Material 718 es una superaleación a base de níquel que ofrece una excepcional resistencia a altas temperaturas, a la oxidación y a la corrosión. Se utiliza ampliamente en aplicaciones aeroespaciales, industriales y de generación de energía en las que los materiales deben soportar entornos extremos. Esta completa guía proporciona detalles clave sobre el material 718 para ayudar a ingenieros, diseñadores y profesionales de la contratación a comprender sus propiedades, aplicaciones, especificaciones, instalación y mucho más.
Visión general del material 718
El material 718, también conocido por nombres comerciales como Inconel 718, IN718 y NS163, es una aleación de níquel-cromo endurecida por precipitación que contiene cantidades significativas de hierro, niobio y molibdeno junto con trazas de aluminio y titanio.
Principales propiedades y características del material 718:
Tabla 1: Propiedades y características del material 718
| Propiedades | Detalles |
|---|---|
| Composición | Aleación de níquel-cromo con niobio, molibdeno, hierro, aluminio, titanio |
| Densidad | 8,19 g/cm3 |
| Punto de fusión | 1260-1335°C |
| Fuerza | Excelente resistencia de -253 a 704°C |
| Dureza | 36-41 HRC |
| Dureza | Resiste vibraciones, choques térmicos y fatiga |
| Resistencia a la corrosión | Resiste las picaduras y la corrosión por intersticios incluso a altas temperaturas |
| Resistencia a la oxidación | Forma una capa protectora de óxido hasta 1000°C |
| Soldabilidad | Suelda bien con GTAW, GMAW, SMAW |
| Fabricabilidad | Trabajado en caliente o estirado en frío en diversas formas |
| Coste | Coste más elevado que los aceros al carbono |
Las propiedades únicas del material 718 hacen que sea muy adecuado para su uso en entornos de temperaturas extremas, presión, corrosión y alta tensión, donde la alta resistencia, dureza y resistencia a la corrosión son críticas.
Aplicaciones y usos del material 718
Las excepcionales propiedades del material 718 lo hacen ideal para su uso en aplicaciones exigentes, entre las que se incluyen:
Tabla 2: Aplicaciones y usos del material 718
| Solicitud | Utiliza |
|---|---|
| Aeroespacial | Componentes de motores a reacción y fuselajes, álabes, discos, fijaciones, carcasas, soportes |
| Petróleo y gas | Herramientas de fondo de pozo, collares de perforación, equipos de cabeza de pozo, válvulas, bombas |
| Generación de energía | Álabes de turbinas de gas, generadores, piezas de turbinas de vapor, intercambiadores de calor |
| Automotor | Piezas de turbocompresores, válvulas, componentes de escape |
| Procesado químico | Reactores, tuberías, intercambiadores de calor, recipientes a presión |
| Control de la contaminación | Depuradores de chimeneas, incineradores de residuos, filtros de gases calientes |
| Herramientas | Matrices de extrusión, moldes de inyección para plásticos, herramientas de trabajo en caliente |
| Médico | Implantes, prótesis que entran en contacto con el hueso |
| Marina | Bombas de agua de mar, equipos de desalinización, plataformas marinas |
| Tratamiento térmico | Accesorios, bandejas, cestas, herramientas de trabajo en caliente |
La combinación de fuerza, resistencia a la corrosión y rendimiento a altas temperaturas hace que el 718 sea inestimable para piezas críticas expuestas a entornos extremos en industrias clave.
Especificaciones del material 718
El material 718 se fabrica siguiendo especificaciones exactas que rigen su composición química, propiedades mecánicas, microestructura y otros parámetros de calidad.
