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Inconel 718

Uma superliga de níquel de alta resistência, resistente à corrosão e ao calor, otimizada para aplicações aeroespaciais, de energia e geração elétrica, com excelente desempenho em fluência, fadiga e soldagem.

Introdução ao Inconel 718

O Inconel 718 é uma liga níquel-cromo endurecível por precipitação, reconhecida por sua excelente resistência em alta temperatura, resistência à corrosão e soldabilidade. Capaz de operar até 704°C (1300°F) com desempenho superior em tração, fadiga e ruptura por fluência, o Inconel 718 é amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial, de geração de energia e de petróleo e gás.

Esta liga contém quantidades significativas de níquel (50–55%), cromo (17–21%), nióbio (4,75–5,50%), molibdênio (2,80–3,30%) e ferro (bal.). Seu mecanismo único de endurecimento — envelhecimento (age hardening) via Ni₃Nb (fase γ″) e Ni₃(Al, Ti) (fase γ′) — proporciona resistência excepcional e estabilidade dimensional mesmo sob ciclos térmicos prolongados.

Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 718

O Inconel 718 (UNS N07718 / AMS 5662, AMS 5663, ASTM B637) está disponível nas formas forjada (wrought), fundida e metalurgia do pó, e normalmente é tratado termicamente para a condição solubilizada (solution-annealed) e envelhecida (aged).

Composição Química (ASTM B637)

Elemento	Faixa de Composição (em massa, %)	Função Principal
Níquel (Ni)	50,0–55,0	Elemento base; resistência em alta temperatura
Cromo (Cr)	17,0–21,0	Resistência à corrosão e à oxidação
Ferro (Fe)	Balanço	Suporte estrutural, controle de custo
Nióbio (Nb) + Tântalo (Ta)	4,75–5,50	Reforça por precipitação de γ″
Molibdênio (Mo)	2,80–3,30	Melhora resistência à fluência e à corrosão
Titânio (Ti)	0,65–1,15	Reforço da fase γ′
Alumínio (Al)	0,20–0,80	Forma precipitados γ′ para resistência em alta temperatura
Cobalto (Co)	≤1,00	Melhora resistência a quente (opcional)
Carbono (C)	≤0,08	Controlado para soldabilidade e tenacidade
Manganês (Mn)	≤0,35	Melhora a trabalhabilidade a quente
Silício (Si)	≤0,35	Controle de oxidação
Enxofre (S)	≤0,015	Minimiza trincas a quente

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor (Típico)	Norma/Condição de Ensaio
Densidade	8,19 g/cm³	ASTM B311
Faixa de Fusão	1260–1336°C	ASTM E1268
Condutividade Térmica	11,4 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividade Elétrica	1,23 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansão Térmica	13,0 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Capacidade Calorífica Específica	435 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo de Elasticidade	200 GPa a 20°C	ASTM E111

Propriedades Mecânicas (AMS 5662/5663 – Condição Envelhecida)

Propriedade	Valor (Típico)	Norma de Ensaio
Resistência à Tração	1240–1380 MPa	ASTM E8/E8M
Limite de Escoamento (0,2%)	1030–1180 MPa	ASTM E8/E8M
Alongamento	≥12% (comprimento de medida 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	330–380 HB	ASTM E10
Resistência à Ruptura por Fluência	≥160 MPa @ 650°C, 1000 h	ASTM E139

Principais Características do Inconel 718

Resistência em Alta Temperatura: Mantém resistência mecânica acima de 1000 MPa até 650°C e resistência à fluência a 700°C por longos períodos, tornando-o ideal para turbinas aeroespaciais e sistemas de energia.
Excelente Resistência à Corrosão: Resiste à corrosão por pite em cloretos, corrosão sob tensão por sulfetos e meios ácidos/alcalinos — adequado para ferramentas de fundo de poço e equipamentos marinhos.
Microestrutura Estável: A precipitação em dupla fase (γ′ + γ″) garante integridade mecânica de longo prazo e estabilidade de fases sob ciclos térmicos.
Soldabilidade: Ao contrário de muitas superligas, o Inconel 718 é facilmente soldável sem trincas devido ao seu baixo teor de carbono e ao equilíbrio elevado de Nb/Al/Ti.

