Inconel X-750
Introducción al Inconel X-750
Inconel X-750 es una aleación de níquel-cromo endurecible por precipitación, reconocida por su excepcional resistencia a alta temperatura, resistencia a la oxidación y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Reforzada mediante la precipitación de gamma prime (γ′) gracias a adiciones de aluminio y titanio, esta aleación ofrece propiedades mecánicas estables a temperaturas de hasta 700°C y exposición intermitente de hasta 980°C.
Con orígenes en aplicaciones de motores a reacción y nucleares, Inconel X-750 se utiliza ampliamente en muelles, elementos de fijación, álabes de turbina de gas y componentes de recipientes a presión. Está disponible en formas forjadas (wrought) y coladas (cast), y normalmente se mecaniza por CNC en condición tratada en solución o endurecida por envejecimiento, según los requisitos de rendimiento del uso final.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel X-750
Inconel X-750 (UNS N07750 / AMS 5667 / ASTM B637) se suministra en múltiples condiciones de tratamiento térmico, incluidas recocida en solución, endurecida por envejecimiento o igualada por tensiones, para componentes estructurales y críticos a la fatiga.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en % en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | ≥70.0 | Elemento base; garantiza resistencia a alta temperatura y resistencia a la corrosión |
Cromo (Cr) | 14.0–17.0 | Proporciona resistencia a la oxidación y estabilidad de pasivación |
Hierro (Fe) | 5.0–9.0 | Contribuye a la eficiencia de costes y a la tenacidad estructural |
Titanio (Ti) | 2.25–2.75 | Forma precipitados de refuerzo γ′ |
Aluminio (Al) | 0.40–1.0 | Se combina con Ti para aumentar la resistencia a alta temperatura |
Manganeso (Mn) | ≤1.0 | Mejora la trabajabilidad en caliente |
Silicio (Si) | ≤0.5 | Mejora la resistencia a la oxidación |
Cobre (Cu) | ≤0.5 | Se mantiene bajo para evitar riesgo de corrosión |
Carbono (C) | ≤0.08 | Se controla para ductilidad y soldabilidad |
Azufre (S) | ≤0.01 | Se minimiza para prevenir el agrietamiento en caliente |
Niobio (Nb+Ta) | 0.5–1.0 | Favorece la estabilidad estructural bajo tensión |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 8.28 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1390–1430°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 11.2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.25 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 13.3 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 460 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 214 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (endurecida por envejecimiento, AMS 5667)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 1000–1200 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 750–900 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥15% (longitud de referencia 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 320–370 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la rotura por tensión | ≥120 MPa @ 704°C, 1000h | ASTM E139 |
Características clave del Inconel X-750
Alta resistencia a la fluencia y a la rotura por tensión: Mantiene propiedades mecánicas durante exposición prolongada a 600–700°C, ideal para turbinas de reacción y aplicaciones de muelles.
Excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión: Resiste el ataque de cloruros y sulfuros, con rendimiento probado en entornos marinos y nucleares.
Versatilidad de endurecimiento por envejecimiento: Las propiedades mecánicas pueden ajustarse mediante recocido en solución y tratamientos de envejecimiento según la aplicación.
Mecanizabilidad CNC: Requiere un control cuidadoso de la herramienta, pero ofrece precisión y estabilidad para componentes críticos con tolerancias de hasta ±0.01 mm y Ra ≤ 1.0 µm.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Inconel X-750
Desafíos de mecanizado
Alta tasa de endurecimiento por deformación
La aleación incrementa rápidamente la dureza superficial durante el mecanizado, lo que provoca desgaste de la herramienta e imprecisión dimensional si no se optimizan avances y velocidades.
Fases de refuerzo abrasivas
La γ′ precipitada y los carburos (especialmente en condición envejecida) desgastan los filos y recubrimientos de la herramienta, en particular en cortes interrumpidos.
Retención de calor
La baja conductividad térmica concentra el calor en la zona de corte, lo que exige refrigerante a alta presión y materiales avanzados de herramienta.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramienta
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Carburo con recubrimiento PVD o herramientas de CBN | Soportan la fatiga térmica y las fases abrasivas |
Recubrimiento | AlTiN o TiSiN (2–5 µm) | Reduce la fricción y prolonga la vida útil de la herramienta |
Geometría | Ángulo de desprendimiento 10–12°, filo bruñido o chaflanado | Mejora la evacuación de viruta y reduce la fuerza de corte |
Parámetros de corte (ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/vuelta) | DOC (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 20–30 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–100 |
Acabado | 40–60 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 100–150 |
Tratamiento superficial para piezas de Inconel X-750 mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP mejora la resistencia a la rotura por fluencia y a la fatiga en piezas de Inconel X-750 coladas o fabricadas por fabricación aditiva al eliminar la porosidad.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico incluye recocido en solución a 1095°C seguido de envejecimiento a 705°C durante 16–20 horas para optimizar la precipitación de γ′ y la resistencia a la tracción.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones emplea GTAW con aporte térmico controlado y material de aporte de soldadura Inconel X para reducir la susceptibilidad a microfisuración.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC aplica 125–250 µm de YSZ para proteger anillos de turbina y escudos térmicos que operan por encima de 900°C.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM permite ranurado y perfilado de precisión en X-750 endurecido con tolerancias de hasta ±0.01 mm.
Taladrado de agujeros profundos
Taladrado de agujeros profundos admite conductos internos de refrigeración en actuadores aeroespaciales y sistemas de muelles de reactores con L/D ≥ 40:1.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluye ensayos de rotura por tensión (ASTM E139), análisis de estructura de grano (ASTM E112) y calificación de corrosión (NACE, ASTM G28).
Aplicaciones industriales de componentes de Inconel X-750
Aeroespacial
Ruedas de turbina, componentes de escape y muelles de motores a reacción.
Excelente resistencia a la fatiga térmica bajo cargas cíclicas a 600–700°C.
Reactores nucleares
Muelles del núcleo, pernos y soportes estructurales.
Soporta exposición a neutrones y corrosión por vapor de alta presión.
Turbinas de gas
Hardware de cámara de combustión, conductos de transición y soportes.
Mantiene la integridad estructural y la resistencia a la cascarilla bajo calor extremo.
Petróleo y gas
Asientos de válvula, muelles para fondo de pozo y equipos de completación.
Rinde bajo sulfuro de hidrógeno, cloruros y ciclos de alta presión.
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