Material 718 é uma superliga à base de níquel que oferece excepcional resistência a altas temperaturas, resistência à oxidação e resistência à corrosão. É amplamente utilizado em aplicações aeroespaciais, de geração de energia e industriais, nas quais os materiais devem resistir a ambientes extremos. Este guia abrangente fornece detalhes importantes sobre o material 718 para ajudar engenheiros, projetistas e profissionais de compras a entender suas propriedades, aplicações, especificações, instalação e muito mais.
Visão geral do material 718
O material 718, também conhecido por nomes comerciais como Inconel 718, IN718 e NS163, é uma liga de níquel-cromo endurecida por precipitação que contém quantidades significativas de ferro, nióbio e molibdênio, além de traços de alumínio e titânio.
Principais propriedades e características do material 718:
Tabela 1: Propriedades e características do material 718
| Propriedades | Detalhes |
|---|---|
| Composição | Liga de níquel-cromo com nióbio, molibdênio, ferro, alumínio e titânio |
| Densidade | 8,19 g/cm3 |
| Ponto de fusão | 1260-1335°C |
| Força | Excelente resistência de -253 a 704°C |
| Dureza | 36-41 HRC |
| Robustez | Resiste a vibrações, choques térmicos e fadiga |
| Resistência à corrosão | Resiste à corrosão por pites e fendas, mesmo em altas temperaturas |
| Resistência à oxidação | Forma uma camada protetora de óxido até 1000°C |
| Soldabilidade | Solda bem usando GTAW, GMAW e SMAW |
| Capacidade de fabricação | Trabalhado a quente ou estirado a frio em várias formas |
| Custo | Custo mais alto do que os aços carbono |
As propriedades exclusivas do material 718 o tornam adequado para uso em ambientes com temperaturas extremas, pressão, corrosão e alta tensão, nos quais a alta resistência, a dureza e a resistência à corrosão são fundamentais.
Aplicações e usos do material 718
As propriedades excepcionais do material 718 o tornam ideal para uso em aplicações exigentes, inclusive:
Tabela 2: Aplicações e usos do material 718
| Aplicativo | Usos |
|---|---|
| Aeroespacial | Componentes de motores a jato e fuselagem, lâminas, discos, fixadores, carcaças, suportes |
| Petróleo e gás | Ferramentas de fundo de poço, colares de perfuração, equipamentos de cabeça de poço, válvulas, bombas |
| Geração de energia | Lâminas de turbinas a gás, geradores, peças de turbinas a vapor, trocadores de calor |
| Automotivo | Peças de turbocompressores, válvulas, componentes de escapamento |
| Processamento químico | Reatores, tubulações, trocadores de calor, vasos de pressão |
| Controle da poluição | Depuradores de chaminé, incineradores de resíduos, filtros de gás quente |
| Ferramentas | Matrizes de extrusão, moldes de injeção para plásticos, ferramentas de trabalho a quente |
| Médico | Implantes, próteses que entram em contato com o osso |
| Marinha | Bombas de água do mar, equipamentos de dessalinização, plataformas offshore |
| Tratamento térmico | Acessórios, bandejas, cestas, ferramentas de trabalho a quente |
A combinação de força, resistência à corrosão e desempenho em altas temperaturas torna o 718 inestimável para peças críticas expostas a ambientes extremos nos principais setores.
Especificações do material 718
O material 718 é fabricado de acordo com especificações exatas que regem sua composição química, propriedades mecânicas, microestrutura e outros parâmetros de qualidade.
Tabela 3: Especificações e padrões para o material 718
| Especificação | Detalhes |
|---|---|
| Número UNS | N07718 |
| Especificação AMS | AMS 5662, AMS 5663, AMS 5664 |
| Especificação ASTM | ASTM B637 |
| Especificação ISO | ISO 6207 |
| Composição 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. |
| Densidade | 8,19 g/cm3 |
| Faixa de fusão | 1260-1335°C |
| Propriedades mecânicas | Resistência à tração de 1241 MPa, resistência ao escoamento de 1034 MPa, alongamento 12% |
| Tamanho do grão | ASTM 6 ou mais fino |
| Dureza | 36-41 HRC |
| Microestrutura | Matriz austenítica cúbica de face centrada (FCC) com endurecimento por precipitação |
O cumprimento das especificações certificadas garante que o material 718 tenha um desempenho consistente em todas as aplicações. Rigoroso controle de qualidade e testes são realizados durante a fabricação.
