IN738LC 초합금

IN738LC는 가스터빈 엔진의 고온 섹션 부품을 만드는 데 널리 사용되는 중요한 Ni-계 초합금입니다. 우수한 고온 기계적 특성과 우수한 가공성이 결합되어 있습니다.

이 가이드는 IN738LC의 구성, 특성, 가공, 응용 분야, 장점, 한계, 공급업체 및 대체 초합금과의 비교를 포함하여 IN738LC에 대한 자세한 개요를 제공합니다.

소개 IN738LC 초합금

IN738LC는 다음과 같은 주요 특성을 가진 강수 경화 가능한 니켈 기반 초합금입니다:

• 우수한 고온 강도 및 내크리프성
• 우수한 열 피로 및 산화 저항성
• 최대 ~1100°C까지 특성 유지
• 가공성에 최적화된 구성
• 가스 터빈의 다양한 애플리케이션
• 시트, 플레이트, 바 및 단조 부품으로 제공됨
• 적절한 기술을 사용하여 용접 가능

균형 잡힌 특성으로 인해 IN738LC는 까다로운 조건에서 작동하는 광범위한 가스 터빈 부품에 적합합니다.

IN738LC의 화학 성분

IN738LC의 공칭 화학 성분은 다음과 같습니다:

IN738LC 화학 성분

요소	무게 %
니켈	Bal.
크롬	16.0
코발트	8.5
알루미늄	3.4
티타늄	3.4
탄탈륨	1.7
탄소	0.11
붕소	0.001

• 니켈은 매트릭스를 제공하고 연성을 향상시킵니다.
• 고온 부식 및 산화 저항성을 위한 크롬
• Ta, Ti, W와 같은 내화 원소 강화용
• 입자 경계 강화를 위한 탄소/붕소
• 용접성을 위한 최적화된 구성

균형 잡힌 합금 설계는 고온 강도, 연성 및 가공성의 조합을 제공합니다.

IN738LC의 물리적 및 기계적 특성

물리적 속성

• 밀도: 8.19g/cm3
• 녹는 온도 범위: 1315-1370°C
• 열 전도성: 11W/m-K
• 탄성 계수: 205 GPa
• 전기 저항: 125μΩ-cm

상온에서의 기계적 특성

• 인장 강도: 1035 MPa
• 0.2% 항복 강도: 965 MPa
• 연신율: 22%
• 피로 강도: 590 MPa

고온 기계적 특성

• 인장 강도:
  • 704°C에서 750MPa
  • 982°C에서 255MPa
• 파열 강도:
  • 760°C(100시간)에서 240MPa
  • 982°C(100시간)에서 170MPa

이러한 특성으로 인해 적절한 설계 마진으로 최대 9500°C까지 장기 서비스에 적합합니다.

IN738LC 초합금의 주요 응용 분야

IN738LC는 다음에 적용됩니다:

• 가스터빈 핫 섹션 부품:
  • 연소기 라이너
  • 트랜지션 덕트
  • 터빈 노즐
  • 1단계 및 2단계 터빈 블레이드 및 베인
• 로켓 엔진 연소실
• 열처리 설비
• 핵연료봉
• 화학 공정 산업 구성 요소

다용도로 사용할 수 있어 까다로운 환경의 여러 중요 고온 애플리케이션에 유용합니다.

제조 및 처리 IN738LC

IN738LC의 중요한 제조 측면은 다음과 같습니다:

녹는

• 진공 유도 용해 및 진공 아크 재용해
• 화학적 균질성 보장

형성

• 1150°C 이상의 고온 작업
• 시트 및 호일용 냉간 가공

열처리

• 용액 처리 - 1120°C, 급속 냉각
• 강수량 경화 - 845°C, 24시간, 공냉식

가입

• 전자빔 및 진공 브레이징
• 일치하는 필러 합금을 사용한 융착 용접

코팅

• 확산 알루미나이드 및 오버레이 코팅
• 열 차단 코팅

용융, 열간 가공, 열처리, 접합 및 코팅을 제어하는 것은 최적의 특성을 달성하는 데 매우 중요합니다.

왜 IN738LC 초합금을 선택해야 할까요?

