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Inconel 738LC

Una superaleación de níquel fundida y de bajo contenido de carbono, diseñada para mejorar la soldabilidad y la fiabilidad del proceso de fundición, ofreciendo alta resistencia al creep, a la oxidación y buena maquinabilidad CNC en aplicaciones de turbinas

Introducción al Inconel 738LC

El Inconel 738LC es una versión de bajo carbono de la superaleación colada a base de níquel Inconel 738, diseñada para mejorar la soldabilidad, reducir la susceptibilidad al agrietamiento en caliente y aumentar la integridad estructural de los componentes colados. Está optimizada para servicio en entornos de alta temperatura donde la resistencia mecánica, la resistencia a la oxidación y el comportamiento a la fluencia son críticos, especialmente en turbinas aeroespaciales y turbinas de gas industriales.

Con una composición de níquel (~62%), cromo (16%), cobalto (8.5–9.5%), titanio (3.4–3.8%) y aluminio (3.2–3.7%), el Inconel 738LC se refuerza principalmente mediante la fase γ′. Su contenido de carbono optimizado (0.02–0.06%) reduce el riesgo de microfisuración durante la soldadura y la solidificación, manteniendo al mismo tiempo las prestaciones a alta temperatura de la aleación base.

Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel 738LC

El Inconel 738LC (UNS R30738 / ASTM A297, AMS 5391) suele suministrarse en condición de colada de precisión (precision-cast), tratada en solución y endurecida por envejecimiento, para aplicaciones estructurales aeroespaciales y de zona caliente de turbinas de gas.

Composición química (análisis típico en colada)

Elemento	Rango de composición (p.% en peso)	Función clave
Níquel (Ni)	~62.0	Matriz base para resistencia térmica y mecánica
Cromo (Cr)	15.5–16.5	Mejora la resistencia a la oxidación y a la corrosión
Cobalto (Co)	8.5–9.5	Aumenta la resistencia a la fatiga y a la corrosión en caliente
Tungsteno (W)	2.6–3.3	Endurecimiento por solución sólida
Molibdeno (Mo)	1.5–2.1	Mejora la resistencia a la fluencia y a la rotura
Titanio (Ti)	3.4–3.8	Forma la fase γ′ para endurecimiento por envejecido
Aluminio (Al)	3.2–3.7	Contribuye a la precipitación de γ′
Carbono (C)	0.02–0.06	Contenido reducido mejora la soldabilidad y la fiabilidad de la colada
Boro (B)	0.005–0.01	Mejora la ductilidad en los límites de grano
Zirconio (Zr)	≤0.05	Estabilización de límites de grano
Silicio (Si)	≤0.5	Resistencia a la oxidación
Manganeso (Mn)	≤0.5	Mejora la colabilidad y la limpieza

Propiedades físicas

Propiedad	Valor (típico)	Norma/condición de ensayo
Densidad	8.15 g/cm³	ASTM B311
Rango de fusión	1260–1330°C	ASTM E1268
Conductividad térmica	11.1 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividad eléctrica	1.28 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansión térmica	13.3 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Capacidad calorífica específica	450 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo elástico	188 GPa a 20°C	ASTM E111

Propiedades mecánicas (condición colada + envejecida)

Propiedad	Valor (típico)	Norma de ensayo
Resistencia a la tracción	980–1100 MPa	ASTM E8/E8M
Límite elástico (0.2%)	680–800 MPa	ASTM E8/E8M
Elongación	≥4–8% (longitud calibrada de 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	320–390 HB	ASTM E10
Resistencia a rotura por fluencia	≥135 MPa @ 870°C, 1000 h	ASTM E139

Características clave del Inconel 738LC

Bajo contenido de carbono: reduce el agrietamiento en caliente durante la soldadura y la colada, aumentando la fiabilidad en piezas estructurales de turbina.
Alto contenido de gamma prima: reforzado principalmente por precipitados γ′, ofrece excelente resistencia a la fluencia y a la fatiga a temperaturas elevadas.
Estabilidad dimensional y estructural: mantiene geometría y capacidad portante hasta 980°C bajo ciclos térmicos.
Mecanizabilidad CNC: compatible con herramientas de alto rendimiento; puede mecanizarse por CNC con tolerancias ajustadas (±0.02 mm) y acabados de Ra ≤ 0.8 µm.

Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Inconel 738LC

Desafíos de mecanizado

Alta dureza superficial

Una dureza Brinell cercana a 390 HB provoca desgaste rápido del filo, requiriendo materiales y geometrías de herramienta optimizados.

Mala disipación de calor

La baja conductividad térmica acumula calor en la interfaz herramienta–viruta, causando desgaste por cráter y fallos si no hay refrigeración adecuada.

Microestructura abrasiva

Las fases γ′ y los carburos favorecen el muesqueado (notching) y el “galling” durante mecanizados interrumpidos o con altos avances.

Estrategias de mecanizado optimizadas

Selección de herramientas

Parámetro	Recomendación	Justificación
Material de herramienta	Cerámica (SiAlON) o carburo recubierto	Mantiene el filo bajo carga térmica
Recubrimiento	TiAlN, AlCrN (PVD 3–6 µm)	Reduce difusión de calor y oxidación de la herramienta
Geometría	Desprendimiento positivo (10–12°), plaquitas con filo redondeado	Minimiza resistencia al corte y astillado

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	80–100
Acabado	30–45	0.05–0.10	0.3–0.8	100–150

Tratamiento superficial para piezas mecanizadas en Inconel 738LC

Prensado isostático en caliente (HIP)

HIP elimina porosidad y refuerza la estructura de grano, mejorando la vida a fatiga y la resistencia a la fluencia hasta en un 25%.

Tratamiento térmico

Tratamiento térmico utiliza solubilizado a 1120–1170°C y envejecimiento a 845°C para precipitar plenamente γ′, elevando la resistencia a alta temperatura.

Soldadura de superaleaciones

Soldadura de superaleaciones es viable con menor riesgo de fisuración gracias al bajo carbono. El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura estabilizan aún más la microestructura.

Recubrimiento barrera térmica (TBC)

Recubrimiento TBC aplica 125–250 µm de YSZ mediante APS o EB-PVD para reducir la fatiga térmica y la oxidación en álabes de turbina.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

EDM logra geometrías complejas, ranuras de refrigeración y aristas definidas con precisión de ±0.01 mm tras la colada.

Taladrado profundo

Taladrado profundo permite taladros de refrigeración y canales de aceite de alta relación L/D, esenciales en perfiles aerodinámicos y estructuras de rotor.

Ensayos y análisis de materiales

Ensayos de materiales verifica la integridad de la aleación mediante ensayos de tracción, fluencia, dureza y análisis microestructural según ASTM E112 y AMS 5391.

Aplicaciones industriales de componentes de Inconel 738LC

Turbinas aeroespaciales

Álabes directores (guide vanes), segmentos de shroud y componentes de tobera.
Fiable bajo altas tensiones y ciclos térmicos extremos.

Generación de energía

Piezas coladas de zona caliente en turbinas de gas, incluidas cámaras de combustión y sellos.
Mantiene forma y resistencia durante operación continua prolongada por encima de 950°C.

Marino y energía

Carcasas de bombas de alta temperatura, válvulas de escape y discos de turbina.
Resistente a la corrosión y a la distorsión térmica en entornos offshore severos.