich für verschiedene Anwendungen.

Dieser Artikel untersucht den Schmiedeprozess von Inconel 718 und Inconel 625 und hebt deren Eigenschaften, Unterschiede und bewährte Verfahren für das Schmieden dieser Legierungen zu Hochleistungsringen hervor.

1. Überblick über Inconel 718 und Inconel 625

Inconel 718:

• Chemische ZusammensetzungInconel 718 besteht hauptsächlich aus Nickel, Chrom, Molybdän, Niob und Titan sowie in geringeren Mengen aus Eisen und Aluminium. Diese Zusammensetzung verleiht Inconel 718 hervorragende mechanische Eigenschaften, insbesondere bei hohen Temperaturen, und macht es ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in Gasturbinen.
• Anwendungen: Wird in Umgebungen mit hoher Beanspruchung und hohen Temperaturen eingesetzt, wie z. B. in Strahltriebwerken, Gasturbinen und Raketenmotoren.
• SchmiedeeigenschaftenInconel 718 ist bekannt für seine Fähigkeit, auch bei erhöhten Temperaturen eine hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze beizubehalten, was ein Schlüsselfaktor beim Schmieden großer Ringe für kritische Luft- und Raumfahrtkomponenten ist.

Inconel 625:

• Chemische ZusammensetzungEnthält Nickel, Chrom, Molybdän, Niob und Eisen. Der hohe Molybdängehalt verleiht ihm eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und Oxidation, selbst bei hohen Temperaturen.
• AnwendungenHäufig verwendet in der Schifffahrt und der chemischen Verarbeitung sowie in Hochtemperatur-Ofenanwendungen.
• SchmiedeeigenschaftenInconel 625 bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit und ist daher eine beliebte Wahl für Bauteile, die extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Ringe, die in Schiffsturbinen und chemischen Reaktoren verwendet werden.

2. Schmiedeprozess von Inconel 718 und Inconel 625

Der Schmiedeprozess von Inconel 718 und Inconel 625 umfasst mehrere kritische Schritte, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften und die Maßgenauigkeit der Schmiederinge zu gewährleisten. Obwohl die Schmiedetechniken für beide Legierungen ähnlich sind, erfordern die Unterschiede in ihren Eigenschaften Anpassungen bei Temperatur, Ausrüstung und Nachbehandlung.

Schritt 1: Erhitzen

• Inconel 718Die typische Schmiedetemperatur für Inconel 718 liegt zwischen 1100 °C und 1200 °C. Bei dieser Temperatur behält die Legierung eine ausreichende Verarbeitbarkeit, ohne dass ihre Hochtemperaturfestigkeit beeinträchtigt wird. Es ist wichtig, eine Überhitzung zu vermeiden, da diese zu unerwünschtem Kornwachstum und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen kann.
• Inconel 625Inconel 625 wird typischerweise bei Temperaturen zwischen 1150 °C und 1250 °C geschmiedet. Es weist eine geringere Neigung zum Kornwachstum auf als Inconel 718, wodurch es bei etwas höheren Temperaturen geschmiedet werden kann, ohne dass die mechanischen Eigenschaften des Materials beeinträchtigt werden.

Schritt 2: Verformung und Formgebung

Beide Legierungen erfordern während des Schmiedeprozesses eine erhebliche Verformung, um die gewünschte Form und die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Das Material wird in mehreren Durchgängen bearbeitet, wobei sein Querschnitt verringert und gleichzeitig seine Länge oder Form je nach Bedarf vergrößert wird.

• Inconel 718Inconel 718 ist aufgrund seiner hohen Streckgrenze, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, schwieriger zu schmieden als Inconel 625. Eine sorgfältige Steuerung des Schmiedeprozesses ist erforderlich, um übermäßige Verformungen zu vermeiden, die zu Rissen oder Verformungen des Materials führen können.
• Inconel 625Inconel 625 ist zwar etwas formbarer als Inconel 718, erfordert aber dennoch erheblichen Kraftaufwand, um es zu einem Ring zu formen. Die ausgezeichnete Duktilität und das geringe Rissrisiko der Legierung ermöglichen eine einfachere Formgebung im Vergleich zu Inconel 718.

