インコネル718材質
目次
インコネル718材料 はニッケル・クロム基の超合金で、極低温に長時間曝されたり、700℃までの高温で酸化・腐食するような過酷な環境下で高い強度を示します。この記事では、この高性能合金の組成、特性、熱処理、仕様、製品形態、用途、世界のサプライヤーについて詳述する。
構成 インコネル718材料
インコネル718は、析出硬化性のニッケル基合金で、いくつかの主要元素が添加されている：
インコネル 718 合金組成
| エレメント | 重量 % | 目的 |
|---|---|---|
| ニッケル（Ni） | 50-55% | 耐食性をもたらす主な要素 |
| クロム（Cr） | 17-21% | 耐酸化性と耐食性 |
| 鉄（Fe） | バランス | コスト削減、引張強度 |
| ニオブ | 4.75-5.5% | 主硬化元素、γ "析出物を形成する |
| モリブデン (Mo) | 2.8-3.3% | 固溶体強化 |
| チタン（Ti） | 0.65-1.15% | 粒度調整用炭窒化物を形成 |
| アルミニウム（Al） | 0.2-0.8% | γ "析出硬化に寄与する |
ニッケル、クロム、ニオブ、モリブデンの組み合わせは、他のステンレス合金に比べて優れた引張特性、疲労特性、クリープ破断特性を可能にする一方、バランスの取れた化学的性質は優れた加工性と溶接性をもたらす。
インコネル718材料 プロパティ
溶体化処理と時効処理により、用途に応じて特性や性能を調整することができる。
インコネル718材料特性
| 状態 | 降伏強度 | 引張強度 | 伸び |
|---|---|---|---|
| 溶体化処理 | ≥ 758MPa以上 | ≥ 1034 MPa | ≥ 12% |
| ピーク熟成 | ≥ 1310 MPa | ≥ 1460 MPa | ≥ 6% |
室温でのその他の主な特性は以下の通り：
- 優れた疲労強度と卓越したノッチ疲労強度
- 高い破壊靭性と耐衝撃性
- 優れた耐酸化性と耐食性
- 代替合金と比較して平均を上回る熱特性
- インコネル625やワスパロイよりも低コスト
バランスの取れた化学的性質は、加工性、機械的性能、コスト効率という稀有な組み合わせを提供する。
インコネル718材料 アプリケーション
ニッケル／鉄マトリックスにより、インコネル718は、極低温から700℃までの極限環境での使用を可能にする、非常に優れた特性を兼ね備えている。
産業と用途
| 産業 | 代表的なアプリケーション |
|---|---|
| 航空宇宙 | エンジン部品 - ブレード、ケース、ファスナー、シール、ノズル、スペーサー |
| 石油・ガス | ダウンホールツール、バルブ、坑口部品、フローライン、計装機器 |
| 発電 | 石炭ガス化、原子力、化学プラント |
| 自動車 | ターボチャージャーローター、エキゾーストマニホールド、バルブ |
| 化学処理 | 熱交換器、反応容器、ポンプ |
合金の高強度は軽量化のために評価され、耐腐食性/耐酸化性は重要な機器や工具の高温・高圧に対応します。優れた疲労強度とクリープ破断強度は、動的応力部品を可能にします。
製品フォーム
- バー・ストック
- プレート
- シート
- ファスナー
- 投資鋳造品
- 押出形材
- チューブ
- 溶接ワイヤ
これらにより、最適な形状、強度、機能性を備えた部品を柔軟に製造することができる。
熱処理
溶液アニーリング は、ソルバス温度以上で合金を加熱し、γ "析出物を溶解させ、転位の移動と再結晶を可能にし、成形性を向上させる。その後、室温まで急冷し、延性と柔らかさを保持する。
| パラメータ | 価値 |
|---|---|
| 状態 | ソリューションアニール |
| 温度 | 950-980°C |
| 期間 | 1時間 |
| 冷却方法 | 空気が冷たいか、速いか |
時効硬化はその後、粒界を強化する非常に微細なγ "析出物を生成する。典型的な2段階時効処理により、最適な特性が得られます：
| ステップ | 温度 | 期間 |
|---|---|---|
| 年齢 - 1 | 720°C | 8時間 |
| 年齢 - 2 | 620°C | 8時間 |
| 冷却方法 | エア・クール |
溶体化処理は析出物を溶解し、時効硬化は強度と硬度を回復させる。
インコネル718材料 規格
ニッケル合金718の組成、製品形状および特性は世界的に標準化されている：
| スタンダード | タイトル |
|---|---|
| AMS 5662 | ニッケル合金、耐食・耐熱、棒、鍛造品、リング |
| ASTM B637 | 高温用析出硬化ニッケル合金棒、鍛造品および鍛造用素材の標準仕様書 |
| ISO 6207 | 展伸ニッケル合金 - ニッケル合金の化学成分 718番 (Ni-Fe-Cr-Nb-Mo) |
これらは、棒鋼、厚板、薄板、鍛造品を含む溶体化処理および時効硬化処理された製品形状における、元素成分の化学的限界値、引張強さおよび降伏強さの最小値、硬度範囲、結晶粒径をカバーしています。
