Wat is neerslagverharding?
Precipitatieharden (ook wel verouderingsharden of versterken door precipitatie genoemd) is een warmtebehandelingsproces dat de sterkte en hardheid van een legering aanzienlijk verhoogt door de vorming van fijne, gelijkmatig verdeelde versterkende fasedeeltjes in de metaalmatrix.
Uitleg in één zin: Door de warmtebehandeling slaan er talloze kleine ‘versterkende deeltjes’ neer in het metaal. Deze deeltjes fungeren als spijkers die de beweging van het metaal blokkeren en zo het metaal sterker maken.
Wat is een precipitatiegeharde superlegering?
Een precipitatiegeharde superlegering is een type hogetemperatuurlegering waarvan de sterkte en kruipweerstand bij hoge temperaturen aanzienlijk worden verbeterd door precipitatieharding. Deze legeringen worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, gasturbines, de nucleaire industrie en andere toepassingen die uitstekende mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen vereisen.
Basisprincipe: Precipitatieharding verbetert de sterkte en hardheid van de legering door het neerslaan van fijne en gelijkmatig verdeelde versterkingsfasen (zoals γ′- of γ″-fasen) in de metaalmatrix, waardoor dislocatiebeweging wordt verhinderd.
Kenmerken van precipitatiegeharde superlegeringen
- Uitstekende hoge temperatuursterkte (bruikbaar boven ~600°C)
- Goede kruipweerstand en langdurige sterkte
- Uitstekende oxidatie- en corrosiebestendigheid
- Complexere verwerking en warmtebehandeling
Typische legeringskwaliteiten en hun versterkende eigenschappen
| Legeringsnaam | Matrixtype | Versterkingsfase(n) | Kenmerken en toepassingen |
| Inconel-718 | Nikkel-gebaseerd | γ″ + γ′ (Ni₃Nb + Ni₃(Al,Ti)) | Typische tweefasen precipitatieversterking, uitstekende sterkte, corrosiebestendigheid en lasbaarheid; veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart- en energiesector |
| Waspaloy | Nikkel-gebaseerd | γ′ (Ni₃(Al,Ti)) | Sterke γ′-versterking, betere prestaties bij hoge temperaturen dan Inconel 718; gebruikt in hete secties van gasturbines |
| René 41 | Nikkel-gebaseerd | γ′ | Uitstekende sterkte bij hoge temperaturen; gebruikt in turbinecomponenten van vliegtuigmotoren |
| A-286 | Op ijzer gebaseerd | γ′ (Ni₃(Al,Ti)) | Matige sterkte met goede corrosiebestendigheid; gebruikt voor constructiedelen onder 600°C, zoals bevestigingsmiddelen en turbinebehuizingen |
| 17-4PH | Op ijzer gebaseerd | Cu-rijke neerslagen | Aanzienlijk versterkend effect; veel gebruikt in de chemische, maritieme en lucht- en ruimtevaartindustrie |
| Co-Al-W-legeringen | Op kobalt gebaseerd | Co₃(Al,W) (L1₂-structuur) | Goede thermische stabiliteit en corrosiebestendigheid; geavanceerd onderzoeksmateriaal voor omgevingen met extreem hoge temperaturen |
Hoe hardt Inconel 718 uit na neerslag?
De precipitatieharding van Inconel 718 wordt bereikt door middel van verouderingshittebehandeling, waarbij twee belangrijke versterkingsfasen in de legering worden gevormd:
- γ″ (Ni₃Nb): de primaire versterkingsfase die zorgt voor sterkte bij hoge temperaturen
- γ′ (Ni₃(Al,Ti)): de secundaire versterkingsfase die de algehele eigenschappen verbetert
Deze twee fasen slaan gelijkmatig neer in de matrix, waardoor dislocatiebeweging wordt geblokkeerd en de sterkte, hardheid en prestaties bij hoge temperaturen van Inconel 718 aanzienlijk worden verbeterd.
Typisch Inconel 718 neerslaghardingsproces:
1. Oplossingsgloeien
- Temperatuur: ~980°C (1800°F)
- Tijd: 1 uur of langer
- Doel: carbiden en neerslagen oplossen om een oververzadigde vaste oplossing te vormen
- Koeling: Snelle luchtkoeling
2. Dubbele verouderingsbehandeling
Dit is de belangrijkste stap bij het uitharden van Inconel 718 met neerslag:
- Eerste veroudering
- Temperatuur: ~720°C (1325°F)
- Tijd: 8 uur
- Koelen: Langzaam afkoelen met ongeveer 55°C/u naar de volgende stap
- Tweede veroudering
- Temperatuur: ~620°C (1150°F)
- Tijd: 8 uur
- Koeling: Koel de lucht af tot kamertemperatuur
Dankzij dit proces kunnen de γ″- en γ′-fasen in een optimale grootte en verdeling neerslaan, waardoor de vloeigrens en de sterkte op lange termijn aanzienlijk worden verbeterd.