Principais considerações de projeto para o material 718
Para aproveitar todo o potencial do material 718, os engenheiros devem projetar os componentes adequadamente, considerando fatores como:
Tabela 4: Principais fatores de projeto para o material 718
| Considerações sobre o design | Detalhes |
|---|---|
| Requisitos de força | Equilibra alta resistência com capacidade de trabalho, combinando os níveis de resistência necessários |
| Resistência à fadiga | Projetar para condições de estresse cíclico, utilizar endurecimento por precipitação |
| Resistência à corrosão | Leve em conta o ambiente operacional, as temperaturas e as tensões |
| Tolerâncias | Manter tolerâncias rígidas de ajuste, folga e dimensões |
| Redução de peso | Otimizar os projetos para reduzir o peso sempre que possível |
| Redução de custos | Equilibrar as necessidades de desempenho com o custo, utilizar trocas entre usinagem e fundição/forjamento |
| Capacidade de fabricação | Contabilizar as características de formação, usinagem e união |
| Inspeção | Incluir acesso para inspeção de áreas críticas |
| Testes | Validar se os projetos atendem às especificações por meio de testes |
| Códigos | Cumprir os códigos industriais exigidos para a aplicação |
Um projeto bem pensado, considerando esses fatores, permite que os engenheiros utilizem plenamente as vantagens do 718 e, ao mesmo tempo, reduzam as limitações.
Formas e processamento de material 718
O material 718 está disponível nos fornecedores em uma ampla variedade de formas, formatos e condições de processamento para atender a requisitos específicos de projeto:
Tabela 5: Formas e opções de processamento para o material 718
| Formulário/Processamento | Detalhes | Formulários |
|---|---|---|
| Estoque de barras | Redondos, quadrados e hexagonais laminados a quente e trefilados a frio | Peças usinadas, eixos de bombas, fixadores |
| Placa | Placa laminada a quente, placa cisalhada | Peças estruturais, carcaças, suportes |
| Folha | Chapas laminadas a quente, laminadas a frio e cisalhadas | Coberturas, dutos, tampas |
| Tubulação | Sem costura, com solda | Tubulação, trocadores de calor, cilindros |
| Fundições | Fundição por revestimento, fundição em areia | Peças de formato complexo, caixas |
| Extrusões | Extrudado a quente | Suportes e canais de aeronaves |
| Forjados | Forjados em matriz fechada | Anéis, discos, fixadores |
| Soldagem | GTAW, GMAW, SMAW | Componentes e montagens fabricados |
| Tratamento térmico | Recozimento e envelhecimento da solução, estabilização | Otimizar as propriedades finais |
| Revestimentos | Revestimentos galvanizados e de conversão | Proteção contra corrosão |
| Fabricação de aditivos | Leito de pó, deposição de energia direcionada | Geometrias complexas |
A escolha da forma e da rota de processamento ideais permite que os projetistas alcancem o equilíbrio certo de propriedades, desempenho e custo para sua aplicação específica.
Fornecedores e disponibilidade de material 718
Como uma superliga amplamente utilizada, o material 718 está prontamente disponível nos principais fornecedores globais de ligas de alto desempenho:
Tabela 6: Principais fornecedores de material 718
| Fornecedor | Designações de produtos | Formulários disponíveis |
|---|---|---|
| Haynes International | Liga metálica Haynes 718 | Barra, folha, placa, tubo |
| Tecnologias da Carpenter | Pyromet 718 | Barra, tarugo, arame |
| Special Metals Corp | Inconel 718 | Barras, chapas, folhas, tubos, fios de solda |
| VSMPO | EI-718 | Placa, chapa, barra |
| Tecnologias Allegheny | U718 | Barra, tarugo, placa, chapa |
| Materiais Sandvik | Sanicro 718 | Barra, fio |
O material 718 está prontamente disponível com prazos curtos de entrega dos distribuidores em várias formas, incluindo barras, placas, chapas, tubos e consumíveis de soldagem. Forjados, fundidos e fixadores personalizados também podem ser obtidos de fornecedores aprovados.
Tabela 7: Faixas de preço do material 718
| Formulário | Faixa de preço |
|---|---|
| Placa | $8-12 por lb |
| Bar | $7-10 por lb |
| Folha | $12-18 por lb |
| Tubo | $15-22 por lb |
| Forjamento | $15-25 por lb |
| Fundições | $18-30 por lb |
Os preços variam de acordo com o volume do pedido, o tamanho, o prazo de entrega, os requisitos de teste/inspeção e o fornecedor. Os contratos de OEM de grande volume podem reduzir significativamente os custos.
