| Sección | Artículo | Valor / Especificación |
|---|---|---|
| Aplicaciones típicas | Descripción | Adecuado para la fabricación de discos, anillos, cuchillas, ejes, elementos de fijación, elementos elásticos, estructuras de chapa metálica, carcasas y otras piezas. |
| Procesos aplicables | Proceso | SLM, LSF (Formación sólida por láser) |
| Composición química (% en peso) | do | ≤ 0,08 |
| Cr | 17,0–21,0 | |
| Ni | 50,0–55,0 | |
| Co | ≤ 1.0 | |
| Mes | 2,8–3,3 | |
| Fe | Bal. | |
| Alabama | 0,2–0,8 | |
| Ti | 0,65–1,15 | |
| Nótese bien | 4,75–5,50 | |
| Minnesota | ≤ 0,35 | |
| PAG | ≤ 0,015 | |
| S | ≤ 0,015 | |
| B | ≤ 0,006 | |
| Si | ≤ 0,35 | |
| Mg | ≤ 0,01 | |
| Cu | ≤ 0,3 | |
| O | ≤ 0,02 | |
| norte | ≤ 0,02 | |
| Nota: “/” indica que no está especificado o no es aplicable. | ||
| Propiedades físicas (polvo) | D10 (μm) | ≥ 15 |
| D50 (μm) | 30–40 | |
| D90 (μm) | ≤ 60 | |
| Esfericidad | ≥ 0,9 | |
| Densidad aparente (g/cm³) | ≥ 4,4 | |
| Densidad aparente (g/cm³) | ≥ 5.0 | |
| Fluidez (s/50g) | ≤ 18 | |
| Propiedades mecánicas (tratadas térmicamente y envejecidas) | Temperatura de prueba | Resistencia a la tracción (MPa) |
| Temperatura ambiente (tracción) | ≥ 1300 | |
| 650 °C (Tracción) | ≥ 1000 | |
| 650 °C (Rotura por tensión) | Tensión inicial: 690 MPa |
1. Ventajas y características de este polvo de superaleación IN718
1.1 Optimizado para aplicaciones industriales
El polvo de superaleación IN718 está diseñado específicamente para aplicaciones industriales exigentes en los sectores aeroespacial, energético y de ingeniería de alto rendimiento. Su composición versátil y las características del polvo lo hacen ideal para la fabricación de componentes críticos como discos, anillos, álabes, ejes, sujetadores, elementos elásticos, estructuras de chapa metálica y carcasas. SLM Tecnología. El rendimiento robusto de los polvos garantiza un funcionamiento fiable en entornos extremos, desde componentes de motores a reacción hasta equipos de petróleo y gas.
1.2 Excelente SLM Procesabilidad
El polvo IN718 exhibe una fluidez excepcional (≤18 s/50 g) y una alta esfericidad (≥0,9), que son parámetros críticos para una dispersión consistente del polvo y una uniformidad de la capa en SLM La distribución optimizada del tamaño de partícula (D10 ≥15 μm, D50 30–40 μm, D90 ≤60 μm) garantiza una excelente densidad de empaquetamiento y minimiza la porosidad en las piezas impresas, lo que resulta en un acabado superficial superior y una precisión dimensional óptima. Estas características permiten la producción fiable de geometrías complejas con mínimos defectos.
1.3 Rendimiento mecánico robusto
El polvo IN718 ofrece excelentes propiedades mecánicas tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas. Tras el tratamiento térmico y el envejecimiento, las piezas alcanzan una resistencia a la tracción excepcional de ≥1300 MPa y un límite elástico de ≥1100 MPa a temperatura ambiente. A 650 °C, el material mantiene un rendimiento impresionante con una resistencia a la tracción de ≥1000 MPa y un límite elástico de ≥900 MPa. La prueba de rotura por tensión a 650 °C demuestra una durabilidad de ≥30 horas bajo una tensión inicial de 690 MPa, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta temperatura a largo plazo.