Tabla 3: Especificaciones y normas del material 718
| Especificación | Detalles |
|---|---|
| Número UNS | N07718 |
| Especificación AMS | AMS 5662, AMS 5663, AMS 5664 |
| Especificación ASTM | ASTM B637 |
| Especificación ISO | ISO 6207 |
| Composición química | Ni 50-55%, Cr 17-21%, Nb 4,75-5,5%, Mo 2,8-3,3%, Ti 0,65-1,15%, Al 0,2-0,8%, C 0,08% máx. |
| Densidad | 8,19 g/cm3 |
| Intervalo de fusión | 1260-1335°C |
| Propiedades mecánicas | Resistencia a la tracción 1241 MPa, límite elástico 1034 MPa, alargamiento 12% |
| Granulometría | ASTM 6 o más fino |
| Dureza | 36-41 HRC |
| Microestructura | Matriz cúbica centrada en la cara (FCC) austenítica con endurecimiento por precipitación |
El cumplimiento de las especificaciones certificadas garantiza que el material 718 funcione de manera uniforme en todas las aplicaciones. Durante la fabricación se realizan pruebas y controles de calidad rigurosos.
Consideraciones clave de diseño para el material 718
Para aprovechar todo el potencial del material 718, los ingenieros deben diseñar los componentes adecuadamente teniendo en cuenta factores como:
Tabla 4: Factores clave de diseño para el material 718
| Consideraciones sobre el diseño | Detalles |
|---|---|
| Requisitos de resistencia | Equilibra la alta resistencia con la trabajabilidad, iguala los niveles de resistencia necesarios |
| Resistencia a la fatiga | Diseño para condiciones de tensión cíclica, utilización del endurecimiento por precipitación |
| Resistencia a la corrosión | Tenga en cuenta el entorno operativo, las temperaturas y las tensiones |
| Tolerancias | Mantener tolerancias estrictas de ajuste, holgura y dimensiones. |
| Reducción de peso | Optimizar los diseños para reducir el peso en la medida de lo posible |
| Reducción de costes | Equilibrar las necesidades de rendimiento con el coste, utilizar intercambios entre mecanizado y fundición/forja |
| Fabricabilidad | Características de conformado, mecanizado y unión |
| Inspección | Incluir el acceso para la inspección de zonas críticas |
| Pruebas | Validar que los diseños cumplen las especificaciones mediante pruebas |
| Códigos | Cumplir los códigos industriales requeridos para la aplicación |
Un diseño meditado que tenga en cuenta estos factores permite a los ingenieros aprovechar al máximo las ventajas del 718 al tiempo que se reducen sus limitaciones.
Formas y tratamiento del material 718
Los proveedores ofrecen el material 718 en una amplia gama de formas y condiciones de procesamiento para satisfacer requisitos de diseño específicos:
Cuadro 5: Formas y opciones de transformación del material 718
| Formulario/Tratamiento | Detalles | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Stock de bar | Redondos, cuadrados y hexágonos laminados en caliente y estirados en frío | Piezas mecanizadas, ejes de bombas, tornillería |
| Placa | Chapa laminada en caliente, chapa cizallada | Piezas estructurales, carcasas, soportes |
| Hoja | Laminado en caliente, laminado en frío, chapa cizallada | Cubiertas, conductos, tapas |
| Tubos | Sin soldadura, soldado | Tuberías, intercambiadores de calor, cilindros |
| Piezas de fundición | Fundición a la cera perdida, fundición en arena | Piezas de formas complejas, carcasas |
| Extrusiones | Extrusión en caliente | Puntales de avión, canales |
| Piezas forjadas | Forjas de matriz cerrada | Anillos, discos, cierres |
| Soldadura | GTAW, GMAW, SMAW | Componentes y conjuntos fabricados |
| Tratamiento térmico | Recocido en solución y envejecimiento, estabilización | Optimizar las propiedades finales |
| Revestimientos | Galvanoplastia, revestimientos de conversión | Protección contra la corrosión |
| Fabricación de aditivos | Lecho de polvo, deposición de energía dirigida | Geometrías complejas |
La elección de la forma y la ruta de procesamiento óptimas permite a los diseñadores lograr el equilibrio adecuado de propiedades, rendimiento y coste para su aplicación específica.