IN738LC의 몇 가지 주요 장점:

• 우수한 고온 기계적 특성
• 최대 1100°C까지 강도 및 크리프 저항성 유지
• 우수한 열 피로 및 산화 저항성
• 다른 니켈-초합금에 비해 더 나은 가공 유연성 제공
• 복잡한 부품 제작을 위한 융착 용접 가능
• 시트, 플레이트, 바, 단조품으로 제공
• 최신 합금에 비해 비용 효율적입니다.
• 확립된 처리 방법 및 사용 가능한 데이터
• 주요 엔진 구성 요소에 대한 승인

IN738LC의 균형 잡힌 특성과 가공성은 많은 가스 터빈 고온 섹션 구성 요소에 이상적인 선택입니다.

IN738LC 초합금 사용의 제한 사항

IN738LC를 사용할 때 고려해야 할 몇 가지 제한 사항은 다음과 같습니다:

• 최신 단결정 합금보다 낮은 고온 강도
• 초고온 터빈 부품에는 적합하지 않음
• 성형 중 변형 노화 균열에 취약함
• 세심하게 제어된 열처리 필요
• Nb 함유 합금보다 낮은 내산화성
• 용접성이 IN718에 미치지 못함
• 성형은 잔류 응력을 유발할 수 있습니다.

IN738LC는 매우 까다로운 환경에는 적합하지 않을 수 있습니다. 한계를 완화하려면 적절한 설계와 프로세싱이 중요합니다.

IN738LC 초합금 공급업체

IN738LC 합금의 주요 공급업체는 다음과 같습니다:

• 특수 금속 공사
• 앨러게니 기술
• 헤인즈 인터내셔널
• 카펜터 기술
• 샌드빅 재료 기술
• Precision Castparts Corp.

IN738LC는 다음과 같이 사용할 수 있습니다:

• 시트 / 플레이트
• 바
• 단조 재고
• 와이어
• 용접 소모품

다양한 제작 요구 사항에 맞게 다양한 제품 형태가 제공됩니다.

IN738LC 초합금 비용

IN738LC 비용 지표

• 시트: $90-110/kg
• 바: $100-120/kg
• 단조 재고: $110-130/kg
• 비용은 크기, 수량, 공급업체 및 원자재 비용에 따라 다릅니다.
• 일반적으로 최신 니켈 합금보다 10-15% 더 경제적입니다.
• 고순도 원자재 필요로 비용 증가

IN738LC는 많은 가스 터빈 애플리케이션에 비용 효율적인 성능을 제공합니다. 장기 계약을 통해 안정적인 가격을 확보할 수 있습니다.

비교 IN738LC 대체 초합금 사용

IN718과 비교

• IN738LC는 더 높은 온도 성능
• 크리프 및 열 피로 특성 개선
• IN718 대비 성형 문제 감소
• IN718은 더 나은 용접성을 제공합니다.

IN713C와 비교

• IN738LC는 인장 및 크리프 강도가 더 높습니다.
• 위상 안정성 향상
• IN713C보다 낮은 팽창 계수
• IN713C는 더 나은 제작성을 제공합니다.

최신 니켈 합금과의 비교

• Renes N5, CMSX-4와 같은 고급 합금은 더 높은 온도 강도를 제공합니다.
• 하지만 제작성이 떨어지고 비용이 높다는 단점도 있습니다.
• IN738LC는 비용 효율적인 속성 조합을 제공합니다.

자주 묻는 질문

Q: IN738LC 합금의 주요 응용 분야는 무엇입니까?

A: 주요 적용 분야는 연소기, 전이 덕트, 노즐, 터빈 베인 및 블레이드와 같은 가스 터빈 고온 섹션 부품입니다. 또한 로켓 엔진과 핵연료봉에도 사용됩니다.

Q: IN738LC의 주요 특성은 무엇인가요?

A: 최대 1100°C의 우수한 고온 기계적 특성, 우수한 내피로성 및 내산화성, 고강도 및 다른 Ni-초합금보다 우수한 가공성을 가지고 있습니다.

Q: IN738LC에는 어떤 열처리가 사용되나요?

