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Inconel 738C

Uma superliga de níquel fundida, otimizada para fundição por cera perdida e acabamento CNC de componentes de turbinas que exigem resistência à fadiga térmica, proteção contra oxidação e elevado desempenho mecânico em altas temperaturas.

Introdução ao Inconel 738C

O Inconel 738C é uma superliga à base de níquel, fundida, projetada para aplicações estruturais em alta temperatura onde resistência à fluência, proteção contra oxidação e resistência à fadiga térmica são críticas. Esta liga é uma variante aprimorada do Inconel 738, ajustada para melhor fundibilidade e melhor soldabilidade, tornando-se uma escolha confiável para componentes fundidos com precisão que passam por pós-processamento em CNC.

O Inconel 738C mantém um teor elevado de γ′ (~60%) e é estabilizado por elementos como níquel (~62%), cromo (16%), cobalto (8,5–9,5%), titânio (3,4–3,8%) e alumínio (3,2–3,7%). Apresenta excelente estabilidade mecânica em altas temperaturas de até 980°C (1796°F), permitindo seu uso em palhetas de turbina, componentes de combustor e outras peças expostas a ciclos térmicos agressivos.

Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 738C

O Inconel 738C (UNS R30738 / ASTM A297) é normalmente fornecido na condição de fundição de precisão (investment cast), solubilizado e envelhecido, sendo adequado para peças de alta integridade em turbinas aeroespaciais e de geração de energia.

Composição Química (Análise Típica de Fundição)

Elemento	Faixa de Composição (em massa, %)	Função Principal
Níquel (Ni)	~62,0	Matriz base; alta resistência térmica
Cromo (Cr)	15,5–16,5	Resistência à oxidação e à corrosão
Cobalto (Co)	8,5–9,5	Melhora a fadiga e a estabilidade térmica
Tungstênio (W)	2,6–3,3	Reforço por solução sólida
Molibdênio (Mo)	1,5–2,1	Melhora o desempenho em fluência
Titânio (Ti)	3,4–3,8	Formação de γ′ para endurecimento por envelhecimento
Alumínio (Al)	3,2–3,7	Com Ti, estabiliza a fase γ′
Carbono (C)	0,08–0,12	Controlado para formar carbonetos e reforçar contornos de grão
Boro (B)	0,005–0,01	Melhora ductilidade e resistência a trincas
Zircônio (Zr)	≤0,05	Aumenta a coesão em contornos de grão
Silício (Si)	≤0,5	Melhora a aderência da camada de óxido
Manganês (Mn)	≤0,5	Auxilia a fundibilidade e a remoção de escória

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor (Típico)	Norma/Condição de Ensaio
Densidade	8,15 g/cm³	ASTM B311
Faixa de Fusão	1260–1330°C	ASTM E1268
Condutividade Térmica	11,0 W/m·K a 100°C	ASTM E1225
Resistividade Elétrica	1,28 µΩ·m a 20°C	ASTM B193
Expansão Térmica	13,3 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Capacidade Calorífica Específica	450 J/kg·K a 20°C	ASTM E1269
Módulo de Elasticidade	188 GPa a 20°C	ASTM E111

Propriedades Mecânicas (Condição Fundida + Envelhecida)

Propriedade	Valor (Típico)	Norma de Ensaio
Resistência à Tração	980–1100 MPa	ASTM E8/E8M
Limite de Escoamento (0,2%)	680–800 MPa	ASTM E8/E8M
Alongamento	≥4–8% (comprimento de medida 25 mm)	ASTM E8/E8M
Dureza	330–390 HB	ASTM E10
Resistência à Ruptura por Fluência	≥135 MPa @ 870°C, 1000 h	ASTM E139

Principais Características do Inconel 738C

Fundibilidade Otimizada: Melhor fluidez e alimentação reduzem retração e porosidade em componentes complexos de turbina.
Alta Resistência por Gama Prime: Fração volumétrica de γ′ próxima de 60% garante excelente estabilidade mecânica em altas temperaturas operacionais.
Estabilidade de Superfície: Forma camadas protetoras de óxido (Cr₂O₃ e Al₂O₃) para resistência superior à oxidação sob aquecimento cíclico.
Prontidão para Usinagem CNC: As peças fundidas podem ser pós-usinadas para tolerâncias de ±0,02 mm e acabamentos superficiais finos como Ra ≤ 0,8 µm usando ferramentas de alto desempenho.

Desafios e Soluções de Usinagem CNC para o Inconel 738C

Desafios de Usinagem

Alta Dureza

Peças 738C endurecidas por envelhecimento podem exceder 390 HB, dificultando a manutenção da vida útil da ferramenta e do acabamento superficial em ciclos longos de usinagem.

Retenção de Calor

Condutividade térmica abaixo de 12 W/m·K concentra calor na zona de corte, exigindo refrigeração avançada e soluções de revestimento.

Abrasividade Microestrutural

Fases intermetálicas e carbonetos aceleram o desgaste da aresta e a formação de crateras, especialmente em altas velocidades de corte.

Estratégias de Usinagem Otimizadas

Seleção de Ferramentas

Parâmetro	Recomendação	Justificativa
Material da Ferramenta	Cerâmica SiAlON ou metal duro com revestimento PVD	Resiste a calor extremo e desgaste abrasivo
Revestimento	TiAlN, AlCrN (espessura 3–6 µm)	Reduz carga térmica e atrito
Geometria	Saída positiva de 10–12°, inserto com preparação de aresta	Controla forças de corte e retarda falha da aresta

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	80–100
Acabamento	30–45	0,05–0,10	0,3–0,8	100–150

Tratamentos de Superfície para Peças de Inconel 738C Usinadas

Prensagem Isostática a Quente (HIP)

HIP densifica a microestrutura interna e melhora a resistência à fadiga de baixo ciclo ao eliminar microporosidade típica de fundidos.

Tratamento Térmico

Tratamento Térmico envolve solubilização a 1120–1170°C seguida de envelhecimento a 845°C para precipitar plenamente a fase γ′, garantindo resistência e estabilidade térmica.

Soldagem de Superligas

Soldagem de Superligas pode ser realizada com pré-aquecimento e aplicação controlada de metal de adição, minimizando trincas durante união ou reparo.

Revestimento Barreira Térmica (TBC)

Revestimento TBC aplica 125–250 µm de cerâmica YSZ para estender a vida em fadiga térmica e reduzir a oxidação em serviço de superfícies de aerofólio.

Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

EDM permite cortes precisos de ranhuras de resfriamento, raízes tipo fir-tree e recursos complexos com precisão de ±0,01 mm após a fundição.

Furação Profunda

Furação Profunda fornece furos precisos de alta razão de aspecto (L/D ≥ 40:1), essenciais para canais de resfriamento em aplicações de turbina.

Ensaios e Análise de Materiais

Ensaios de Materiais incluem análise microestrutural, ensaios de tração/corrosão e END conforme ASTM E139, E112 e AMS 5389.

Aplicações Industriais de Componentes em Inconel 738C

Turbinas de Aeronaves

Palhetas-guia de bocal (nozzle guide vanes), pás de turbina e segmentos de shroud.
Oferece integridade mecânica a 900–980°C sob condições cíclicas de voo.