1.4 Propiedades físicas estables
El polvo demuestra características físicas consistentes con una densidad aparente ≥4,4 g/cm³ y una densidad compactada ≥5,0 g/cm³, lo que garantiza una formación fiable del lecho de polvo y un comportamiento predecible del baño de fusión durante SLM procesamiento. Estas propiedades estables contribuyen a obtener resultados de fabricación repetibles y a reducir la variabilidad del proceso, algo esencial para la producción a escala industrial.
1.5 Alta pureza y control de la composición
Fabricado con un estricto control de calidad, el polvo IN718 mantiene tolerancias de composición precisas con niveles mínimos de impurezas. Los elementos de refuerzo críticos se controlan con exactitud dentro de los rangos especificados, mientras que las impurezas nocivas como el azufre (≤0,015 %), el fósforo (≤0,015 %), el boro (≤0,006 %) y el oxígeno (≤0,02 %) se mantienen en niveles excepcionalmente bajos, lo que garantiza un rendimiento óptimo del material y una excelente resistencia a la corrosión.
2. Descripción general del polvo de superaleación IN718
2.1 Características de la composición química
IN718 es una superaleación de níquel-hierro con las siguientes características compositivas clave:
| Elemento | Contenido (% en peso) | Función |
|---|---|---|
| Níquel (Ni) | 50,0–55,0 | Elemento base principal que proporciona refuerzo de solución sólida y estabilidad a altas temperaturas. |
| Hierro (Fe) | Balance | Elemento base que contribuye a la rentabilidad y a las propiedades magnéticas. |
| Cromo (Cr) | 17,0–21,0 | Proporciona una excelente resistencia a la oxidación y la corrosión. |
| Niobio (Nb) | 4,75–5,50 | Formas fortaleciendo la fase γ» (Ni₃Nb) y la fase γ (Ni₃(Al,Ti)) |
| Molibdeno (Mo) | 2,8–3,3 | Mejora el endurecimiento por solución sólida y la resistencia a altas temperaturas. |
| Titanio (Ti) | 0,65–1,15 | Contribuye a la formación de la fase γ para el endurecimiento por envejecimiento. |
| Aluminio (Al) | 0,2–0,8 | Forma la fase γ para el fortalecimiento de la precipitación. |
| Carbono (C) | ≤0,08 | Forma carburos para el fortalecimiento de los límites de grano |
| Silicio (Si) | ≤0,35 | Mejora la resistencia a la oxidación y la desoxidación. |
| Manganeso (Mn) | ≤0,35 | Desoxidante y mejora la trabajabilidad en caliente. |
| Cobalto (Co) | ≤1.0 | Mejora la resistencia a altas temperaturas. |
| Cobre (Cu) | ≤0,3 | Mejora la resistencia a la corrosión |
| Boro (B) | ≤0,006 | Reforzador de límites de grano |
| Magnesio (Mg) | ≤0,01 | Desoxidante y mejora la capacidad de moldeo. |
| Fósforo (P) | ≤0,015 | Impureza controlada |
| Azufre (S) | ≤0,015 | Impureza controlada |
| Oxígeno (O) | ≤0,02 | Impureza controlada |
| Nitrógeno (N) | ≤0,02 | Impureza controlada |
Esta composición equilibrada proporciona una resistencia excepcional, resistencia a la corrosión y soldabilidad, lo que la convierte en una de las superaleaciones más utilizadas en la fabricación aditiva.