Proveedores y disponibilidad de material 718
Como superaleación ampliamente utilizada, el material 718 está fácilmente disponible en los principales proveedores mundiales de aleaciones de alto rendimiento:
Tabla 6: Principales proveedores de material 718
| Proveedor | Designaciones de productos | Formularios disponibles |
|---|---|---|
| Haynes Internacional | Aleación Haynes 718 | Barra, chapa, placa, tubo |
| Tecnologías Carpenter | Piromet 718 | Barra, palanquilla, alambre |
| Special Metals Corp | Inconel 718 | Barra, placa, chapa, tubo, alambre de soldadura |
| VSMPO | EI-718 | Chapa, hoja, barra |
| Tecnologías Allegheny | U718 | Barra, palanquilla, placa, chapa |
| Materiales Sandvik | Sanicro 718 | Barra, alambre |
El material 718 puede obtenerse fácilmente con breves plazos de entrega de los distribuidores en diversas formas, como barras, placas, chapas, tubos y consumibles de soldadura. Los proveedores homologados también pueden suministrar piezas forjadas, fundidas y fijaciones a medida.
Cuadro 7: Gamas de precios del material 718
| Formulario | Precios |
|---|---|
| Placa | $8-12 por libra |
| Bar | $7-10 por libra |
| Hoja | $12-18 por libra |
| Tubo | $15-22 por libra |
| Forja | $15-25 por libra |
| Piezas de fundición | $18-30 por libra |
Los precios varían en función del volumen del pedido, el tamaño, el plazo de entrega, los requisitos de ensayo/inspección y el proveedor. Los acuerdos OEM de gran volumen pueden reducir considerablemente los costes.
Instalación de componentes de Material 718
La correcta instalación de los componentes del material 718 requiere el cumplimiento de las especificaciones, el uso de procedimientos cualificados y una documentación exhaustiva:
Tabla 8: Directrices de instalación del material 718
| Parámetro | Recomendaciones |
|---|---|
| Manejo de | Utilizar el equipo de elevación adecuado, evitar daños en la superficie |
| Almacenamiento | Mantener en el interior, lejos de la exposición a productos químicos |
| Fijación | Utilice los valores de par de apriete especificados, compuestos antigripantes |
| Juntas | Seleccione materiales de junta compatibles y sustitúyalos según sea necesario |
| Sellado | Garantizar juntas estancas y soldaduras de calidad para la contención de la presión |
| Conexiones | Doble comprobación de los valores nominales de tuberías, válvulas y accesorios |
| Documentación | Registre los valores de par, las comprobaciones de fugas, cualquier anomalía |
| Pruebas | Validar las pruebas de presión y de integridad antes del funcionamiento |
| Seguridad | Llevar equipo de protección personal, permisos de trabajo seguros |
Seguir procedimientos de instalación cualificados es vital para evitar fugas, daños o condiciones inseguras al poner en servicio los sistemas 718. Una documentación exhaustiva proporciona registros de calidad.
Funcionamiento y mantenimiento de los equipos de Material 718
Para conseguir un rendimiento fiable y una larga vida útil de los equipos de material 718, deben aplicarse protocolos de funcionamiento y mantenimiento adecuados:
Tabla 9: Directrices de funcionamiento y mantenimiento del material 718
| Actividad | Recomendaciones |
|---|---|
| Supervisión | Supervisión continua de presiones, caudales, temperaturas y vibraciones |
| Inspección | Inspección periódica en busca de desgaste, corrosión, grietas |
| Lubricación | Mantener niveles adecuados de aceite lubricante, cambiar filtros |
| Sellos | Sustituir juntas y retenes desgastados o dañados |
| Fijaciones | Comprobación y reapriete de las fijaciones críticas |
| Limpieza | Siga los procedimientos adecuados para eliminar los depósitos y evitar daños |
| Revisión | Desmontar, inspeccionar y reparar componentes según el programa |
| Documentación | Registro de parámetros de funcionamiento, acciones de mantenimiento |
| Formación | Garantizar que el personal recibe la formación adecuada sobre los procedimientos |
| Seguridad | Utilizar equipos de protección individual |
El funcionamiento y mantenimiento de los equipos 718 de acuerdo con las directrices de los fabricantes de equipos originales garantiza un rendimiento seguro y fiable a largo plazo.
