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Inconel 713LC

Uma superliga fundida de níquel com baixo teor de carbono, projetada para componentes aeroespaciais e de turbinas de alta precisão que exigem resistência em altas temperaturas, proteção contra oxidação e excelente vida em fadiga.

Introdução ao Inconel 713LC

O Inconel 713LC é uma superliga de fundição níquel-cromo, de baixo teor de carbono, desenvolvida para oferecer resistência superior, resistência à oxidação e maior vida em fadiga em temperaturas elevadas de até 980°C (1800°F). É uma versão modificada do Inconel 713C, com teor de carbono reduzido e melhor fundibilidade, o que a torna especialmente adequada para pás de turbina aeroespaciais de alta integridade, palhetas (vanes) e componentes estruturais da seção quente.

A liga mantém uma composição base de níquel (~75%) e incorpora cromo (12–14%), alumínio (5,5–6,5%), molibdênio (4–5%) e nióbio (1,5–2,5%). Com maior resistência a trincas por retração, o Inconel 713LC oferece integridade estrutural confiável e propriedades mecânicas consistentes em projetos de fundição por cera perdida (investment casting) de paredes finas, que frequentemente exigem usinagem CNC para atender tolerâncias de precisão.

Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 713LC

O Inconel 713LC (UNS N07713 / AMS 5382) é normalmente fornecido na condição de fundição de precisão (investment cast) e envelhecido (aged), atendendo às necessidades de desempenho de componentes aeroespaciais e de geração de energia.

Composição Química (AMS 5382)

Elemento	Faixa de Composição (em massa, %)	Função Principal
Níquel (Ni)	Balanço (~75,0%)	Liga base para resistência em alta temperatura
Cromo (Cr)	12,0–14,0	Melhora a resistência à oxidação
Alumínio (Al)	5,5–6,5	Forma a fase γ′ para resistência em alta temperatura
Molibdênio (Mo)	4,0–5,0	Melhora propriedades de ruptura por fluência
Nióbio (Nb)	1,5–2,5	Reforço por carbonetos e intermetálicos
Titânio (Ti)	0,6–1,2	Estabiliza a estrutura de γ′
Carbono (C)	0,02–0,06	Teor reduzido para melhor soldabilidade e fundibilidade
Zircônio (Zr)	0,05–0,15	Aumenta a resistência 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	Controla a formação de carepa por oxidação
Manganês (Mn)	≤0,50	Melhora a fundibilidade

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor (Típico)	Norma/Condição de Ensaio
Densidade	8,00 g/cm³	ASTM B311
Faixa de Fusão	1250–1330°C	ASTM E1268
Condutividade Térmica	11,3 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividade Elétrica	1,21 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansão Térmica	13,8 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Capacidade Calorífica Específica	458 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo de Elasticidade	196 GPa a 20°C	ASTM E111

Propriedades Mecânicas (Condição Fundida Envelhecida)

Propriedade	Valor (Típico)	Norma de Ensaio
Resistência à Tração	930–1050 MPa	ASTM E8/E8M
Limite de Escoamento (0,2%)	600–730 MPa	ASTM E8/E8M
Alongamento	≥4–6% (comprimento de medida 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	320–380 HB	ASTM E10
Resistência à Ruptura por Fluência	≥160 MPa @ 871°C, 100 h	ASTM E139

Principais Características do Inconel 713LC

Desempenho em Alta Temperatura: Mantém a integridade estrutural acima de 950°C com resistência à ruptura por fluência sustentada acima de 160 MPa, tornando-o adequado para operação de turbinas em ciclos longos.
Fundibilidade Superior: Baixo carbono e micro-ligação com Zr/B reduzem hot tearing e porosidade por retração durante a solidificação, permitindo fundição de precisão mais complexa e precisa.
Resistência à Fadiga Térmica e à Oxidação: Alto teor de Cr e Al forma camadas protetoras de Cr₂O₃ e Al₂O₃, fornecendo proteção contra oxidação em ambientes dinâmicos de motores.
Usinabilidade CNC: A usinagem pós-fundição permite tolerâncias de acabamento de até ±0,02 mm e rugosidade superficial Ra ≤ 0,8 µm usando parâmetros de corte e sistemas de ferramentas otimizados.

Desafios e Soluções de Usinagem CNC para o Inconel 713LC

Desafios de Usinagem

Dureza do Material e Desgaste

O 713LC fundido e envelhecido apresenta dureza de até 380 HB, desafiando a integridade das ferramentas de corte em operações prolongadas.

Comportamento Frágil

Com alongamento de ~4–6%, impactos repentinos na ferramenta ou avanços incorretos podem causar microtrincas ou lascamento.

Concentração de Calor

A condutividade térmica permanece baixa (<12 W/m·K), elevando a temperatura no raio da ponta da ferramenta e favorecendo desgaste por cratera sob condições a seco ou com baixa refrigeração.

Estratégias de Usinagem Otimizadas

Seleção de Ferramentas

Parâmetro	Recomendação	Justificativa
Material da Ferramenta	Cerâmica (SiAlON) ou CBN para acabamento	Alta dureza a quente e resistência térmica
Revestimento	TiAlN/AlCrN, 3–6 µm via PVD	Melhora resistência à oxidação e ao desgaste
Geometria	Ângulo de saída positivo (10–12°), aresta chanfrada	Evita lascamento e melhora o acabamento

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 713LC Usinadas

Prensagem Isostática a Quente (HIP)

HIP densifica microestruturas fundidas sob pressão de 100–200 MPa e temperatura >1100°C, removendo porosidade interna e aumentando a resistência à fadiga em mais de 25%.

Tratamento Térmico

Tratamento Térmico inclui recozimento de solubilização a 1160°C e envelhecimento a 845°C para melhorar a estabilidade de γ′ e a uniformidade mecânica.

Soldagem de Superligas

Soldagem de Superligas com TIG pré-aquecido ou soldagem por feixe de elétrons (EB) com metais de adição Ni-Cr preserva a resistência da junta e reduz microfissuração.

Revestimento Barreira Térmica (TBC)

Revestimento TBC aplica cerâmicas YSZ de 150–300 µm para estender a vida em fadiga térmica e reduzir temperaturas superficiais em 150–200°C.

Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

EDM permite a formação precisa de raízes de pás, canais de refrigeração e rasgos tipo fir-tree com tolerâncias de ±0,01 mm.

Furação Profunda

Furação Profunda oferece precisão com L/D ≥ 40:1 para canais de refrigeração de turbinas fundidas e peças de combustor.

Ensaios e Análise de Materiais

Ensaios de Materiais incluem ultrassom, raios X e inspeção de estrutura de grão conforme AMS 2175 e ASTM E112, garantindo conformidade dimensional e metalúrgica.