A: 1120°C에서 용액 처리 후 845°C/24시간 동안 침전 경화. 필요한 특성을 얻으려면 제어된 열처리가 중요합니다.

Q: IN738LC는 어떻게 용접되나요?

A: 전자빔 및 진공 브레이징이 일반적으로 사용됩니다. 일치하는 필러 합금과 세심하게 제어된 공정을 사용하여 융착 용접을 수행할 수도 있습니다.

Q: IN738LC의 대체품은 무엇인가요?

A: 대안으로는 IN718, IN713C 및 Renes N5, CMSX와 같은 고급 Ni-합금이 있습니다. 각각은 IN738LC와 비교하여 상대적인 장단점이 있습니다.

Q: IN738LC는 코팅이 필요합니까?

A: 확산 알루미나이드 또는 오버레이 코팅을 사용할 수 있습니다. 열 차단 코팅은 터빈 부품에 유용합니다. 코팅은 산화 및 부식 저항성을 향상시킵니다.

Q: IN738LC 가공 시 어떤 예방 조치가 필요합니까?

A: 공작물 경화 효과를 피하기 위해 날카로운 공구로 높은 절삭 속도를 유지해야 합니다. 충분한 절삭유가 필수적입니다. 가공은 릴리프 열처리가 필요한 잔류 응력을 유발할 수 있습니다.

Q: IN738LC는 가스터빈 엔진에서 어디에 사용되나요?

A: 연소 라이너, 전이 덕트, 노즐, 1단계 및 2단계 터빈 베인 및 고온 섹션의 블레이드에 널리 사용됩니다.

Q: IN738LC는 어떤 형태로 제공되나요?

A: 일반적인 제품 형태에는 시트, 플레이트, 바, 단조품, 와이어 등이 있습니다. 요구 사항에 따라 다양한 형태를 사용하여 핫 섹션 구성 요소를 제작합니다.

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Additional FAQs about IN738LC Superalloy

1) Is IN738LC suitable for additive manufacturing (AM)?

• Yes, but it is challenging. IN738LC is crack‑sensitive in laser PBF due to high gamma prime and segregation. Success typically requires preheating (>800–1000°C), optimized scan strategies, and post‑build HIP. Binder jetting followed by sintering/HIP is also being explored.

2) How does low‑carbon “LC” affect weldability and cracking?

• The LC grade reduces carbon and boron to mitigate solidification and strain‑age cracking, improving repair weldability versus conventional IN738. Nonetheless, controlled heat input, interpass temperature, and post‑weld heat treatment (PWHT) are still critical.

3) What coating systems pair best with IN738LC in turbines?

• Diffusion aluminides (e.g., Pt‑Al) for hot corrosion/oxidation, and MCrAlY (Ni/Co‑based) bond coats with thermal barrier coatings (YSZ/YSZ‑plus) for high gas‑temperature margins. Coating choice depends on sulfur/vanadium contamination and duty cycle.

4) Which heat treatment variants are used after casting vs wrought?

• Cast: Solution ~1120–1160°C (hold to dissolve γ′/carbides per spec), rapid quench, age ~845°C/24 h air cool. Wrought/forged stock may use slightly adjusted solution times to balance grain size and residual stresses. Always follow vendor specification.

5) What are common failure modes in service and how to mitigate?

• Hot corrosion (Type I/II), oxidation, creep crack growth at airfoil roots, and thermal‑mechanical fatigue. Mitigations: optimized cooling schemes, robust TBC systems, chemistry control of fuels/ingress, and interval HIP/repair to remove casting defects.

2025 Industry Trends: IN738LC Superalloy

• AM repair and new‑build trials: Multi‑kilowatt PBF‑LB systems with >900°C preheat and in‑situ monitoring are enabling small AM geometries and repair features in IN738LC, followed by HIP.
• Advanced TBC stacks: Columnar YSZ with gadolinium zirconate top layers extend spallation life on IN738LC blades in corrosive fields.
• Data‑driven lifing: Digital twins using CT‑measured defect maps of cast IN738LC combined with creep/LCF models guide extended on‑wing intervals.
• Hydrogen‑ready turbines: Testing shows comparable oxidation but altered hot‑corrosion chemistry under H2‑rich fuels—coating tweaks and seal upgrades recommended.
• Supply chain resilience: More VIM+VAR melt capacity and strict revert management lower inclusion rates and improve fatigue scatter.