2.2 Características del polvo
El polvo está diseñado con propiedades físicas específicas optimizadas para SLM tratamiento:
| Parámetro | Especificación | Significado |
|---|---|---|
| Tamaño de partícula D10 | ≥15 μm | Garantiza un flujo de polvo adecuado y evita la presencia excesiva de partículas finas. |
| Tamaño de partícula D50 | 30–40 μm | Tamaño mediano óptimo para SLM Control del espesor de la capa y del baño de fusión |
| Tamaño de partícula D90 | ≤60 μm | Limita las partículas de gran tamaño que podrían causar defectos en la superficie. |
| Esfericidad | ≥0,9 | Excelente forma esférica para una distribución uniforme del polvo. |
| Densidad aparente | ≥4,4 g/cm³ | Garantiza la correcta formación del lecho de polvo y la uniformidad de la capa. |
| Densidad de compactación | ≥5,0 g/cm³ | Una alta densidad de empaquetamiento reduce la porosidad en las piezas impresas. |
| Fluidez | ≤18 s/50g | Características de flujo superiores para una entrega de polvo fiable. |
3. Ventajas técnicas
El polvo IN718 ofrece varias ventajas técnicas distintas para SLM aplicaciones:
- Relación resistencia-peso excepcional: Su alta resistencia combinada con una densidad moderada lo hace ideal para aplicaciones donde el peso es un factor importante.
- Resistencia superior al envejecimiento: El endurecimiento por precipitación a través de las fases γ y γ» proporciona propiedades mecánicas excepcionales.
- Excelente resistencia a la corrosión: El contenido de cromo proporciona resistencia a la oxidación y a diversos entornos corrosivos.
- Buena soldabilidad: El bajo contenido de carbono y la composición equilibrada permiten una excelente soldabilidad sin necesidad de tratamiento térmico posterior a la soldadura.
- Capacidad para altas temperaturas: Mantiene la integridad mecánica hasta 650 °C, siendo apto para componentes de turbinas y motores.
- Resistencia a la fluencia y a la rotura por tensión: Las adiciones de Nb y Mo mejoran la resistencia a la deformación bajo cargas sostenidas.
- Resistencia a la fatiga: Excelente resistencia a cargas cíclicas, fundamental para componentes giratorios.
- Flexibilidad de fabricación: Compatible con ambos SLM y procesos LSF (Formación Sólida por Láser)
4. SLM Recomendaciones sobre parámetros del proceso
En función de las características del polvo, se afirma lo siguiente: SLM Se recomiendan los siguientes parámetros de proceso:
Parámetros del láser:
- Potencia del láser: 200–350 W (dependiendo del espesor de la capa y la complejidad de la geometría)
- Velocidad de escaneo: 800–1400 mm/s
- Espaciado de trama: 80–110 μm
- Espesor de la capa: 30–50 μm (alineado con el tamaño de partícula D50)
- Tamaño del punto láser: 80–120 μm
Entorno de compilación:
- Atmósfera: Argón o nitrógeno con contenido de oxígeno <50 ppm
- Temperatura de la plataforma de impresión: 80–120 °C (para reducir las tensiones residuales)
- Temperatura de precalentamiento: Opcional, 150–200 °C para componentes grandes.
Estrategia de escaneo:
- Patrón: Diseño de tablero de ajedrez o de rayas con rotación de 67° entre capas.
- Escaneo de contornos: 2-3 pasadas con potencia reducida (60-80% de la potencia máxima) para un mejor acabado superficial.
- Tamaño de la isla: De 5×5 mm a 10×10 mm para la distribución de tensiones.
- Estructuras de soporte: Requerido para voladizos > 45°, optimizado para una fácil extracción y una mínima área de contacto.
Monitoreo de procesos:
- Monitoreo del baño de fusión: Imágenes térmicas en tiempo real para la detección de defectos
- Inspección de capas: Monitorización in situ mediante cámara para evaluar la calidad de la distribución del polvo.
- Control de la atmósfera: Monitoreo continuo de oxígeno durante la construcción
5. Procedimientos de postprocesamiento
Alivio del estrés:
- Temperatura: 600–650 °C
- Duración: 1–2 horas
- Enfriamiento: Enfriamiento en horno para minimizar las tensiones residuales.