Elección de un proveedor fiable de material 718
Con tantos proveedores que ofrecen el material 718, elegir una fuente fiable es clave para garantizar componentes consistentes de alta calidad:
Cuadro 10: Cómo elegir un proveedor fiable de material 718
| Consideración | Buenas prácticas |
|---|---|
| Reputación | Seleccionar proveedores establecidos con un historial probado |
| Sistemas de calidad | Certificaciones ISO 9001 y AS9100 |
| Capacidades de ensayo | El proveedor debe tener una amplia capacidad de pruebas de laboratorio internas |
| Inventario | Busque distribuidores con un amplio stock de tallas estándar que permitan una entrega rápida |
| Plazos de entrega | Pregunte por los plazos de entrega actuales y la disponibilidad para sus necesidades específicas |
| Asistencia técnica | El proveedor debe ofrecer un servicio de asistencia técnica cualificado |
| Documentación | Deben facilitarse las certificaciones del fabricante |
| Garantía de calidad | Capacidad para prestar servicios de inspección a terceros |
| Fiabilidad | La entrega a tiempo y los pedidos completos son vitales |
| Valor añadido | Algunos ofrecen servicios adicionales como tratamiento térmico, mecanizado, revestimiento |
La elección de proveedores con gran experiencia y capacidad en el material 718 garantiza que los compradores obtengan productos que cumplan siempre las especificaciones.
Ventajas e inconvenientes del material 718
El material 718 ofrece un excelente rendimiento en aplicaciones exigentes, pero tiene algunas limitaciones que hay que tener en cuenta:
Cuadro 11: Ventajas e inconvenientes del material 718
| Pros | Contras |
|---|---|
| Excelente resistencia a altas temperaturas | Más caro que las aleaciones inferiores |
| Resiste la fluencia, la rotura y el fallo por fatiga | Sujeto a fisuración por deformación durante el conformado |
| Resiste choques y ciclos térmicos | Menor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables |
| Resistente a la oxidación hasta 1000°C | Requiere tratamiento térmico para alcanzar todas sus propiedades |
| Se suelda fácilmente para su fabricación | Sensible a la contaminación durante el procesado |
| Mecanizable con herramientas de alto rendimiento | Dificultad para unir metales distintos |
| Moldeable en formas complejas | Limitado al uso continuo hasta 704°C |
Para obtener resultados óptimos, los ingenieros de diseño y proceso deben trabajar para maximizar las ventajas del 718 y minimizar las limitaciones mediante un diseño, fabricación, inspección y funcionamiento adecuados.
Material 718 frente a otras superaleaciones
El material 718 pertenece a la familia de las superaleaciones de níquel-cromo. Ofrece un equilibrio óptimo de propiedades en comparación con otras superaleaciones:
Tabla 12: Comparación del material 718 con otras superaleaciones
| Aleación | Fuerza | Dureza | Soldabilidad | Resistencia a la corrosión | Resistencia a la temperatura | Coste |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 718 | Excelente | Excelente | Excelente | Moderado | Excelente | Moderado |
| Waspaloy | Excelente | Bien | Feria | Moderado | Excelente | Alta |
| René 41 | Bien | Moderado | Bien | Moderado | Excelente | Moderado |
| Hastelloy X | Moderado | Excelente | Excelente | Excelente | Bien | Muy alta |
| Haynes 230 | Excelente | Moderado | Bien | Excelente | Excelente | Alta |
| Inconel 625 | Moderado | Excelente | Excelente | Excelente | Moderado | Moderado |
El material 718 ofrece la mejor combinación de resistencia, soldabilidad y resistencia a la corrosión para muchas aplicaciones exigentes, especialmente cuando el coste es un factor a tener en cuenta.
