Português

Inconel 738LC

Uma superliga de níquel fundida e de baixo teor de carbono, desenvolvida para melhorar a soldabilidade e a confiabilidade da fundição, oferecendo elevada resistência à fluência, à oxidação e boa usinabilidade CNC em aplicações de grau turbina.

Introdução ao Inconel 738LC

O Inconel 738LC é uma versão de baixo carbono da superliga fundida à base de níquel Inconel 738, desenvolvida para melhorar a soldabilidade, reduzir a suscetibilidade a trincas a quente e elevar a integridade estrutural de componentes fundidos. É projetado para serviço em ambientes de alta temperatura onde resistência mecânica, resistência à oxidação e desempenho em fluência são críticos, especialmente em turbinas aeroespaciais e turbinas a gás industriais.

Composto por níquel (~62%), cromo (16%), cobalto (8,5–9,5%), titânio (3,4–3,8%) e alumínio (3,2–3,7%), o Inconel 738LC é reforçado principalmente pela fase γ′. Seu teor de carbono otimizado (0,02–0,06%) reduz o risco de microfissuração durante a soldagem e a solidificação, preservando as características de desempenho em alta temperatura da liga base.

Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 738LC

O Inconel 738LC (UNS R30738 / ASTM A297, AMS 5391) é normalmente fornecido na condição de fundição de precisão (precision-cast), solubilizado e endurecido por envelhecimento, para aplicações no hot-section de turbinas a gás e em estruturas aeroespaciais.

Composição Química (Análise Típica de Fundição)

Elemento	Faixa de Composição (em massa, %)	Função Principal
Níquel (Ni)	~62,0	Matriz base para resistência térmica e mecânica
Cromo (Cr)	15,5–16,5	Eleva a resistência à oxidação e à corrosão
Cobalto (Co)	8,5–9,5	Aumenta a resistência à fadiga e à corrosão a quente
Tungstênio (W)	2,6–3,3	Reforço por solução sólida
Molibdênio (Mo)	1,5–2,1	Melhora a resistência à fluência e à ruptura
Titânio (Ti)	3,4–3,8	Forma a fase γ′ para endurecimento por envelhecimento
Alumínio (Al)	3,2–3,7	Contribui para a precipitação de γ′
Carbono (C)	0,02–0,06	Teor reduzido melhora a soldabilidade e a confiabilidade da fundição
Boro (B)	0,005–0,01	Aumenta a ductilidade em contornos de grão
Zircônio (Zr)	≤0,05	Estabilização de contornos de grão
Silício (Si)	≤0,5	Resistência à oxidação
Manganês (Mn)	≤0,5	Melhora a fundibilidade e a limpeza metalúrgica

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	11,1 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	320–390 HB	ASTM E10
Resistência à Ruptura por Fluência	≥135 MPa @ 870°C, 1000 h	ASTM E139

Principais Características do Inconel 738LC

Baixo Teor de Carbono: Reduz trincas a quente durante soldagem e fundição, aumentando a confiabilidade em peças estruturais de turbina.
Alto Teor de Gama Prime: Reforçado principalmente por precipitados γ′, oferece excelente resistência à fluência e à fadiga em temperaturas elevadas.
Estabilidade Dimensional e Estrutural: Mantém geometria e capacidade de carga até 980°C sob ciclagem térmica.
Usinabilidade em CNC: Compatível com ferramentas de alto desempenho, pode ser usinado em CNC com tolerâncias apertadas (±0,02 mm) e acabamento Ra ≤ 0,8 µm.

Desafios e Soluções de Usinagem CNC para o Inconel 738LC

Desafios de Usinagem

Alta Dureza Superficial

Dureza Brinell próxima de 390 HB acelera o desgaste das arestas de corte, exigindo materiais e geometrias de ferramenta otimizados.

Baixa Dissipação de Calor

A baixa condutividade térmica concentra calor na interface ferramenta–cavaco, causando desgaste por cratera e falha da ferramenta sem refrigeração adequada.

Microestrutura Abrasiva

Fases γ′ e carbonetos promovem entalhe (notching) e aderência (galling) em usinagens interrompidas ou com alto avanço.

Estratégias de Usinagem Otimizadas

Seleção de Ferramentas

Parâmetro	Recomendação	Justificativa
Material da Ferramenta	Cerâmica (SiAlON) ou metal duro com revestimento	Mantém a aresta de corte sob carga térmica
Revestimento	TiAlN, AlCrN (PVD 3–6 µm)	Reduz difusão de calor e oxidação da ferramenta
Geometria	Saída positiva (10–12°), insertos com aresta brunida	Minimiza resistência ao corte e lascamento

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 738LC Usinadas

Prensagem Isostática a Quente (HIP)

HIP elimina porosidade e reforça a estrutura de grão, melhorando a vida em fadiga e a resistência à fluência em até 25%.

Tratamento Térmico

Tratamento Térmico utiliza solubilização a 1120–1170°C e envelhecimento a 845°C para precipitar plenamente γ′, elevando a resistência em alta temperatura.

Soldagem de Superligas

Soldagem de Superligas é viável com menor risco de trincas devido ao baixo carbono. Pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem ajudam a estabilizar a microestrutura.

Revestimento Barreira Térmica (TBC)

Revestimento TBC aplica 125–250 µm de cerâmica YSZ via APS ou EB-PVD para reduzir fadiga térmica e oxidação em pás de turbina.

Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

EDM produz geometrias intrincadas, ranhuras de resfriamento e cantos vivos com precisão de ±0,01 mm após a fundição.

Furação Profunda

Furação Profunda viabiliza furos de resfriamento e canais de óleo com alta razão L/D, essenciais em aerofólios e estruturas de rotor.

Ensaios e Análise de Materiais

Ensaios de Materiais confirmam a integridade da liga por meio de ensaios de tração, fluência, dureza e análise microestrutural conforme ASTM E112 e AMS 5391.

Aplicações Industriais de Componentes em Inconel 738LC

Turbinas Aeroespaciais

Palhetas-guia, segmentos de shroud e componentes de bocal.
Confiável sob alto esforço e ciclos térmicos extremos.

Geração de Energia

Fundidos do hot section em turbinas a gás, incluindo câmaras de combustão e selos.
Mantém forma e resistência durante operação contínua acima de 950°C.