L'Inconel 718 (UNS N07718 / W.Nr. 2.4668) est un alliage nickel-chrome contenant du niobium (Nb), du molybdène (Mo) et du fer (Fe). Il appartient à la famille des superalliage durci par précipitation famille, offrant une résistance exceptionnelle aux hautes températures, une résistance à la corrosion et une excellente soudabilité.
Histoire de l'Inconel 718
Pour résoudre les problèmes de fissuration par corrosion sous contrainte et de résistance insuffisante des alliages Inconel traditionnels (tels que l'Inconel 600 et 625) dans des conditions de température et de pression élevées, en particulier dans des applications telles que les moteurs d'avion et les turbines à gaz, le Société internationale du nickel (INCO) (fait maintenant partie de Société de métaux spéciaux) développé Inconel 718 en 1959.
À partir des années 1960, l'Inconel 718 a été largement adopté dans l'industrie aérospatiale, notamment pour les composants des moteurs du programme spatial de la NASA. Il est devenu un matériau essentiel pour les disques de turbine, les carters, les fixations, les ressorts et les joints des moteurs à réaction commerciaux et militaires. Grâce à son exceptionnelle résistance à la corrosion et à sa grande solidité, il a également été utilisé dans les équipements nucléaires et de forage en eaux profondes. Le développement de l'Inconel 718 a marqué une avancée majeure dans les alliages haute température destinés aux secteurs de l'aérospatiale et de l'énergie.
Noms commerciaux courants
- Inconel® 718 (métaux spéciaux)
- Alliage 718
- Haynes® 718
- ATI 718 (Allegheny Technologies)
- Udimet® 718
Nuances équivalentes à l'Inconel 718
| Standard | Niveau équivalent | Remarques |
| UNS | N07718 | Désignation du système de numérotation unifié |
| Matériau d'usinage n° | 2.4668 | Désignation de la norme allemande |
| ASTM | ASTM B637 (barre), B670 (plaque), B670M | Norme pour diverses formes |
| SMA | AMS 5662 / AMS 5663 / AMS 5596 / AMS 5664 | Spécifications des matériaux aérospatiaux (barres, plaques, tôles, pièces forgées) |
| ISO | ISO 15156-3 (conformité NACE MR0175) | Applicable dans les environnements de gaz acides |
| AFNOR | NC19FeNb | désignation française |
| BS | NA 51 | Norme britannique |
| JIS | NCF 718 | Norme industrielle japonaise |
| GE / Boeing / Rolls-Royce | Différents codes internes | Utilisé dans les spécifications OEM de l'aérospatiale |
Principaux avantages de l'Inconel 718
| Avantage | Description |
| 🔩 Excellent High-Temperature Strength | Maintient une résistance exceptionnelle à la traction, au fluage et à la fatigue à des températures allant jusqu'à 650 °C. |
| 🔧 Superior Weldability | Contrairement à de nombreux alliages de nickel à haute résistance, l'Inconel 718 peut être soudé sans fissure et ne nécessite généralement pas de traitement thermique après soudage. |
| ⛓ Exceptional Corrosion Resistance | Présente une forte résistance à l’oxydation, aux piqûres, à la corrosion caverneuse et aux environnements chimiques agressifs. |
| 🧪 Good Machinability | Offre une formabilité et une usinabilité favorables à l'état recuit en solution, adapté au tournage, au fraisage, etc. |
| 🌀 Excellent Precipitation Hardening | Renforcé par des phases γ″ et γ′ ; permet un contrôle précis des propriétés mécaniques par traitement thermique. |
| 🛠 High Structural Stability | Assure une stabilité dimensionnelle, une résistance à la déformation et une relaxation des contraintes lors d'un service prolongé à haute température. |
| 🛰 Ideal for Harsh Environments | Conçu pour les moteurs aérospatiaux, les réacteurs nucléaires, le forage en haute mer et d'autres applications extrêmes. |
Applications de l'Inconel 718
✈️ Aérospatial: Composants de moteurs à turbine à gaz, aubes de turbine, chambres de combustion, fixations, pièces de train d'atterrissage, buses et structures de protection thermique.