インコネル718材料 サプライヤー
広く使用されている高性能航空宇宙合金として、インコネル718は、すべての主要なニッケル合金メーカーによって製造されています：
| 会社概要 | ブランド名 | 製品フォーム |
|---|---|---|
| エーティーアイ | ATI 718 | バー、ビレット、ファスナー |
| カーペンター・テクノロジーズ | カスタムエイジ718 | バー、ワイヤー、チューブ |
| ヘインズ・インターナショナル | ヘインズ 718 | シート、プレート |
| 特殊金属 | U718 | 継手、フランジ、リング |
| PCC鍛造製品 | PCC 718 | リング、ブリスク |
サプライヤーは、化学的性質、機械的性質、微細構造の適合性を確認する認定インコネル718材料試験報告書を提供します。輸出/輸入データは、評判の高いグローバルな工場からの調達を検証します。
コスト分析
ニッケル合金718の価格は、ニッケル市場価格と地域の需給に基づいて変動します。10トン以上のバルク割引価格は平均的です：
- ミルサー ト 3.2 材料$18-22/kg
- NADCAP認証バー$30-50/kg
ステンレス鋼と比較すると、インコネル718は平均で5～10倍コストが高いが、オーステナイト系やマルテンサイト系の鋼種には及ばない極端な温度/圧力性能を提供する。
インコネル718の加工
高強度超合金としては加工性は良いが、インコネル718は加工硬化率が高いため、機械加工や成形の際に問題が生じることがある。推奨事項は以下の通り：
- 振動を最小限に抑える剛性の高いセットアップを採用
- 積極的に高圧／大量のクーラントを使用する
- 送り速度、切り込み深さの最適化
- TiAlNコーティング超硬チップの適用
- ファクター15% スチールより低速
- 高温加工を可能にする
これらの対策は、残留応力を最小限に抑えながら、期待される工具寿命と表面仕上げを達成するのに役立つ。
メリット
- 高い強度対重量比
- 700℃までの長時間使用でも引張/疲労特性を保持
- 様々な環境下での卓越した耐食性
- 熱処理によるオーダーメイドの強度/硬度プロファイル
- 析出硬化グレードと比較して優れた加工性
制限事項
- 最適な機械的特性を得るためには時効硬化が必要
- 同等のニッケル合金に比べ、加工が比較的難しい。
- 鋼鉄よりも材料費が高いため、コスト重視の用途には限界がある。
概要
要約すると、インコネル718は、高強度、靭性、加工性、耐食性を兼ね備えた700℃までの極限環境用に設計された高性能ニッケルクロム析出硬化合金です。航空宇宙用途では、長時間の繰返し応力に対する疲労、クリープ、亀裂に耐える能力を利用します。石油・ガス機器では、高い強度対重量比とともに優れた耐酸化性が利用されます。世界をリードするサプライヤーは、認証された インコネル718材質 バー、プレート、シート、鍛造品、ファスナーを含む。用途に合わせた熱処理プロトコルに適合させることで、所望の硬度、延性、機能性のバランスをとることができます。
よくあるご質問
インコネル718は何に使用されますか？
インコネル718は、その高温能力により、航空宇宙エンジン（ブレード、ケース、ファスナーなど）、天然ガス／石油化学装置（バルブ、ウェルヘッド、ダウンホールツール）、原子力／化学処理部品、ターボチャージャー、熱交換器などに広く使用されている。
インコネル718はどのような産業で使用されていますか？
主な産業は、航空宇宙、石油・ガス採掘・処理、発電所、化学処理、公害防止装置、ターボチャージャー付き自動車・船舶用アプリケーションなどである。
インコネル718は溶接可能ですか？
はい、インコネル718は、最適化された組成と介在物制御により、溶体化処理後にERNiCrFe-7フィラーワイヤーを使用して優れた溶接性を示します。予熱はクラック感受性を低下させる。
インコネル600、625、718の違いは何ですか？
インコネル600は固溶強化型、625はモリブデンによる硬化型、718は析出硬化型である。インコネル718は3種の中で最も強度が高いが、時効処理が必要である。
アニール処理したインコネル718の硬度は？
焼鈍後のインコネル718のブリネル硬度は217-255である。ピーク時効は422-472BHNに達する。硬度レベルは、適切な熱処理を測定するのに役立ちます。
インコネル718は熱処理が必要ですか？
はい、完全な機械的特性を得るために、標準的な熱処理では、溶体化焼鈍の後、2段階の時効硬化処理を行います。焼鈍後は加工性が向上します。
インコネル718のkg当たりの価格は？
バルクのインコネル718の価格は、ニッケル価格と地域の需要に応じて、基本的な工場認証材で$18-22/kgから航空機品質の完全認証材で$30-50/kgの間で変動する。
Additional FAQs about Inconel 718 Material (5)
1) What thermal exposure limits should I use for Inconel 718 in service?
