Materiálový list: Alloy 718 / 2.4668 (Inconel 718 / Nicrofer 5219 Nb)
Alloy 718 (W.Nr. 2.4668, UNS N07718) je precipitačně vytvrditelná superlegura na bázi niklu, chromu a železa, legovaná významným podílem niobu, molybdenu, titanu a hliníku. Kombinuje extrémně vysokou mez kluzu, pevnost v tahu a únavovou pevnost s vynikající tažností a dlouhodobou odolností proti tečení kovu (mez creepu) při teplotách do 700 °C. Je celosvětovým standardem v letectví, aerospace a těžebním průmyslu. Oproti jiným vytvrditelným superlegurám vykazuje excelentní svařitelnost a mimořádnou odolnost proti vzniku trhlin za tepla v zóně svarů.
1. Přesné chemické složení
| Prvek (Značka) |
Procentuální podíl (%) |
Hlavní metalurgický význam a vliv |
| Nikl (Ni) + Kobalt (Co) |
50.0 - 55.0 % |
Základní kov zajišťující austenitickou matrici, vysokou korozní stálost a houževnatost za extrémních teplot. |
| Chrom (Cr) |
17.0 - 21.0 % |
Zaručuje vysokou korozivzdornost za mokra a brání oxidační degradaci povrchu kovu za žáru. |
| Niob (Nb) + Tantal (Ta) |
4.75 - 5.50 % |
Klíčový prvek vytvrzení. Reaguje s niklem za vzniku tetragonálních intermetalických srážek fáze gama-bprime-prim (\(\gamma''\)), které dávají slitině extrémní pevnost. |
| Molybden (Mo) |
2.80 - 3.30 % |
Zpevňuje mřížku tuhého roztoku matrice a zvyšuje odolnost proti lokální důlkové korozi v chloridovém prostředí. |
| Titan (Ti) + Hliník (Al) |
Ti: 0.65-1.15% | Al: 0.20-0.80% |
Podílejí se na sekundární tvorbě kubické vytvrzující fáze gama-prim (\(\gamma'\)), která zvyšuje stabilitu meze kluzu. |
| Železo (Fe) |
Zbytek (cca 17 %) |
Doprovodný strukturní kov, který dotváří stabilní mřížku superlegury a optimalizuje její obrobitelnost. |
2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C ve vytvrzeném stavu)
| Mechanický parametr |
Garantovaná hodnota |
Podmínky a stav materiálu |
| Mez kluzu (Rp 0.2) |
≥ 1034 MPa |
Ve stavu po plném precipitačním vytvrzení stárnutím (Solution Treated + Precipitation Hardened). Jedna z nejvyšších hodnot mezi niklovými materiály. |
| Pevnost v tahu (Rm) |
≥ 1241 MPa |
Extrémní pevnostní rozsah vyžadovaný pro rotující, dynamicky masivně namáhané letecké disky a hřídele. |
| Tažnost (A5) |
≥ 12 % |
I přes enormní tvrdost si materiál zachovává dostatečnou plastickou houževnatost bránící křehkému lomu. |
| Tvrdost (HRC) |
36 - 44 HRC |
Zajišťuje vysokou odolnost proti únavě, otěru a mechanickému opotřebení v HPHT podmínkách. |
3. Fyzikální vlastnosti
| Fyzikální veličina |
Hodnota |
Teplota a poznámka |
| Hustota |
8.19 g/cm3 |
Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C. |
| Bod tání |
1260 - 1340 °C |
Vysoká teplota tavení předurčuje slitinu pro bezpečný provoz v horkých zónách turbín. |
| Tepelná vodivost |
11.4 W/m·K |
Měřeno při 20 °C; roste lineárně se zvyšujícím se teplotním zatížením. |
| Magnetické vlastnosti |
Zcela nemagnetická |
Materiál zůstává plně nemagnetický i za extrémně nízkých (kryogenních) teplot. |
| Modul pružnosti (E) |
211 GPa |
Modul pružnosti v tahu zaručující špičkovou strukturní tuhost hřídelí a rotorových disků. |
4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti
Hlavní metalurgickou předností Alloy 718 byla eliminace sklonu ke vzniku trhlin za tepla v oblasti svarů při srážkovém zpevnění, což byl dříve hlavní problém vytvrzovatelných slitin. Toho bylo dosaženo pomalejší kinetikou precipitace fáze \(\gamma''\) legované niobem. Slitina vykazuje excelentní odolnost vůči vysokoteplotní oxidaci v leteckých palivech, spalinách proudových motorů a průmyslových plynů až do teploty 980 °C. V hlubinném těžebním průmyslu (Oil & Gas) prokazuje výjimečnou rezistenci vůči koroznímu praskání pod napětím a štěrbinové korozi v přítomnosti sirovodíku (\(H_2S\)), oxidu uhličitého a chloridů za extrémních tlaků a teplot (HPHT). Splňuje nejpřísnější metalurgická kritéria standardů NACE a ISO pro těžbu v kyselých vrtech.
5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití
- Letecký průmysl a aerospace: vysoce namáhané lopatky proudových motorů, disky dmychadel, rotory, hřídele, těsnění, high-performance spojovací prvky (šrouby, svorníky) a palivová čerpadla raket na kapalná paliva.
- Těžba ropy a zemního plynu: vnitřní vysokopevnostní součásti hlubinných ventilů, pakry, závěsy potrubí, podmořské armatury a nástroje pracující za extrémních tlaků (HPHT, NACE MR0175).
- Energetika: lopatky stacionárních průmyslových plynových turbín, vysokoteplotní pevnostní spojovací prvky parních přehříváků a jaderné inženýrství.
- Kosmický výzkum: strukturní kryogenní komponenty pracující v kapalném vodíku a kyslíku, kde je vyžadována vysoká houževnatost bez křehnutí.
6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů
| Typ polotovaru |
Technická norma ASTM / ASME / AMS / NACE |
Rozsah platnosti a určení aplikace |
| Kruhová tyč / Výkovek |
ASTM B637 / ASME SB637 / AMS 5662 / AMS 5663 / B564 |
Kované, loupané a tažené tyče pro strojírenské obrábění lezeckých hřídelí, rotorů, ventilů a svorníků (AMS 5662 pro žíhaný stav, AMS 5663 pro vytvrzený). |
| Plech / Deska / Pás |
ASTM B670 / ASME SB670 / AMS 5596 / DIN 17750 |
Válcované žáropevné desky a přesné plechy pro lezecké pláště, difuzory, ploché pevnostní membrány a aerospace konstrukce. |
| Trubka bezešvá |
DIN 17751 / NACE MR0175 / ISO 15156-3 |
Přesné bezešvé trubky a vysokotlaké jímky pro hlubinné ropné vrty a aerospace rozvody paliv. |
| Trubka svařovaná |
ASTM B516 / ASME SB516 |
Svařované konstrukční trubky pro high-temperature odtahové, výfukové a procesní systémy. |
| Drát |
ASTM B637 (Drát) / AMS 5832 / DIN 17753 |
Za studena tažené a kalibrované dráty určené pro výrobu kritických high-performance spojovacích prvků, svorníků a lezeckých pružin. |
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z resmiálních specifikací výrobců Special Metals, VDM Metals a Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.