⚙️ Energy & Power Generation: Composants de réacteurs nucléaires, plaques tubulaires de générateurs de vapeur, boulons haute pression et pièces de la partie chaude des turbines à gaz.
🛢 Oil & Gas: Outils de fond de puits, équipements de tête de puits, pièces BOP, vannes et composants exposés à des environnements de gaz acide (H₂S).
🧪 Chemical Processing: Réacteurs, échangeurs de chaleur, boîtiers de pompes et pièces internes de récipients sous pression dans des conditions corrosives et à haute température.
🚢 Marine & Offshore: Arbres de pompe submersibles, systèmes d’hélices, fixations résistantes à la corrosion et connecteurs sous-marins, en particulier dans l’eau de mer riche en chlorure.
🏥 Medical Devices: Outils chirurgicaux, implants à haute résistance et composants résistants à la corrosion (après traitement approprié).
🚀 Defense & Space: Tuyères de fusées, carters de moteurs à propergol solide, composants de missiles et supports structurels aérospatiaux.
Composition chimique typique de l'Inconel 718
| Élément | Contenu (%) | Fonction |
| Ni (Nickel) | 50,0–55,0 | Élément de base ; offre une résistance aux hautes températures et à la corrosion. |
| Cr (chrome) | 17,0–21,0 | Offre une résistance à l’oxydation et forme un film d’oxyde protecteur. |
| Fe (Fer) | Solde (environ 17%) | Équilibre la composition de l'alliage et améliore l'usinabilité. |
| Nb + Ta (Niobium + Tantale) | 4,75–5,50 | Forme la phase de renforcement γ″ (Ni₃Nb) ; principaux éléments durcissants. |
| Mo (molybdène) | 2,80–3,30 | Améliore la résistance et la résistance à la corrosion par piqûres. |
| Ti (Titane) | 0,65–1,15 | Fonctionne avec l'aluminium pour former la phase γ′ (Ni₃(Al,Ti)) ; améliore la résistance thermique. |
| Al (Aluminium) | 0,20–0,80 | Contribue au renforcement des précipitations γ′ et à la résistance à l’oxydation. |
| Co (Cobalt) | ≤ 1,0 | Améliore la résistance à chaud ; généralement un élément résiduel. |
| C (Carbone) | ≤ 0,08 | Augmente la résistance ; des quantités excessives peuvent provoquer une précipitation de carbure. |
| Mn (manganèse) | ≤ 0,35 | Améliore la maniabilité à chaud et agit comme désoxydant. |
| Si (silicium) | ≤ 0,35 | Aide à la désoxydation ; améliore le traitement métallurgique. |
| S (soufre) | ≤ 0,015 | Impureté nocive ; doit être minimisée pour améliorer la ténacité et la ductilité. |
| Cu (cuivre) | ≤ 0,30 | Généralement un élément résiduel avec une influence limitée. |
Principaux mécanismes de renforcement
L'Inconel 718 obtient sa résistance élevée principalement grâce au durcissement par précipitation, impliquant :
- Phase γ″ (Ni₃Nb) : Phase de renforcement principale, offrant une excellente résistance au fluage et à la traction à des températures élevées.
- Phase γ′ (Ni₃(Al,Ti)) : Phase de renforcement secondaire, contribuant à la résistance à la chaleur et à la stabilité structurelle.