Desafios e Soluções de Usinagem CNC para o Inconel 718

Desafios de Usinagem

Alta Taxa de Encruamento

Encrua rapidamente (n ≈ 0,4), aumentando a dureza superficial em >30% durante o corte, acelerando o desgaste da ferramenta e a deflexão.

Problemas de Gestão Térmica

A baixa condutividade térmica (11,4 W/m·K) faz com que as temperaturas de corte excedam 900°C, levando a desgaste por cratera e redução da precisão dimensional.

Aresta Postiça (BUE) e Entalhe

O escoamento dúctil combinado com a abrasividade dos precipitados tipo carboneto resulta em entalhes nas transições de profundidade de corte e lascamento da aresta da ferramenta.

Estratégias de Usinagem Otimizadas

Seleção de Ferramentas

Parâmetro	Recomendação	Justificativa
Material da Ferramenta	Metal duro (revestido PVD), cerâmica para operações de alta velocidade	Alta dureza a quente, resistência ao desgaste
Revestimento	TiAlN, AlCrN ou TiSiN, 3–6 µm	Reduz transferência de calor e desgaste
Geometria	Ângulo de saída positivo (8–12°), preparação de aresta robusta	Reduz encruamento e BUE

Parâmetros de Corte (ISO 3685)

Operação	Velocidade (m/min)	Avanço (mm/rev)	DOC (mm)	Pressão do Refrigerante (bar)
Desbaste	20–30	0,20–0,30	2,0–3,0	80–100
Acabamento	40–60	0,05–0,10	0,3–0,8	100–150

Tratamentos de Superfície para Peças de Inconel 718 Usinadas

Prensagem Isostática a Quente (HIP)

HIP elimina porosidade e melhora a vida em fadiga em até 30% em fundidos aeroespaciais e de turbinas de alta pressão.

Tratamento Térmico

Tratamento Térmico envolve solubilização a 980–1065°C e envelhecimento a 718°C para otimizar a precipitação de γ′/γ″ e as propriedades mecânicas.

Soldagem de Superligas

Soldagem de Superligas utiliza GTAW ou soldagem por feixe de elétrons (EB) com consumíveis estabilizados com Nb para manter a integridade microestrutural sem trincas pós-soldagem.

Revestimento Barreira Térmica (TBC)

Revestimento TBC aplica revestimentos cerâmicos de 125–300 µm via APS ou EB-PVD, reduzindo temperaturas superficiais e aumentando a resistência à fadiga térmica.

Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

EDM garante tolerância de ±0,01 mm e excelente acabamento em Inconel 718 endurecido ou envelhecido, ideal para ranhuras de refrigeração e detalhes de moldes.

Furação Profunda

Furação Profunda atinge L/D ≥ 40:1 com alta retilineidade e acabamento superficial exigidos em furos de motores e tubulações.

Ensaios e Análise de Materiais

Ensaios de Materiais incluem análises de tração, fadiga, ultrassom e metalografia (ASTM E112, E139, AMS 5663) para garantir confiabilidade de nível aeroespacial.

Aplicações Industriais de Componentes em Inconel 718

Motores Aeroespaciais

Discos de turbina, eixos, fixadores e liners de combustor.
Opera com alta carga/empuxo sem deformação por fluência ou falha por fadiga.

Geração de Energia

Pás de turbina a vapor, selos e dutos de transição.
Desempenho confiável sob alta pressão, oxidação e vibração.

Petróleo & Gás

Ferramentas de fundo de poço, válvulas e equipamentos de completação.
Resiste a gás ácido (sour gas), salmouras de alta pressão e SCC induzida por cloretos.