- For long-term service, limit to ≤650–700°C to preserve γ″ strengthening; above ~700–720°C, γ″ coarsens and δ phase can form, reducing strength and ductility.
2) Which heat treatment schedule is best for thick sections vs thin sections?
- Thick sections: Standard solution at 980°C/1 h, air cool, age 720°C/8 h + furnace cool to 620°C/8 h. Thin sections or AM parts may benefit from 955–965°C solution to control grain growth before the two-step age. Verify per AMS 5662/5663/5664 product form.
3) How does Inconel 718 perform in hydrogen or sour (H2S) environments?
- 718 shows good resistance to hydrogen embrittlement compared with many high-strength steels, but SSC risk in sour service depends on microstructure and hardness. Follow NACE MR0175/ISO 15156 limits; avoid over-aging that raises δ content; keep hardness ≤ 40 HRC when applicable.
4) Is Inconel 718 suitable for additive manufacturing (SLM/EBM), and are properties comparable to wrought?
- Yes. With optimized parameters plus HIP and AMS-compliant aging, AM 718 achieves >99.9% density and tensile/fatigue properties near wrought. Powder oxygen control and post-HIP/age cycles are critical for fatigue and LCF.
5) What machining strategies improve tool life on Inconel 718?
- Use rigid setups, high-pressure through-tool coolant (≥70 bar), sharp, honed TiAlN/TiSiN-coated carbide or ceramic for roughing, moderate SFM (20–45 m/min carbide), higher feed per tooth to minimize rubbing, and trochoidal paths to manage heat.
2025 Industry Trends for Inconel 718
- Aerospace ramp drives demand: Narrow-body engine build rates sustain high 718 usage for fasteners, cases, and seals; long-term agreements focus on dual-sourcing and VAR + ESR routes.
- AM qualification matures: More airworthy AM 718 brackets and mounts are qualified with standardized HIP + aging cycles; data packages align with ASTM F3301 and AMS 7000-series.
- Cost stabilization: Nickel price volatility moderates vs. 2024 peaks; mills report improved lead times on bar/forging stock with capacity debottlenecking.
- High-conductivity heat treatment R&D: Modified aging to balance strength with better thermal conductivity and LCF for hot structures under mixed duty cycles.
- Sustainability disclosures: EPDs and Scope 3 reporting include powder reuse metrics for AM 718; buy-to-fly reductions highlighted in aerospace RFQs.
2025 snapshot: Inconel 718 material metrics and market
| メートル | 2023 | 2024 | 2025 YTD | Notes/Sources |
|---|---|---|---|---|
| Typical wrought bar lead time (weeks) | 12–20 | 16–28 | 12–18 | Producer order books |
| Aircraft-quality bar price (USD/kg) | 30–48 | 32–52 | 30–50 | Distributor quotes; nickel surcharges |
| AM powder price (USD/kg, 15–45 µm) | 150–240 | 160–230 | 155–215 | Powder suppliers’ catalogs |
| As-built + HIP tensile (UTS, MPa, AM 718) | 1250–1400 | 1300–1450 | 1320–1460 | OEM datasheets, ASTM F42 reports |
| Share of AM 718 in aero brackets (%) | ~8 | ~11 | ~14 | Industry disclosures/AMUG |
| Scrap reduction via part consolidation (%) | 20-40 | 25～45歳 | 30–50 | Case studies, OEM LCA data |
References:
- ASTM/ISO AM standards: https://www.astm.org, https://www.iso.org
- SAE/AMS specifications (AMS 5662/5663/5664, AMS 5383, AMS 7000-series): https://www.sae.org
- GE Additive, EOS, Carpenter Additive technical notes: https://www.ge.com/additive, https://www.eos.info, https://www.carpenteradditive.com
- LME nickel pricing context: https://www.lme.com
Latest Research Cases
Case Study 1: Qualification of AM Inconel 718 Brackets for Flight Hardware (2025)
Background: An aerospace Tier-1 needed weight and lead-time reductions on systems brackets traditionally machined from wrought 718.
