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Inconel 713LC

Una superaleación de níquel fundida y de bajo contenido de carbono, diseñada para componentes aeroespaciales y de turbinas de alta precisión que requieren resistencia a altas temperaturas, protección contra la oxidación y excelente vida a la fatiga.

Introducción al Inconel 713LC

El Inconel 713LC es una superaleación colada de níquel-cromo de bajo carbono, desarrollada para ofrecer resistencia superior, resistencia a la oxidación y vida a fatiga a temperaturas elevadas de hasta 980°C (1800°F). Es una versión modificada del Inconel 713C con menor contenido de carbono y mejor colabilidad, lo que la hace especialmente adecuada para álabes, álabes guía y componentes estructurales de la sección caliente en turbinas aeroespaciales de alta integridad.

La aleación mantiene una composición base de níquel (~75%) e incorpora cromo (12–14%), aluminio (5.5–6.5%), molibdeno (4–5%) y niobio (1.5–2.5%). Con una mayor resistencia al agrietamiento por contracción, el Inconel 713LC ofrece una integridad estructural fiable y propiedades mecánicas consistentes en diseños de fundición de precisión (investment casting) de pared delgada, que a menudo requieren mecanizado CNC para cumplir tolerancias de alta precisión.

Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel 713LC

El Inconel 713LC (UNS N07713 / AMS 5382) se suministra típicamente en condición de fundición de precisión y envejecido, cumpliendo las exigencias de rendimiento de componentes aeroespaciales y de generación de energía.

Composición química (AMS 5382)

Elemento	Rango de composición (p.% en peso)	Función clave
Níquel (Ni)	Balance (~75.0%)	Aleación base para resistencia a alta temperatura
Cromo (Cr)	12.0–14.0	Mejora la resistencia a la oxidación
Aluminio (Al)	5.5–6.5	Forma la fase γ′ para resistencia a alta temperatura
Molibdeno (Mo)	4.0–5.0	Mejora las propiedades de rotura por fluencia
Niobio (Nb)	1.5–2.5	Refuerzo por carburos e intermetálicos
Titanio (Ti)	0.6–1.2	Estabiliza la estructura γ′
Carbono (C)	0.02–0.06	Contenido reducido para mejor soldabilidad y colabilidad
Zirconio (Zr)	0.05–0.15	Aumenta la resistencia de los límites de grano
Boro (B)	0.005–0.015	Mejora la resistencia en caliente y la ductilidad
Hierro (Fe)	≤3.0	Elemento residual
Silicio (Si)	≤0.50	Controla la formación de cascarilla por oxidación
Manganeso (Mn)	≤0.50	Mejora la colabilidad

Propiedades físicas

Propiedad	Valor (típico)	Norma/condición de ensayo
Densidad	8.00 g/cm³	ASTM B311
Rango de fusión	1250–1330°C	ASTM E1268
Conductividad térmica	11.3 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividad eléctrica	1.21 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansión térmica	13.8 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Capacidad calorífica específica	458 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo elástico	196 GPa a 20°C	ASTM E111

Propiedades mecánicas (condición colada envejecida)

Propiedad	Valor (típico)	Norma de ensayo
Resistencia a la tracción	930–1050 MPa	ASTM E8/E8M
Límite elástico (0.2%)	600–730 MPa	ASTM E8/E8M
Elongación	≥4–6% (longitud calibrada de 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	320–380 HB	ASTM E10
Resistencia a rotura por fluencia	≥160 MPa @ 871°C, 100 h	ASTM E139

Características clave del Inconel 713LC

Rendimiento a alta temperatura: mantiene la integridad estructural por encima de 950°C con una resistencia a rotura por fluencia sostenida superior a 160 MPa, lo que lo hace apto para operación prolongada de turbinas.
Colabilidad superior: el bajo carbono y el microaleado con Zr/B reducen el desgarro en caliente y la porosidad por contracción durante la solidificación, permitiendo una fundición de precisión más exacta y compleja.
Resistencia a la fatiga térmica y a la oxidación: el alto contenido de Cr y Al forma capas protectoras de Cr₂O₃ y Al₂O₃, proporcionando protección frente a la oxidación en entornos dinámicos de motor.
Mecanizabilidad CNC: el mecanizado posterior a la fundición permite tolerancias de acabado de hasta ±0.02 mm y rugosidad superficial Ra ≤ 0.8 µm mediante parámetros de corte y sistemas de herramienta optimizados.

Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Inconel 713LC

Desafíos de mecanizado

Dureza del material y desgaste

El 713LC colado y envejecido presenta dureza de hasta 380 HB, lo que pone a prueba la integridad de la herramienta de corte durante operaciones prolongadas.

Comportamiento frágil

Con una elongación de ~4–6%, impactos repentinos de la herramienta o avances incorrectos pueden provocar microfisuras o astillado.

Concentración de calor

La conductividad térmica se mantiene baja (<12 W/m·K), elevando la temperatura en la nariz de la herramienta y favoreciendo el desgaste por cráter en condiciones en seco o con bajo aporte de refrigerante.

Estrategias de mecanizado optimizadas

Selección de herramientas

Parámetro	Recomendación	Justificación
Material de herramienta	Cerámica (SiAlON) o CBN para acabado	Alta dureza en caliente y resistencia térmica
Recubrimiento	TiAlN/AlCrN, 3–6 µm mediante PVD	Mejora la resistencia a la oxidación y al desgaste
Geometría	Ángulo de desprendimiento positivo (10–12°), filo biselado	Evita el astillado del filo y mejora el acabado

Parámetros de corte (ISO 3685)

Operación	Velocidad (m/min)	Avance (mm/rev)	DOC (mm)	Presión de refrigerante (bar)
Desbaste	15–25	0.20–0.30	2.0–3.0	80–120
Acabado	30–45	0.05–0.10	0.3–0.8	100–150

Tratamiento superficial para piezas mecanizadas en Inconel 713LC

Prensado isostático en caliente (HIP)

HIP densifica las microestructuras coladas bajo una presión de 100–200 MPa y una temperatura >1100°C, eliminando la porosidad interna y aumentando la resistencia a la fatiga en más de un 25%.

Tratamiento térmico

Tratamiento térmico incluye recocido de solución a 1160°C y envejecimiento a 845°C para mejorar la estabilidad de γ′ y la uniformidad mecánica.

Soldadura de superaleaciones

Soldadura de superaleaciones mediante TIG precalentado o soldadura por haz de electrones (EB) con metales de aporte Ni-Cr preserva la resistencia de la unión y reduce el riesgo de microfisuración.

Recubrimiento barrera térmica (TBC)

Recubrimiento TBC aplica cerámicas YSZ de 150–300 µm para prolongar la vida a fatiga térmica y reducir la temperatura superficial en 150–200°C.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

EDM permite la formación precisa de raíces de álabe, pasos de refrigeración y ranuras tipo “fir-tree” con tolerancias de ±0.01 mm.

Taladrado profundo

Taladrado profundo proporciona precisión de perforación con L/D ≥ 40:1 para canales de refrigeración colados en turbinas y componentes de combustor.

Ensayos y análisis de materiales

Ensayos de materiales incluyen inspección por ultrasonidos, rayos X y estructura de grano según AMS 2175 y ASTM E112, garantizando el cumplimiento dimensional y metalúrgico.