- Objetivo: Reducir las tensiones internas derivadas de la solidificación rápida.
Tratamiento térmico de solución:
- Temperatura: 950–980 °C
- Duración: 1 hora
- Enfriamiento: Enfriamiento rápido con aire o agua.
- Objetivo: Disolver las fases secundarias y homogeneizar la microestructura.
Tratamiento antienvejecimiento (proceso de dos pasos):
- Primer envejecimiento:
- Temperatura: 715–725 °C
- Duración: 8 horas
- Refrigeración: Enfriar el horno a 620 °C a una velocidad de 50 °C/hora.
- Segundo envejecimiento:
- Temperatura: 620°C
- Duración: 8 horas
- Refrigeración: Refrigeración por aire
- Objetivo: Fases de fortalecimiento de precipitados γ y γ»
Acabado de superficie:
- Eliminación del soporte: Eliminación mecánica seguida de chorro abrasivo (Al₂O₃, grano 80–120).
- Opciones de tratamiento de superficie:
- Electropulido para componentes aeroespaciales críticos
- Grabado químico para la eliminación de defectos superficiales
- Granallado para mejorar la vida útil y reducir la fatiga.
- Prensado isostático en caliente (HIP) para la eliminación de defectos internos
Inspección y pruebas:
- Ensayos no destructivos (END):
- Tomografía computarizada (TC) de rayos X para defectos internos
- Pruebas ultrasónicas para la integridad del material
- Prueba de líquidos penetrantes para detectar defectos superficiales
- Ensayos mecánicos:
- Ensayos de tracción a temperatura ambiente y a temperaturas elevadas.
- Ensayos de fatiga para aplicaciones de carga cíclica
- Ensayo de dureza (escala Rockwell C)
6. Especificaciones de rendimiento
Propiedades mecánicas (después del tratamiento térmico + envejecimiento):
| Condición de prueba | Resistencia a la tracción (MPa) | Límite elástico (MPa) | Alargamiento (%) |
|---|---|---|---|
| Temperatura ambiente (tracción) | ≥1300 | ≥1100 | ≥15,0 |
| 650 °C (Tracción) | ≥1000 | ≥900 | ≥12.0 |
| 650 °C (Rotura por tensión) | Tensión inicial: 690 MPa | Duración: ≥30 h | Alargamiento: ≥5,0 |
Propiedades físicas:
- Densidad: ~8,19 g/cm³ (teórico)
- Intervalo de fusión: 1260–1336 °C
- Expansión térmica: 13,0 × 10⁻⁶/°C (20–100°C)
- Conductividad térmica: ~11,4 W/m·K a 100 °C
- Capacidad calorífica específica: ~435 J/kg·K a 20°C
- Resistividad eléctrica: ~1,28 μΩ·m a 20 °C
Resistencia ambiental:
- Resistencia a la oxidación: Excelente hasta 700 °C.
- Resistencia a la corrosión: Buena resistencia al agua de mar, ácidos y diversos productos químicos industriales.
- Agrietamiento por corrosión bajo tensión: Resistente en ambientes con cloruros.