Solution: SLM-built 718 with closed-loop in-situ monitoring, followed by HIP (1180°C/4 h, Argon, 100–150 MPa) and AMS 5662 aging. Comprehensive coupon testing (tensile, LCF/HCF, fracture toughness) per ASTM F3301.
Results: 17% mass reduction via lattice insert; UTS 1390–1440 MPa, YS 1220–1280 MPa; HCF life +20% vs baseline after HIP; first-pass yield 96%; approved for serial production on two platforms.
Source: OEM conference proceedings and supplier app notes.
Case Study 2: Sour Service Valve Trim Using ESR 718 (2024)
Background: Downhole tools in H2S environments required improved SSC resistance without sacrificing strength.
Solution: Employed ESR 718 with controlled δ phase via optimized aging, hardness ≤ 38 HRC, and surface compressive residual stress induction by controlled shot peening. NACE MR0175 qualification testing executed.
Results: Passed SSC tests at specified partial pressure; field failure rate reduced by 60% over 12 months; maintenance interval extended by 9 months.
Source: Operator materials bulletin and third-party lab reports.
専門家の意見
- Dr. Hamish L. Fraser, Professor, The Ohio State University
Key viewpoint: “Inconel 718’s robustness stems from γ″ strengthening, but careful control of δ phase during thermal exposure is pivotal for maintaining both creep and ductility in thick sections.”
Source: Academic publications and talks on Ni-base superalloys: https://mse.osu.edu - Dr. Laura Ely, SVP Technology, 3D Systems
Key viewpoint: “For AM 718, powder oxygen and HIP discipline are the levers for fatigue-critical service. Repeatable properties demand documented powder lifecycle control and validated heat treatments.”
Source: OEM technical notes and conference presentations: https://www.3dsystems.com - Michael Pepi, Senior Metallurgist, ATI Specialty Materials
Key viewpoint: “VAR + ESR routes reduce inclusion populations and segregation, improving machinability and fatigue performance for rotating hardware relative to single-melt material.”
Source: Producer datasheets and metallurgy briefs: https://www.atimaterials.com
Practical Tools and Resources
- Specifications and datasheets:
- AMS 5662/5663/5664, ASTM B637, AMS 5383: https://www.sae.org, https://www.astm.org
- Special Metals Alloy 718 datasheet: https://www.specialmetals.com
- Haynes/ATI technical data: https://www.haynesintl.com, https://www.atimaterials.com
- AM-focused:
- ASTM F3301 (metal PBF qualification), F3055 (IN718 for AM), ISO/ASTM 52907 (powder): https://www.astm.org
- NIST AM materials resources: https://www.nist.gov
- Corrosion/sour service:
- NACE MR0175/ISO 15156 (AMPP): https://www.ampp.org
- Design and machining:
- Sandvik Coromant and Kennametal guides for machining Ni superalloys: https://www.sandvik.coromant.com, https://www.kennametal.com
- Market/price context:
- LME nickel: https://www.lme.com
- Metal distributors (lead times/pricing): reputable catalogs (e.g., https://www.alro.com, https://www.twmetals.com)
Notes on reliability and sourcing: Verify melt route (VAR/ESR), grain size, inclusion ratings, and mechanicals against the applicable AMS/ASTM standard on each MTR. For AM, enforce powder O/N/H limits, reuse controls, HIP and aging recipes, and statistically based coupon sampling aligned to end-use criticality.
Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 focused FAQs, 2025 market/technical trends with data table and sources, two recent case studies, expert viewpoints with attributions, and a curated tools/resources list for Inconel 718 material and AM usage
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if AMS/ASTM specs are revised, nickel price shifts >10%, or major OEMs publish new AM 718 qualification datasets
シェアする
MET3DP Technology Co., LTDは、中国青島に本社を置く積層造形ソリューションのリーディングプロバイダーです。弊社は3Dプリンティング装置と工業用途の高性能金属粉末を専門としています。
関連記事