Instalação dos componentes do Material 718
A instalação adequada dos componentes do material 718 exige a adesão às especificações, o uso de procedimentos qualificados e a documentação completa:
Tabela 8: Diretrizes de instalação do material 718
| Parâmetro | Recomendações |
|---|---|
| Manuseio | Use equipamento de elevação adequado, evite danos à superfície |
| Armazenamento | Manter em local fechado, longe da exposição a produtos químicos |
| Fixação | Use os valores de torque especificados, compostos antiaderentes |
| Gaxetas | Selecione materiais de vedação compatíveis e substitua conforme necessário |
| Vedação | Garantir vedações estanques, soldas de qualidade para contenção de pressão |
| Conexões | Verificação dupla das classificações de tubos, válvulas e conexões |
| Documentação | Registre os valores de torque, verificações de vazamento e quaisquer anomalias |
| Testes | Validar testes de pressão, testes de integridade antes da operação |
| Segurança | Usar equipamentos de proteção individual e licenças de trabalho seguras |
Seguir os procedimentos de instalação qualificados é fundamental para evitar vazamentos, danos ou condições inseguras ao colocar os sistemas 718 em funcionamento. Uma documentação completa fornece registros de qualidade.
Operação e manutenção do equipamento Material 718
Para obter um desempenho confiável e uma longa vida útil do equipamento de material 718, é necessário implementar protocolos adequados de operação e manutenção:
Tabela 9: Diretrizes de operação e manutenção do material 718
| Atividade | Recomendações |
|---|---|
| Monitoramento | Monitore continuamente pressões, fluxos, temperaturas e vibrações |
| Inspeção | Inspecione regularmente quanto a desgaste, corrosão e rachaduras |
| Lubrificação | Manter níveis adequados de óleo lubrificante, trocar filtros |
| Selos | Substitua as vedações e gaxetas desgastadas ou danificadas |
| Fixadores | Verifique e reaperte os fixadores críticos |
| Limpeza | Siga os procedimentos adequados para remover depósitos e evitar danos |
| Revisão | Desmontar, inspecionar e reparar componentes de acordo com o cronograma |
| Documentação | Registrar parâmetros operacionais, ações de manutenção |
| Treinamento | Garantir que a equipe seja devidamente treinada nos procedimentos |
| Segurança | Usar lock-out tag-out, equipamento de proteção individual |
A operação e a manutenção do equipamento 718 de acordo com as diretrizes do OEM garantem um desempenho seguro e confiável a longo prazo.
Escolha de um fornecedor confiável de material 718
Com tantos fornecedores oferecendo o material 718, escolher uma fonte confiável é fundamental para garantir componentes consistentes e de alta qualidade:
Tabela 10: Como escolher um fornecedor confiável de material 718
| Considerações | Práticas recomendadas |
|---|---|
| Reputação | Selecione fornecedores estabelecidos com histórico comprovado |
| Sistemas de qualidade | Certificações ISO 9001 e AS9100 |
| Recursos de teste | O fornecedor deve ter amplos recursos internos de testes de laboratório |
| Inventário | Procure distribuidores com um grande estoque de tamanhos padrão para permitir uma entrega rápida |
| Lead Times | Pergunte sobre os prazos de entrega atuais e a disponibilidade para suas necessidades específicas |
| Suporte técnico | O fornecedor deve fornecer suporte técnico com conhecimento |
| Documentação | Devem ser fornecidas as certificações de fábrica do fabricante |
| Controle de qualidade | Capacidade de fornecer serviços de inspeção de terceiros |
| Confiabilidade | A entrega no prazo e os pedidos completos são vitais |
| Valor agregado | Alguns oferecem serviços adicionais, como tratamento térmico, usinagem, revestimento |
A escolha de fornecedores com profundo conhecimento e recursos do material 718 garante que os compradores obtenham produtos que atendam às especificações de forma consistente.
Prós e contras do material 718
O material 718 oferece excelente desempenho em aplicações exigentes, mas tem algumas limitações a serem consideradas:
Tabela 11: Prós e contras do material 718
| Prós | Contras |
|---|---|
| Excelente resistência em altas temperaturas | Mais caro do que as ligas inferiores |
| Resiste à fluência, ruptura e falha por fadiga | Sujeito a rachaduras por deformação durante a formação |
| Resiste a choques térmicos e ciclos | Menor resistência à corrosão do que os aços inoxidáveis |
| Resistente à oxidação até 1000°C | Requer tratamento térmico para obter todas as propriedades |
| Solda prontamente para fabricação | Sensível à contaminação durante o processamento |
| Usinável com ferramentas de alto desempenho | Difícil de unir metais diferentes |
| Pode ser moldado em formas complexas | Limitado ao uso contínuo até 704°C |
Para obter os melhores resultados, os engenheiros de projeto e de processo devem trabalhar para maximizar as vantagens do 718 e, ao mesmo tempo, minimizar as limitações por meio de projeto, fabricação, inspeção e operação adequados.