Propriétés physiques de l'Inconel 718
| Propriété | Valeur | Unité |
| Densité | 8.19 | g/cm³ |
| Plage de fusion | 1260 – 1336 | °C |
| Capacité thermique spécifique | 0.435 | J/g·°C |
| Conductivité thermique | 11,4 (à 100 °C) | Poids/m³·K |
| Coefficient de dilatation thermique | 13,0 (20–100 °C) | µm/m·°C |
| Résistivité électrique | 1.2 | μΩ·m |
| Propriétés magnétiques | Non magnétique (à température ambiante) | — |
Propriétés mécaniques (à température ambiante, traité thermiquement)
| Propriété | Valeur typique |
| Résistance à la traction (Rm) | ≥ 1240 MPa |
| Limite d'élasticité (Rp0,2%) | ≥ 1035 MPa |
| Allongement (A5) | ≥ 12% |
| Dureté (Rockwell C) | 36 – 44 HRC |
| Résistance aux chocs (entaillée) | Haut |
Traitement thermique : Recuit de mise en solution + vieillissement (durcissement par précipitation)
Formes disponibles de l'Inconel 718
- Tubes et tuyaux (sans soudure et soudés)
- Brides forgées
- Raccords (coude, té, réducteur, bouchon)
- Plaques et feuilles
- Tiges, barres et attaches
Normes et spécifications
- ASTM B637, AMS 5662 / 5663
- UNS N07718, DIN 2.4668
- ISO 15156 / NACE MR0175
- Approuvé par le code ASME sur les chaudières et les appareils à pression
Usinabilité de l'Inconel 718
L'Inconel 718 est un alliage à base de nickel à haute résistance, offrant une excellente résistance à la corrosion et aux températures élevées. Cependant, en raison de son mécanisme de durcissement (durcissement par précipitation), de sa ténacité élevée et de sa forte tendance à l'écrouissage, il est classé comme un matériau difficile à usiner.
L'Inconel® 718 est un alliage à base de nickel haute résistance, reconnu pour son excellente résistance à la corrosion et ses performances à haute température. Cependant, il est également classé comme matériau difficile à usiner en raison de sa tendance à l'écrouissage et de sa ténacité. Lors de l'usinage, l'alliage a tendance à durcir rapidement, à générer une chaleur importante au niveau de l'arête de coupe et à accélérer l'usure de l'outil. Pour obtenir des résultats optimaux, il est recommandé d'utiliser des outils en carbure revêtu, en céramique ou en CBN, et d'appliquer un liquide de refroidissement haute pression et haut débit pour gérer la chaleur. Les vitesses de coupe doivent être faibles, avec des avances constantes et un engagement minimal de l'outil afin d'éviter les arêtes rapportées et le durcissement superficiel. L'usinage est plus efficace à l'état recuit, et des réglages machine rigides sont essentiels pour résister aux efforts de coupe élevés. Malgré ces difficultés, un choix d'outil judicieux, des paramètres de coupe optimisés et une gestion thermique peuvent améliorer considérablement l'efficacité de l'usinage et la qualité de surface lors de l'utilisation de l'Inconel 718.
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Inconel 718 dans l'impression 3D et ses applications
La compatibilité de l'Inconel 718 avec l'impression 3D permet aux ingénieurs d'exploiter ses propriétés de haute performance dans des géométries complexes, ce qui en fait un choix de premier ordre pour les applications critiques, à haute température et résistantes à la corrosion dans des environnements extrêmes.
L'Inconel 718 permet la création de géométries complexes et légères, telles que des structures en treillis, difficiles, voire impossibles, à usiner de manière conventionnelle. Il réduit également le gaspillage de matière et les délais de production, tout en permettant le prototypage rapide et la personnalisation de pièces hautes performances.
Principaux domaines d’application :
Les composants imprimés en 3D en Inconel 718 sont largement utilisés dans l'aérospatiale (aubes de turbine, buses, pièces de chambre de combustion), le sport automobile (carters de turbo, boucliers thermiques), le médical (implants personnalisés, outils chirurgicaux), le pétrole et le gaz (outils de fond de trou, vannes résistantes à la corrosion), la production d'énergie (composants de turbomachines) et l'espace et la défense (pièces de fusée, supports de satellites).
FAQ
Il fonctionne de manière fiable à des températures allant de -253°C à 700°C, et peut résister à des températures encore plus élevées pendant de courtes durées, ce qui le rend idéal pour les environnements extrêmes.
Oui, il présente une bonne soudabilité, particulièrement adapté au soudage TIG et par faisceau d'électrons. Un traitement thermique post-soudage n'est généralement pas nécessaire pour maintenir les performances.
L'Inconel 718 est durci par précipitation pour une résistance accrue, idéal pour les applications portantes. L'Inconel 625, renforcé par solution solide, offre une meilleure résistance à la corrosion, adapté aux environnements marins et chimiques.
Oui, il présente une excellente résistance à l’oxydation à haute température, à la corrosion sous contrainte et aux environnements d’eau de mer.
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