7. Áreas de aplicación
El polvo IN718 es especialmente adecuado para las siguientes aplicaciones:
Aeroespacial:
- Discos y álabes de turbina
- Componentes del compresor
- Carcasas y cubiertas de motores
- Sujetadores y soportes estructurales
- Componentes del tren de aterrizaje
- piezas de motor de cohete
Energía:
- Componentes de turbinas de gas
- Álabes de turbina de vapor
- Componentes de un reactor nuclear
- Herramientas para pozos de petróleo y gas
- Piezas de intercambiadores de calor
- Equipos de generación de energía
Industrial:
- Válvulas y accesorios de alta presión
- Equipos para el procesamiento químico
- Componentes de propulsión marina
- Herramientas y moldes
- Componentes para carreras de automóviles
- Componentes de implantes médicos (grado biocompatible)
8. Comparación con polvos similares
vs. Haynes 188:
| Parámetro | IN718 | Haynes 188 | Ventaja |
|---|---|---|---|
| Elemento base | Ni-Fe | Co | IN718: Menor costo, mejor disponibilidad |
| Temperatura máxima de servicio | 650°C | 980°C | Haynes 188: Superior para temperaturas extremas |
| Temperatura ambiente | ≥1300 MPa | ≥850 MPa | IN718: Mayor resistencia en condiciones ambientales. |
| Alta resistencia a la temperatura | ≥1000 MPa a 650 °C | ≥190 MPa a 980 °C | Depende de la aplicación |
| Resistencia a la oxidación | Apto hasta 700 °C. | Excelente hasta 1095 °C. | Haynes 188: Resistencia superior a la oxidación |
| Costo | Moderado | Alto | IN718: Más rentable |
| Lo mejor para | Industria aeroespacial general, temperaturas moderadas | Aplicaciones para temperaturas extremas |
vs. Inconel 625:
| Parámetro | IN718 | Inconel 625 | Ventaja |
|---|---|---|---|
| Mecanismo de fortalecimiento | Endurecimiento por precipitación | solución sólida | IN718: Mayor resistencia tras el envejecimiento. |
| Contenido de niobio | 4,75–5,50% | 3,15–4,15% | IN718: Mayor formación de fase γ» |
| Contenido de molibdeno | 2,8–3,3% | 8,0–10,0% | Inconel 625: Mejor resistencia a la corrosión |
| Temperatura ambiente | ≥1300 MPa | ~830 MPa (tal como se construyó) | IN718: Significativamente más fuerte |
| Soldabilidad | Excelente | Excelente | Comparable |
| Resistencia a la corrosión | Bien | Excelente | Inconel 625: Superior en entornos difíciles |
| Lo mejor para | Componentes estructurales de alta resistencia | Ambientes corrosivos, procesamiento químico |
frente a Ti-6Al-4V:
| Parámetro | IN718 | Ti-6Al-4V | Ventaja |
|---|---|---|---|
| Densidad | ~8,19 g/cm³ | ~4,43 g/cm³ | Ti-6Al-4V: Mucho más ligero |
| Temperatura máxima de servicio | 650°C | 400°C | IN718: Capacidad para temperaturas más elevadas |
| Fortaleza | ≥1300 MPa | ~900–1100 MPa | IN718: Mayor resistencia |
| Resistencia a la corrosión | Bien | Excelente | Ti-6Al-4V: Superior en muchos entornos |
| Costo | Moderado | Alto | IN718: Generalmente más rentable |
| Biocompatibilidad | Bien | Excelente | Ti-6Al-4V: Preferible para implantes médicos. |
| Lo mejor para | Aeroespacial de alta temperatura, con requisitos de resistencia críticos. | Sensible al peso, médico, marino |
9. Precauciones
Manipulación y almacenamiento:
- Condiciones de almacenamiento: Almacenar en recipientes sellados bajo atmósfera seca e inerte (argón o nitrógeno).
- Control de la humedad: Mantenga una humedad relativa <40% para evitar la absorción de humedad.
- Temperatura: Almacenar a temperatura ambiente (15–25 °C), evitar fluctuaciones extremas de temperatura.
- Duración: Normalmente, 12 meses desde la fecha de fabricación si se almacena correctamente.
- Requisitos de EPI: Utilice el equipo de protección personal adecuado, que incluye:
- Guantes de nitrilo
- Respirador N95 o superior
- gafas de seguridad
- Bata de laboratorio o ropa protectora
Seguridad en el procesamiento:
- Ventilación: Asegúrese de que haya una ventilación adecuada en SLM Instalación con filtro HEPA
- Monitoreo atmosférico: Supervise continuamente los niveles de oxígeno en la cámara de construcción (se recomienda <50 ppm).