Material 718 versus outras superligas
O material 718 faz parte da família de superligas de níquel-cromo. Ele oferece um equilíbrio ideal de propriedades quando comparado a outras superligas:
Tabela 12: Como o material 718 se compara a outras superligas
| Liga metálica | Força | Robustez | Soldabilidade | Resistência à corrosão | Resistência à temperatura | Custo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 718 | Excelente | Excelente | Excelente | Moderado | Excelente | Moderado |
| Waspaloy | Excelente | Bom | Justo | Moderado | Excelente | Alta |
| Rene 41 | Bom | Moderado | Bom | Moderado | Excelente | Moderado |
| Hastelloy X | Moderado | Excelente | Excelente | Excelente | Bom | Muito alta |
| Haynes 230 | Excelente | Moderado | Bom | Excelente | Excelente | Alta |
| Inconel 625 | Moderado | Excelente | Excelente | Excelente | Moderado | Moderado |
O material 718 oferece a melhor combinação geral de força, soldabilidade e resistência à corrosão para muitas aplicações exigentes, especialmente quando o custo é uma consideração.
Material 718 e manufatura aditiva
A manufatura aditiva (AM) permite a fabricação de peças complexas de 718 que seriam extremamente difíceis ou impossíveis de serem feitas por meio de métodos tradicionais. A AM com 718 oferece benefícios como:
- Capacidade de produzir geometrias complexas que não são possíveis com fundição ou forjamento
- Redução dos prazos de entrega e dos custos para pequenos volumes de produção
- Capacidade de otimizar os projetos para desempenho, em vez de fabricá-los
- Redução de resíduos em comparação com os métodos de fabricação subtrativa
- Capacidade de reparar ou adicionar recursos aos componentes existentes
- Potencial para consolidar montagens em peças impressas únicas
As limitações do AM com o 718 incluem:
- Custo mais alto para grandes volumes de produção
- Taxas de construção mais lentas do que a fabricação tradicional
- Pode ser necessário um pós-processamento para obter as propriedades finais
- As propriedades anisotrópicas do material podem exigir ajustes no projeto
- Testes de qualificação necessários para validar o desempenho da peça impressa
- A maturidade da cadeia de suprimentos está atrasada em relação à produção convencional
Com o desenvolvimento da tecnologia, a AM com 718 será cada vez mais adotada para aplicações complexas e de alto valor nos mercados aeroespacial, de energia e industrial.
perguntas frequentes
P: Para que é usado o material 718?
R: O material 718 é mais amplamente usado em motores a jato, turbinas a gás, fábricas de produtos químicos e petroquímicos e outras aplicações que exigem força excepcional e resistência à corrosão em temperaturas elevadas.
P: O material 718 é soldável?
R: Sim, o 718 pode ser prontamente soldado usando soldagem a arco de gás tungstênio (GTAW), soldagem a arco de metal a gás (GMAW), soldagem a arco de metal blindado (SMAW) e outros processos de soldagem. Os procedimentos adequados devem ser seguidos para evitar rachaduras.
P: Qual é a diferença entre o Inconel 718 e o Haynes 718?
R: Ambos são nomes de marcas registradas para a liga 718. O Inconel 718 é produzido pela Special Metals Corporation, enquanto o Haynes 718 é produzido pela Haynes International. As ligas têm composições e propriedades praticamente idênticas.
P: Qual é a resistência à tração do 718?
R: A resistência à tração mínima especificada do 718 recozido e envelhecido é de 1.241 MPa. A resistência real pode chegar a 1370 MPa ou mais, dependendo do processamento.
P: Em quais metais o 718 pode ser soldado?
R: O 718 pode ser soldado a aços, aços inoxidáveis e ligas de níquel diferentes com os procedimentos adequados. O projeto da junta, o material de enchimento e o tratamento térmico pós-soldagem são fatores críticos.
P: Qual é a temperatura máxima de operação do 718?
R: Embora o 718 tenha uma resistência útil de até 1095°C, ele normalmente é limitado ao uso contínuo de até 704°C para a maioria das aplicações. A capacidade de temperaturas mais altas é possível, dependendo da carga e do ambiente.
P: O material 718 é compatível com o aço inoxidável 316?
R: Sim, os aços inoxidáveis 718 e 316 podem ser unidos e usados com sucesso quando o projeto adequado, a preparação da superfície e os procedimentos de soldagem dissimilar são seguidos.
P: Qual é a diferença entre as ligas 718 e 725?
R: A liga 725 tem força e resistência à corrosão ligeiramente aprimoradas graças à adição de tântalo e nióbio. A 725 é mais cara, mas oferece vantagens para aplicações exigentes do setor de processos químicos.