Schritt 3: Abkühlung und Nachbehandlung nach dem Schmieden

Nach dem Schmieden werden beide Legierungen abgekühlt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die Abkühlgeschwindigkeit wird kontrolliert, um thermische Spannungen zu vermeiden und gleichmäßige Materialeigenschaften im gesamten Schmiedering zu gewährleisten.

• Inconel 718Die Wärmebehandlung nach dem Schmieden ist für Inconel 718 unerlässlich, um seine mechanischen Eigenschaften, insbesondere seine Kriechfestigkeit und Festigkeit, zu verbessern. Dabei wird zunächst eine Lösungsglühung durchgeführt, gefolgt von einer Auslagerung zur Ausscheidung der verstärkenden Phasen (γ' und γdoub'), welche die Festigkeit der Legierung bei hohen Temperaturen erhöhen.
• Inconel 625Inconel 625 benötigt im Allgemeinen weniger Wärmebehandlung nach dem Schmieden als Inconel 718. Durch Lösungsglühen lässt sich jedoch das Mikrogefüge des Werkstoffs optimieren und ein optimales Verhältnis zwischen Festigkeit und Duktilität erzielen. Die ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit der Legierung bleibt auch nach dem Schmiedeprozess erhalten, wodurch sie sich für Bauteile eignet, die aggressiven Umgebungen ausgesetzt sind.

3. Herausforderungen und Überlegungen

• Herausforderungen beim Schmieden von Inconel 718:

  • Die hohe Festigkeit von Inconel 718 bei erhöhten Temperaturen erfordert leistungsstärkere Schmiedeanlagen.
  • Die Wärmebehandlung nach dem Schmieden ist entscheidend, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen.
  • Überhitzung beim Schmieden kann die Materialeigenschaften beeinträchtigen und zu unerwünschten Phasenumwandlungen führen.

• Herausforderungen beim Schmieden von Inconel 625:

  • Die Schmiedetemperatur muss sorgfältig kontrolliert werden, um Kornwachstum zu vermeiden, insbesondere beim Schmieden bei höheren Temperaturen.
  • Inconel 625 ist zwar korrosionsbeständiger als Inconel 718, aber dennoch anfällig für bestimmte Formen der Spannungsrisskorrosion, insbesondere unter hohen Belastungsbedingungen.

4. Anwendungen von Schmiederingen

• Inconel 718 Schmiederinge:

  • Hauptsächlich verwendet in der Luft- und Raumfahrt, beispielsweise für Verdichter- und Turbinenscheiben in Strahltriebwerken.
  • Wird auch in Gasturbinen, der Weltraumforschung und Kernreaktoren eingesetzt, wo hohe Festigkeit und Beständigkeit gegen thermische Ermüdung von entscheidender Bedeutung sind.

• Inconel 625 Schmiederinge:

  • Typischerweise wird es in maritimen Umgebungen, in der chemischen Verarbeitung und in der Energieerzeugung eingesetzt, insbesondere für Teile, die korrosiven Gasen und Meerwasser ausgesetzt sind.
  • Typische Anwendungsgebiete sind Wärmetauscher, Reaktorkomponenten und Schiffsantriebssysteme.

5. Abschluss

Das Schmieden von Ringe aus Inconel 718 und Inconel 625 Die Verarbeitung dieser Legierungen birgt spezifische Herausforderungen, vor allem aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften. Inconel 718 ist bekannt für seine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen und seine Kriechfestigkeit und eignet sich daher ideal für Umgebungen mit hoher Beanspruchung. Inconel 625 hingegen wird aufgrund seiner außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in rauen Umgebungen, bevorzugt. Die präzise Steuerung der Schmiedetemperatur, der Umformprozesse und der Nachbehandlung ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass beide Legierungen die Leistungsanforderungen für ihre jeweiligen Anwendungen erfüllen. Durch das Verständnis der spezifischen Eigenschaften dieser Legierungen können Hersteller ihre Schmiedeprozesse optimieren und Bauteile fertigen, die in kritischen Anwendungen dauerhaft und zuverlässig funktionieren.