Inconel 792
Introduction à l’Inconel 792
L’Inconel 792 est un superalliage nickelé moulé, durcissable par précipitation, conçu pour un service de longue durée à haute température, notamment dans les composants de turbines à gaz et de moteurs aéronautiques. Reconnu pour sa forte teneur en γ′ (~65%) et son excellente résistance au fluage, à l’oxydation et à la fatigue thermique, l’Inconel 792 offre une stabilité structurelle supérieure dans des environnements thermiques sévères.
L’alliage est renforcé par des ajouts d’aluminium et de titane, qui forment une phase γ′ stable lors du traitement de vieillissement. Associés à une teneur modérée en chrome (12–14%) pour la résistance à l’oxydation et en cobalt (9–11%) pour la stabilité en fatigue thermique, ces éléments rendent l’Inconel 792 idéal pour le moulage et l’usinage final de pales de turbine, d’aubes directrices (nozzle guide vanes) et de pièces de chambre de combustion.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques de l’Inconel 792
L’Inconel 792 (UNS N07792 / AMS 5387) est généralement fourni en état moulé de précision (investment casting), traité en mise en solution et durci par vieillissement, optimisé pour les applications à haute température en aéronautique et production d’énergie.
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (pds.%) | Rôle clé |
|---|---|---|
Nickel (Ni) | Balance (~60–63%) | Matrice de base, résistance à haute température |
Chrome (Cr) | 12,0–14,0 | Améliore la résistance à l’oxydation |
Cobalt (Co) | 9,0–11,0 | Améliore la résistance à la fatigue à haute température |
Aluminium (Al) | 3,4–4,0 | Forme des précipités γ′ pour le durcissement par vieillissement |
Titane (Ti) | 3,8–4,3 | Renforce la phase γ′ |
Molybdène (Mo) | 1,5–2,5 | Renforcement en solution solide |
Tungstène (W) | 3,5–4,5 | Améliore la résistance au fluage |
Carbone (C) | 0,10–0,15 | Favorise le renforcement par carbures aux joints de grains |
Bore (B) | 0,005–0,015 | Améliore la ductilité et la résistance à la fissuration à chaud |
Zirconium (Zr) | ≤0,05 | Renforcement des joints de grains |
Silicium (Si) | ≤0,5 | Contribue à la résistance à l’oxydation |
Manganèse (Mn) | ≤0,5 | Améliore les caractéristiques de moulage |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme/condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 8,10 g/cm³ | ASTM B311 |
Plage de fusion | 1260–1335°C | ASTM E1268 |
Conductivité thermique | 10,9 W/m·K à 100°C | ASTM E1225 |
Résistivité électrique | 1,32 µΩ·m à 20°C | ASTM B193 |
Dilatation thermique | 13,5 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Capacité calorifique massique | 445 J/kg·K à 20°C | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 185 GPa à 20°C | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état moulé + vieilli)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 880–1020 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2%) | 700–800 MPa | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥3–6% (longueur de base 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureté | 330–400 HB | ASTM E10 |
Résistance à la rupture par fluage | ≥140 MPa à 870°C, 1000 h | ASTM E139 |
Caractéristiques clés de l’Inconel 792
Forte fraction volumique de γ′ : assure la tenue mécanique à long terme et la résistance au fluage à 900–1000°C pour les composants critiques.
Résistance à l’oxydation et à la sulfidation : le chrome et l’aluminium forment des couches d’oxydes protectrices, prolongeant la durée de vie en zones de combustion et d’échappement.
Castabilité et fiabilité structurelle : conçu pour le moulage de précision de géométries fines et complexes, avec faible porosité et microstructure homogène.
Usinabilité après vieillissement : les pièces usinées CNC maintiennent des tolérances dimensionnelles jusqu’à ±0,02 mm et des états de surface Ra ≤ 1,0 µm.
Défis et solutions d’usinage CNC pour l’Inconel 792
Défis d’usinage
Dureté élevée et renforcement par γ′
L’Inconel 792 durci par vieillissement (~400 HB) pose des défis majeurs en usure outil et maîtrise des copeaux lors du fraisage et du tournage CNC.
Rétention de chaleur et arête rapportée
La faible conductivité thermique et la haute résistance entraînent un échauffement localisé, nécessitant des stratégies de lubrification avancées et une géométrie d’arête vive.
Carbures abrasifs et intermétalliques
Les particules de carbures et de phase γ′ accélèrent l’usure en dépouille et en cratère sans revêtements optimisés.
Stratégies d’usinage optimisées
Choix des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau d’outil | Carbure revêtu PVD ou céramiques SiAlON | Haute résistance à l’usure et stabilité thermique |
Revêtement | AlTiN, AlCrN (3–6 µm) | Réduit le transfert de chaleur et la friction |
Géométrie | Angle positif (10–12°), arête adoucie pour la tenue | Diminue les efforts et limite l’ébréchure |
Paramètres de coupe (ISO 3685)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression de lubrifiant (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 15–25 | 0,20–0,30 | 2,0–3,0 | 80–100 |
Finition | 30–45 | 0,05–0,10 | 0,3–0,8 | 100–150 |
Traitements de surface pour les pièces en Inconel 792 usinées
Pressage isostatique à chaud (HIP)
HIP élimine la porosité et affine la structure, augmentant la résistance en fatigue et améliorant la stabilité dimensionnelle des pales et aubes moulées.
Traitement thermique
Traitement thermique comprend généralement une mise en solution à 1170°C suivie d’un vieillissement vers ~845°C afin d’optimiser la distribution de γ′ et la résistance au fluage.
Soudage de superalliages
Soudage de superalliages doit privilégier des procédés à faible apport thermique (TIG/EB) en raison de la sensibilité de l’alliage à la fissuration lors de solidifications rapides.
Revêtement barrière thermique (TBC)
Revêtement TBC applique 125–250 µm de céramique YSZ afin de réduire la température de surface jusqu’à 200°C, améliorant la résistance à l’oxydation et à la fatigue.
Usinage par décharge électrique (EDM)
EDM est idéal pour réaliser des arêtes vives et des trous de refroidissement avec une précision de ±0,01 mm dans des pièces durcies.
Perçage profond
Perçage profond permet des trous profonds à fort rapport d’aspect (L/D ≥ 40:1) pour les canaux de refroidissement des aubes et pales.
Essais et analyses matériaux
Essais matériaux inclut fluage, traction, dureté et validation métallographique selon AMS 5387 et ASTM E139.
Applications industrielles des composants en Inconel 792
Moteurs de turbines aéronautiques
Pales, aubes et carters (shrouds) de turbine.
Assure l’intégrité structurelle et la résistance à l’oxydation au-delà de 950°C dans des environnements à forte poussée.
Production d’énergie
Stators de zone chaude et pièces de chambre de combustion des turbines à gaz.
Fonctionne sous cycles prolongés de contraintes thermiques et mécaniques.
Défense & systèmes spatiaux
Tuyères moteur, conduits d’air chaud et supports structuraux fortement sollicités thermiquement.
Résiste à la fatigue, à l’oxydation et au fluage sous cycles rapides et conditions de rentrée.
Secteur de l’énergie
Rotors de turbines à gaz stationnaires et plateformes de pales.
Idéal pour les opérations en charge de base dans les centrales à cycle combiné.
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