Prestatieverbeteringen van Inconel 718 na neerslagverharding
| Eigendom | Oplossing gegloeide toestand | Neerslagverharde toestand |
| Opbrengststerkte | Laag | Hoog (>1000 MPa) |
| Kruipweerstand | Arm | Aanzienlijk verbeterd |
| Vermoeidheidssterkte bij hoge temperaturen | Gematigd | Uitstekend |
Zijn alle Inconel 718-producten neerslagverhard?
Niet alle Inconel 718-producten worden geleverd in precipitatiegeharde toestand; dit hangt af van het beoogde gebruik, de verwerkingsmethode en de wensen van de klant. Doorgaans zijn er twee leveringsvoorwaarden:
| Staat | Beschrijving |
| Oplossing gegloeide toestand | Oplossing behandeld maar niet verouderd; zachter en geschikt voor verdere bewerking of lassen |
| Neerslagverharde (verouderde) toestand | Volledig gerijpt met hoge sterkte, klaar voor eindgebruik |
Toepassingsvoorbeelden van Inconel 718
| Eigendom | Typische waarde |
| Treksterkte (Rm) | ≥ 1240 MPa |
| Vloeigrens (Rp0.2%) | ≥ 1035 MPa |
| Verlenging (A5) | ≥ 12% |
| Hardheid (Rockwell C) | 36 – 44 HRC |
| Slagvastheid (gekerfd) | Hoog |
Warmtebehandeling: oplossingsgegloeid + verouderd (neerslagharding)
Beschikbare Inconel 718-formulieren
- Buizen en pijpen (naadloos en gelast)
- Gesmede flenzen
- Koppelingen (kniestuk, T-stuk, verloopstuk, kap)
- Platen en vellen
- Staven, staven en bevestigingsmiddelen
Normen en specificaties
- ASTM B637, AMS 5662 / 5663
- UNS N07718, DIN 2.4668
- ISO 15156 / NACE MR0175
- Goedgekeurd door de ASME Boiler & Pressure Vessel Code
Leveringsvoorwaarden van Inconel 718 volgens gemeenschappelijke normen
Belangrijke opmerkingen:
- Een groot voordeel van Inconel 718 is de uitstekende lasbaarheid in zowel oplossingsgegloeide als precipitatiegeharde toestand.
- Normen zoals ASTM B637, AMS 5662 en AMS 5663 specificeren of materialen bij levering verouderd of oplossingsbehandeld zijn.
- Fabrikanten leveren het product vaak in oplossing gegloeide toestand en gebruikers voeren indien nodig een laatste warmtebehandeling voor veroudering uit.
| Standaard | Titel / Beschrijving | Materiële toestand | Toepassing / Opmerkingen |
| AMS 5662 | Specificatie voor lucht- en ruimtevaartmateriaal | Oplossing gegloeid | Voor bewerking, lassen, tussenbewerking vóór veroudering |
| AMS 5663 | Specificatie voor lucht- en ruimtevaartmateriaal | Neerslagverhard (verouderd) | Standaard dubbele veroudering, klaar voor gebruik |
| AMS 5832 | Specificatie lasdraad | Oplossing gegloeid draad | Voor het lassen van Inconel 718 onderdelen |
| ASTM B637 | Norm voor smeedstukken, staven, enz. | Verschillende staten per klant | Omvat oplossinggegloeide, verouderde en warmbewerkte toestanden |
| API 6A CRA | Corrosiebestendige legeringen voor olie en gas | Meestal oplossinggegloeid | Voor boorkopapparatuur: veroudering na het lassen |
| UNS N07718 | Uniform nummeringssysteem | Alleen materiaalaanduiding | De staat is afhankelijk van de referentienorm |
Samenvatting
Precipitatieharden is een warmtebehandelingsproces dat de sterkte en hardheid van legeringen aanzienlijk verhoogt door fijne versterkingsfasen in de metaalmatrix te precipiteren. Precipitatiehardende superlegeringen maken gebruik van dit mechanisme om de prestaties bij hoge temperaturen te verbeteren en worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, gasturbines en andere veeleisende toepassingen.
Inconel 718 is een typische precipitatiegeharde superlegering, waarvan de sterkteverbetering voornamelijk afhangt van de precipitatie van twee versterkingsfasen: γ″ (Ni₃Nb) en γ′ (Ni₃(Al,Ti)). De standaard warmtebehandeling omvat oplossingsgloeien gevolgd door dubbele veroudering om optimale versterking te bereiken.
Inconel 718-producten worden geleverd in een oplossinggegloeide of precipitatiegeharde (verouderde) toestand, afhankelijk van de toepassing en de wensen van de klant. De oplossinggegloeide toestand is geschikt voor verdere bewerking en lassen, terwijl de verouderde toestand bedoeld is voor eindgebruik. Verschillende normen (zoals AMS 5662 en AMS 5663) specificeren de leveringstoestand dienovereenkomstig.
NL 
EN 
DE 
RU 
FA 
ID 
ES 
FR