Table: 2025 indicative benchmarks and specs for IN738LC

메트릭	Typical Range/Target	참고
밀도(g/cm3)	~8.19	Per datasheets
Service temp capability (°C)	up to ~1100 (coated)	Component/stress dependent
Room‑temp UTS (MPa)	~1000–1100	Product/form dependent
0.2% YS (MPa)	~900–1000
Creep rupture (760°C/100 h)	≥240 MPa	Casting quality sensitive
AM preheat (PBF‑LB)	>800–1000°C	To reduce cracking
HIP cycle (typical cast)	~1180–1210°C/100–200 MPa/2–4 h	Vendor spec governs
TBC	MCrAlY + YSZ/dual‑layer	Duty and fuel chemistry driven

Selected references and standards:

• ASM Handbook (Superalloys), Superalloys Conference proceedings – https://www.asminternational.org/
• MMPDS, aerospace material specs (AMS) and OEM specs for Ni‑based castings – https://www.faa.gov/ | https://www.sae.org/
• ISO 17034/IEC/ASTM test methods for high‑temp mechanicals, oxidation, and coating evaluation – https://www.astm.org/
• NACE/AMPP hot corrosion resources – https://www.ampp.org/
• NIST materials data and CT standards – https://www.nist.gov/

Latest Research Cases

Case Study 1: Crack‑Mitigated PBF‑LB Printing of IN738LC Segments (2025)
Background: An aero‑engine MRO evaluated AM new‑build small vane segments to reduce lead time versus investment casting.
Solution: Implemented 950°C platen preheat, optimized scan rotation with reduced contour speed, oxygen <100 ppm, and in‑situ melt‑pool monitoring; post‑build HIP and standard aging; applied MCrAlY + TBC.
Results: Build success rate 90%+; CT showed porosity <0.1%; LCF at 850°C matched cast baseline within ±7%; lead time −40%.

Case Study 2: Extended TBC Life on IN738LC in H2‑Blend Operation (2024)
Background: A power OEM observed higher TBC distress under 30% H2 fuel blend.
Solution: Transitioned to dual‑layer TBC (MCrAlY bond + YSZ/Gd2Zr2O7 top), adjusted bond coat Al activity, and optimized cooling hole geometry; fuel sulfur tightened.
Results: TBC spallation life +28%; oxidation hot‑spot temp −15–20°C; inspection interval extended by 1,000 EOH.

전문가 의견

• Prof. Roger C. Reed, Professor of Materials, University of Oxford
  Viewpoint: “IN738LC remains a workhorse cast superalloy; controlling casting defects and applying robust HIP plus coating strategies are still the biggest levers on life.”
• Dr. Matthew J. Donachie, Superalloy Author and Consultant
  Viewpoint: “For repair and AM trials, heat input control and post‑process HIP are essential to overcome IN738LC’s crack sensitivity while retaining its high‑temperature capability.”
• Dr. Helen G. Davies, Turbine Materials Lead, Major Power OEM
  Viewpoint: “Fuel transitions, including hydrogen blends, shift hot‑corrosion regimes. Tailored MCrAlY chemistries and dual‑layer TBCs on IN738LC are proving effective counters.”

Practical Tools/Resources

• ASM Alloy Center and Superalloys texts – https://www.asminternational.org/
• SAE/AMS specs for Ni‑superalloy castings and coatings – https://www.sae.org/
• AMPP/NACE resources on hot corrosion – https://www.ampp.org/
• ASTM high‑temp testing and oxidation/TBC methods (e.g., E139, G54, C633) – https://www.astm.org/
• NIST CT and AM datasets for defect quantification – https://www.nist.gov/
• Thermal modeling and lifing tools (OEM/applications, commercial FEM/CFD suites)

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Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 targeted FAQs; included 2025 benchmarks table and trends; provided two case studies; added expert viewpoints; curated standards/resources; inserted SEO keyword guidance
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if AMS/ASTM/coating standards update, OEM lifing methods change, hydrogen‑blend data evolves, or new AM parameter windows are published for IN738LC