Material 718 y fabricación aditiva
La fabricación aditiva (AM) permite fabricar piezas complejas en 718 que serían extremadamente difíciles o imposibles de realizar mediante métodos tradicionales. La AM con 718 ofrece ventajas como:
- Capacidad para producir geometrías complejas que no son factibles con fundición o forja.
- Reducción de plazos y costes para pequeños volúmenes de producción
- Capacidad para optimizar los diseños en función del rendimiento y no de la fabricabilidad.
- Reducción de residuos en comparación con los métodos de fabricación sustractiva
- Capacidad para reparar o añadir funciones a los componentes existentes
- Posibilidad de consolidar conjuntos en piezas impresas individuales
Las limitaciones de AM con 718 incluyen:
- Mayor coste para grandes volúmenes de producción
- Ritmos de construcción más lentos que en la fabricación tradicional
- Puede ser necesario un tratamiento posterior para conseguir las propiedades finales
- Las propiedades anisótropas de los materiales pueden requerir ajustes de diseño
- Pruebas de cualificación necesarias para validar el rendimiento de la pieza impresa
- La madurez de la cadena de suministro va a la zaga de la producción convencional
A medida que se desarrolle la tecnología, la AM con 718 se irá adoptando cada vez más para aplicaciones complejas y de alto valor en los mercados aeroespacial, energético e industrial.
preguntas frecuentes
P: ¿Para qué se utiliza el material 718?
R: El material 718 es el más utilizado en motores a reacción, turbinas de gas, plantas químicas y petroquímicas y otras aplicaciones que requieren una fuerza y una resistencia a la corrosión excepcionales a temperaturas elevadas.
P: ¿Es soldable el material 718?
R: Sí, el 718 puede soldarse fácilmente mediante soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), soldadura por arco metálico con gas (GMAW), soldadura por arco metálico protegido (SMAW) y otros procesos de soldadura. Deben seguirse los procedimientos adecuados para evitar el agrietamiento.
P: ¿Cuál es la diferencia entre Inconel 718 y Haynes 718?
R: Ambas son marcas registradas de la aleación 718. Inconel 718 es producido por Special Metals Corporation, mientras que Haynes 718 es producido por Haynes International. Las aleaciones tienen composiciones y propiedades casi idénticas.
P: ¿Cuál es la resistencia a la tracción del 718?
R: La resistencia a la tracción mínima especificada del 718 recocido y envejecido es de 1241 MPa. La resistencia real puede alcanzar 1370 MPa o más en función del procesamiento.
P: ¿Con qué metales se puede soldar el 718?
R: El 718 puede soldarse a aceros, aceros inoxidables y aleaciones de níquel diferentes con los procedimientos adecuados. El diseño de la unión, el material de aportación y el tratamiento térmico posterior a la soldadura son factores críticos.
P: ¿Cuál es la temperatura máxima de funcionamiento del 718?
R: Aunque el 718 tiene una resistencia útil de hasta 1095°C, normalmente está limitado a un uso continuo de hasta 704°C para la mayoría de las aplicaciones. Es posible alcanzar temperaturas superiores en función de la carga y el entorno.
P: ¿Es compatible el material 718 con el acero inoxidable 316?
R: Sí, los inoxidables 718 y 316 pueden unirse y utilizarse juntos con éxito si se siguen los procedimientos adecuados de diseño, preparación de la superficie y soldadura de materiales distintos.
P: ¿Cuál es la diferencia entre las aleaciones 718 y 725?
R: La aleación 725 tiene una fuerza y una resistencia a la corrosión ligeramente mejoradas gracias a las adiciones de tántalo y niobio. La 725 es más cara, pero ofrece ventajas para aplicaciones exigentes de la industria de procesos químicos.