Inconel 718 ist eine Nickel-basierte Hochtemperaturlegierung, die für ihre hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bekannt ist. Ihre Härte hängt vom Materialzustand ab (lösungsgeglüht, gealtert oder kaltverformt).
Bildquelle: Rockwell-Härte
Typischer Härtebereich von Inconel 718
| Materialzustand | Rockwellhärte (HRC) | Vickershärte (HV) | Beschreibung |
| Lösungsgeglüht | ~20 HRC | ~220 HV | Weichster Zustand, ideal zum Bearbeiten oder Formen |
| Gealterter Zustand (Standard-Wärmebehandlung) | 36–44 HRC | 360–450 HV | Lösungsgeglüht und ausscheidungsgehärtet; deutlich erhöhte Festigkeit |
| Kaltverformt + gealtert | 45–50 HRC | 460–520 HV | Maximale Härte, geeignet für extreme Einsatzbedingungen |
Stärkungsmechanismus:
Inconel 718 wird hauptsächlich durch die Ausscheidung von γ″-(Ni₃Nb)- und γ′-(Ni₃(Al,Ti))-Phasen verstärkt. Diese feinen Ausscheidungen verhindern Versetzungsbewegungen und erhöhen so die Härte und Festigkeit der Legierung.
Aus dem Obigen können wir ersehen, dass die Härte des Materials eng mit seiner Wärmebehandlung oder den Verarbeitungsbedingungen zusammenhängt, da unterschiedliche Zustände die innere Mikrostruktur und die Verstärkungsmechanismen verändern und sich somit direkt auf die Härte und die mechanischen Eigenschaften auswirken.
Materialzustand bestimmt Mikrostruktur
Unterschiedliche Bedingungen führen zu Änderungen der Kristallstruktur, der Phasenzusammensetzung und der Versetzungsdichte, die sich direkt auf die Härte auswirken:
Geglüht: Gleichmäßige Mikrostruktur, spannungsarm, größere Korngröße → weicherer Werkstoff, geringere Härte
Lösungsbehandelt: Gleichmäßige Verteilung der gelösten Elemente → mäßige Festigkeit und Härte
Aushärtbar / Ausscheidungsgehärtet: Ausscheidung von verfestigenden Phasen (γ′ und γ″) → deutlich verbesserte Festigkeit und Härte
Kaltverformt: Hohe Versetzungsdichte und deformierte Körner → deutlich höhere Härte, aber reduzierte Duktilität
Verschiedene Verstärkungsmechanismen erhöhen die Härte
Inconel 718 ist eine ausscheidungshärtende Legierung. Nach der Alterungsbehandlung behindert die Ausscheidung feiner γ'- und γ''-Phasen die Versetzungsbewegung und verbessert so Härte und Festigkeit deutlich.
Beispiel:
Im lösungsgeglühten Zustand hat Inconel 718 typischerweise eine Härte von HRC 18–22
Nach der Standard-Alterungsbehandlung kann es erreichen HRC 36–44, mit einer Erhöhung der Zugfestigkeit um mehr als 50%
Ungefähre Beziehung zwischen Härte und Zugfestigkeit (UTS):
| Rockwellhärte (HRC) | UTS (MPa) | UTS (ksi) |
| 20 | ≈ 750 | ≈ 109 |
| 30 | ≈ 950 | ≈ 138 |
| 35 | ≈ 1100 | ≈ 160 |
| 40 | ≈ 1250 | ≈ 181 |
| 45 | ≈ 1400 | ≈ 203 |
| 50 | ≈ 1550 | ≈ 225 |
Referenzwerte für die Wärmebehandlung von Inconel 718:
Lösungsgeglüht: HRC 18–22, Zugfestigkeit ~750–950 MPa
Standardgealtert (gemäß ASTM B637): HRC 36–44, Zugfestigkeit ~1240–1380 MPa
Hochfester Zustand (kaltverformt + gealtert): HRC bis 50, Zugfestigkeit über 1500 MPa
Anwendungen, die eine hohe Härte von Inconel 718 erfordern
Turbinenscheiben und Kompressorschaufeln
Befestigungselemente für Strahltriebwerke
Hochtemperaturfedern
Strukturkomponenten für die Luft- und Raumfahrt
Zusätzliche Informationen: Härte-Umrechnungstabelle (ungefähre Werte)
| Rockwell C (HRC) | Vickers (HV) | Brinell (HB) | Rockwell B (HRB) |
| 20 | ≈ 220 | ≈ 215 | 96 |
| 25 | ≈ 245 | ≈ 240 | — |
| 30 | ≈ 270 | ≈ 265 | — |
| 35 | ≈ 310 | ≈ 300 | — |
| 40 | ≈ 370 | ≈ 340 | — |
| 45 | ≈ 430 | ≈ 390 | — |
| 50 | ≈ 500 | ≈ 450 | — |
💡 Hinweis: HRC wird für Materialien mit hoher Härte verwendet; HRB ist auf weichere Metalle anwendbar (HRB kann auf Inconel 718 im lösungsgeglühten Zustand zutreffen).
Abschluss
Härte und mechanische Festigkeit von Inconel 718 sind keine festen Werte, sondern hängen stark von der Verarbeitungshistorie der Legierung ab. Ob in Triebwerkskomponenten, Hochtemperaturfedern oder Strukturteilen für die Luft- und Raumfahrt – die Wahl des richtigen Werkstoffs ist entscheidend für optimale Leistung. Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Härte, Zugfestigkeit und Wärmebehandlung ermöglicht Ingenieuren den sicheren Einsatz von Inconel 718 auch in anspruchsvollsten Umgebungen.
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