Inconel 792
Introducción al Inconel 792
El Inconel 792 es una superaleación de base níquel, colada y endurecible por precipitación, diseñada para servicio prolongado a temperaturas elevadas, especialmente en componentes de turbinas de gas y motores aeroespaciales. Conocida por su alto contenido de γ′ (~65%) y su excelente resistencia a la fluencia, la oxidación y la fatiga térmica, el Inconel 792 ofrece una estabilidad estructural superior en entornos térmicos exigentes.
La aleación se refuerza mediante adiciones de aluminio y titanio, que forman una fase γ′ estable durante el tratamiento de envejecido. Combinado con un contenido moderado de cromo (12–14%) para resistencia a la oxidación y cobalto (9–11%) para estabilidad frente a la fatiga térmica, el Inconel 792 es ideal para colar y mecanizar posteriormente (CNC) álabes de turbina, álabes guía de tobera y herrajes de cámara de combustión.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel 792
El Inconel 792 (UNS N07792 / AMS 5387) suele suministrarse en condición de colada por inversión, tratada en solución y endurecida por envejecido, optimizada para aplicaciones aeroespaciales y de generación de energía a alta temperatura.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (p.% en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | Balance (~60–63%) | Matriz base, resistencia a alta temperatura |
Cromo (Cr) | 12.0–14.0 | Mejora la resistencia a la oxidación |
Cobalto (Co) | 9.0–11.0 | Mejora la resistencia a la fatiga a altas temperaturas |
Aluminio (Al) | 3.4–4.0 | Forma precipitados γ′ para endurecimiento por envejecido |
Titanio (Ti) | 3.8–4.3 | Refuerza la fase γ′ |
Molibdeno (Mo) | 1.5–2.5 | Endurecimiento por solución sólida |
Wolframio (W) | 3.5–4.5 | Mejora la resistencia a la fluencia |
Carbono (C) | 0.10–0.15 | Favorece el refuerzo por carburos en límites de grano |
Boro (B) | 0.005–0.015 | Mejora la ductilidad y la resistencia a la fisuración en caliente |
Zirconio (Zr) | ≤0.05 | Refuerzo de los límites de grano |
Silicio (Si) | ≤0.5 | Ayuda a la resistencia a la oxidación |
Manganeso (Mn) | ≤0.5 | Mejora las propiedades de colada |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 8.10 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1260–1335°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 10.9 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.32 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 13.5 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 445 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 185 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (condición colada + envejecida)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 880–1020 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 700–800 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥3–6% (longitud calibrada de 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 330–400 HB | ASTM E10 |
Resistencia a rotura por fluencia | ≥140 MPa @ 870°C, 1000 h | ASTM E139 |
Características clave del Inconel 792
Alta fracción volumétrica de γ′: proporciona retención de resistencia a largo plazo y resistencia a la fluencia a 900–1000°C para componentes críticos del motor.
Resistencia a oxidación y sulfidación: el cromo y el aluminio forman capas de óxido protectoras, extendiendo la vida útil en entornos de combustión y escape.
Colabilidad y fiabilidad estructural: diseñado para colada por inversión de geometrías delgadas e intrincadas con baja porosidad y microestructura uniforme.
Mecanizabilidad tras el envejecido: las piezas mecanizadas por CNC pueden mantener tolerancias dimensionales de ±0.02 mm y acabados superficiales Ra ≤ 1.0 µm.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Inconel 792
Desafíos de mecanizado
Dureza elevada y refuerzo por γ′
El Inconel 792 envejecido (~400 HB) presenta retos significativos en desgaste de herramienta y control de viruta durante fresado y torneado CNC.
Retención de calor y filo recrecido (built-up edge)
La baja conductividad térmica y la alta resistencia provocan calentamiento localizado, lo que exige estrategias avanzadas de refrigeración y geometrías de filo afiladas.
Carburos e intermetálicos abrasivos
Las partículas de carburos y de fase γ′ aceleran el desgaste de flanco y por cráter en herramientas de corte si no se optimizan recubrimientos y parámetros.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Carburo recubierto PVD o cerámicas SiAlON | Alta resistencia al desgaste y estabilidad térmica |
Recubrimiento | AlTiN, AlCrN (3–6 µm) | Minimiza transferencia de calor y fricción |
Geometría | Ángulo de desprendimiento positivo (10–12°), filo redondeado para resistencia | Reduce fuerza de corte y evita 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 |
Tratamientos superficiales para piezas mecanizadas en Inconel 792
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP elimina porosidad y refina la estructura de grano, aumentando la resistencia a fatiga y mejorando la consistencia dimensional en álabes y álabes guía colados.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico normalmente incluye tratamiento en solución a 1170°C seguido de envejecido a ~845°C para maximizar la distribución de la fase γ′ y la resistencia a la fluencia.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones requiere métodos TIG o EB de bajo aporte térmico debido a la susceptibilidad de la aleación a la fisuración durante la solidificación rápida.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC aplica 125–250 µm de cerámica YSZ para reducir la temperatura superficial hasta en 200°C, mejorando la resistencia a oxidación y a fatiga.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM es ideal para generar rasgos agudos y orificios de refrigeración con precisión de ±0.01 mm en piezas endurecidas de Inconel 792.
Taladrado profundo
Taladrado profundo consigue orificios profundos de alta relación de aspecto (L/D ≥ 40:1) para canales de refrigeración en álabes y álabes guía.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluyen validación de fluencia, tracción, dureza y metalografía conforme a AMS 5387 y ASTM E139.
Aplicaciones industriales de componentes de Inconel 792
Motores de turbina aeroespaciales
Álabes, álabes guía y segmentos de shroud.
Aporta integridad estructural y resistencia a la oxidación por encima de 950°C en entornos de alto empuje.
Generación de energía
Estatores de zona caliente y herrajes de combustor en turbinas de gas.
Opera bajo ciclos prolongados de esfuerzo térmico y mecánico.
Defensa y sistemas espaciales
Toberas de motor, conductos de aire caliente y soportes estructurales con alta carga térmica.
Resiste fatiga, oxidación y fluencia bajo ciclado rápido y condiciones de reentrada.
Sector energético
Rotores y plataformas de álabes en turbinas de gas estacionarias.
Ideal para operación en carga base en plantas de ciclo combinado.
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