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Inconel 713C

Uma superliga fundida de níquel-cromo, desenvolvida para componentes de turbinas e aplicações de alta temperatura, oferecendo excelente resistência à fluência, à oxidação e ótima fundibilidade para os setores aeroespacial e de geração de energia.

Introdução ao Inconel 713C

O Inconel 713C é uma superliga de fundição níquel-cromo, endurecível por precipitação, de alta resistência, otimizada para serviço em condições térmicas e mecânicas extremas. Sua combinação de excelente resistência à fluência, proteção contra oxidação e boa fundibilidade torna-a particularmente adequada para pás de turbina, componentes do caminho de gás quente e peças estruturais de motores que operam continuamente acima de 950°C (1742°F).

Projetado com uma base de níquel (~75%) e ligado com cromo (12–14%), alumínio (5,5–6,5%), molibdênio (4–5%) e nióbio (1,5–2,5%), o Inconel 713C alcança uma estrutura fina de precipitados γ′ e um comportamento mecânico estável sob fadiga térmica. É uma evolução da liga Inconel 713 padrão, aprimorada para oferecer melhor fluidez de fundição e desempenho ligeiramente superior contra corrosão a quente.

Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 713C

O Inconel 713C (UNS N07713C / AMS 5381) é utilizado principalmente na forma fundida e envelhecida para componentes aeroespaciais e de energia de alto desempenho. Ele está em conformidade com normas como AMS 5381 e MIL-C-24707.

Composição Química (AMS 5381)

Elemento	Faixa de Composição (em massa, %)	Função Principal
Níquel (Ni)	Balanço (~75,0%)	Metal da matriz para estabilidade térmica
Cromo (Cr)	12,0–14,0	Resistência à oxidação e à corrosão a quente
Alumínio (Al)	5,5–6,5	Promove o reforço pela fase γ′
Molibdênio (Mo)	4,0–5,0	Melhora a resistência à ruptura por fluência
Nióbio (Nb)	1,5–2,5	Reforça via formação de NbC e γ″
Titânio (Ti)	0,6–1,2	Estabilidade da fase γ′
Carbono (C)	0,10–0,20	Forma carbonetos para resistência em alta temperatura
Zircônio (Zr)	0,05–0,15	Melhora a coesão nos contornos de grão
Boro (B)	0,005–0,015	Melhora resistência a quente e ductilidade
Ferro (Fe)	≤3,0	Elemento residual
Silício (Si)	≤0,50	Minimiza a formação de carepa por oxidação
Manganês (Mn)	≤0,50	Auxilia na fundibilidade

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor (Típico)	Norma/Condição de Ensaio
Densidade	8,01 g/cm³	ASTM B311
Faixa de Fusão	1250–1330°C	ASTM E1268
Condutividade Térmica	11,0 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividade Elétrica	1,22 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansão Térmica	13,8 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Capacidade Calorífica Específica	455 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo de Elasticidade	197 GPa a 20°C	ASTM E111

Propriedades Mecânicas (Condição Fundida Envelhecida)

Propriedade	Valor (Típico)	Norma de Ensaio
Resistência à Tração	940–1060 MPa	ASTM E8/E8M
Limite de Escoamento (0,2%)	610–740 MPa	ASTM E8/E8M
Alongamento	≥3–5% (comprimento de medida 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	330–390 HB	ASTM E10
Resistência à Ruptura por Fluência	≥160 MPa @ 871°C, 100 h	ASTM E139

Principais Características do Inconel 713C

Resistência em Temperatura Elevada: Mantém resistência à tração acima de 940 MPa e demonstra resistência à fluência sustentada >150 MPa a 871°C, tornando-o ideal para peças rotativas e estáticas da seção quente.
Resistência à Oxidação e a Gases Quentes: Camadas de óxidos Cr-Al protegem contra degradação superficial em ambientes de turbina até 1000°C, mesmo sob cargas térmicas flutuantes.
Reforço por Gamma Prime: Alta fração volumétrica de γ′ (~60%) aumenta a dureza e mantém a integridade de forma em ciclos de serviço exigentes.
Fundibilidade e Estabilidade Dimensional: Projetado para fundição de precisão (investment casting) com excelente fluidez e, em seguida, pós-usinado para tolerâncias apertadas (±0,02 mm) e baixa rugosidade superficial (Ra ≤ 0,8 µm).

Desafios e Soluções de Usinagem CNC para o Inconel 713C

Desafios de Usinagem

Alta Dureza e Desgaste da Ferramenta

Fundidos pós-envelhecidos podem atingir até 390 HB, o que acelera o desgaste em pastilhas de metal duro e causa lascamento no flanco.

Baixa Ductilidade e Fragilidade

O alongamento é limitado (~3–5%), aumentando o risco de trincas superficiais ou deformação de borda durante passes de acabamento.

Concentração de Carga Térmica

A baixa condutividade térmica leva ao rápido acúmulo de calor na interface ferramenta-cavaco, causando desgaste por cratera e deriva dimensional.

Estratégias de Usinagem Otimizadas

Seleção de Ferramentas

Parâmetro	Recomendação	Justificativa
Material da Ferramenta	Cerâmica SiAlON ou metal duro revestido (CBN para acabamento)	Alta resistência ao calor e ao desgaste
Revestimento	TiAlN/AlCrN, PVD 3–6 µm	Minimiza desgaste por difusão e oxidação
Geometria	Ângulo de saída positivo (10–12°), aresta reforçada	Melhora a vida útil da ferramenta e o controle de superfície

Parâmetros de Corte (ISO 3685)

Operação	Velocidade (m/min)	Avanço (mm/rev)	DOC (mm)	Pressão do Refrigerante (bar)
Desbaste	15–25	0,20–0,30	2,0–3,0	80–120
Acabamento	30–45	0,05–0,10	0,3–0,8	100–150

Tratamentos de Superfície para Peças de Inconel 713C Usinadas

Prensagem Isostática a Quente (HIP)

HIP remove porosidade por retração e melhora a resistência à fadiga em mais de 25%, elevando o desempenho estrutural em serviço cíclico de alta temperatura.

Tratamento Térmico

Tratamento Térmico envolve solubilização a 1150–1175°C e envelhecimento para otimizar a distribuição de γ′ e as propriedades de tração em grandes seções fundidas.

Soldagem de Superligas

Soldagem de Superligas utiliza GTAW ou EBW com consumíveis compatíveis para minimizar a fragilização na ZTA (HAZ) e manter a integridade estrutural sob ciclos térmicos.

Revestimento Barreira Térmica (TBC)

Revestimento TBC aplica camadas de YSZ de 100–300 µm via APS ou EB-PVD, reduzindo a temperatura superficial em até 200°C para maior vida útil de peças de turbina.

Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

EDM permite geometrias internas complexas e rasgos em fundidos endurecidos de Inconel 713C com precisão de ±0,01 mm.

Furação Profunda

Furação Profunda alcança razões L/D ≥40:1 para furos de refrigeração e passagens de ar em segmentos de turbina.

Ensaios e Análise de Materiais

Ensaios de Materiais incluem ultrassom, raios X e análise de estrutura de grão (ASTM E112, AMS 2175) para certificar a integridade de peças críticas de segurança.

Aplicações Industriais de Componentes em Inconel 713C

Aeroespacial e Aviação

Pás de turbina, palhetas-guia de bocal e estruturas de suporte de combustão.
Opera de forma confiável em ambientes hostis com cargas térmicas cíclicas e centrífugas.