- Prevención de incendios: Implementar medidas de prevención de incendios para la manipulación de polvo metálico:
- Extintores de incendios de clase D fácilmente disponibles
- No se permiten llamas abiertas ni chispas en las zonas de manipulación de polvo.
- Conexión a tierra de todos los equipos para evitar descargas electrostáticas.
- Recuperación de polvo: Utilice sistemas de recuperación de polvo específicos con diseño a prueba de explosiones.
- Eliminación de residuos: Siga las normativas locales para la eliminación de residuos de polvo metálico.
Control de calidad:
- Caracterización del polvo: Pruebas periódicas de:
- Distribución del tamaño de las partículas (cada 5 compilaciones o mensualmente)
- Mediciones de fluidez
- verificación de la composición química
- Contenido de oxígeno y nitrógeno
- Reutilización de polvos: Controlar los ciclos de reutilización del polvo (normalmente de 3 a 5 montajes como máximo).
- Tamice el polvo entre capas (se recomienda una malla de 45–63 μm).
- Mezclar polvo fresco (10–20%) con polvo reutilizado.
- Deseche el polvo que muestre degradación en su fluidez o composición química.
- Control de la contaminación:
- Equipos específicos para diferentes sistemas de aleación.
- Protocolos de limpieza estrictos entre cambios de material
- Inspección periódica de los sistemas de suministro de polvo.
- Trazabilidad: Mantenga registros detallados de la construcción, que incluyan:
- Números de lote del polvo
- Parámetros del proceso
- Ciclos de tratamiento térmico
- Resultados de la inspección
10. Resumen
El polvo de superaleación IN718 representa uno de los materiales más versátiles y ampliamente utilizados en la fabricación aditiva, particularmente para aplicaciones de fusión selectiva por láser. Sus características de polvo optimizadas, que incluyen una excelente fluidez (≤18 s/50 g), alta esfericidad (≥0,9) y distribución controlada del tamaño de partícula (D50: 30–40 μm), garantizan una fiabilidad SLM Procesamiento con mínimos defectos y propiedades mecánicas uniformes.
La aleación de níquel-hierro, estratégicamente mejorada con cromo, niobio, molibdeno, titanio y aluminio, ofrece un rendimiento mecánico excepcional. Tras un tratamiento térmico y un envejecimiento adecuados, la aleación IN718 alcanza una resistencia a la tracción sobresaliente de ≥1300 MPa y un límite elástico de ≥1100 MPa a temperatura ambiente, manteniendo al mismo tiempo unas impresionantes capacidades a altas temperaturas con una resistencia a la tracción de ≥1000 MPa a 650 °C. Su resistencia a la rotura por tensión de ≥30 horas a 650 °C bajo una tensión inicial de 690 MPa demuestra su idoneidad para aplicaciones a temperaturas elevadas a largo plazo.
La composición equilibrada del IN718 proporciona una excelente resistencia a la corrosión, buena soldabilidad y una templabilidad superior por envejecimiento gracias a la precipitación de las fases γ y γ». Estas propiedades lo hacen ideal para aplicaciones exigentes en los sectores aeroespacial (componentes de turbinas, piezas de motores), energético (turbinas de gas, componentes nucleares), industrial (equipos de alta presión, procesamiento químico) y de defensa.
La compatibilidad de los polvos con ambos SLM Los procesos LSF, combinados con protocolos de postprocesamiento bien establecidos que incluyen tratamiento térmico de solución y envejecimiento en dos etapas, permiten la producción de componentes complejos de alto rendimiento que cumplen con los estrictos estándares de la industria. Si bien el Haynes 188 ofrece un rendimiento superior a temperaturas extremas (>700 °C) y el Inconel 625 proporciona una mejor resistencia a la corrosión, el IN718 sigue siendo el material preferido para aplicaciones que requieren un equilibrio óptimo entre resistencia, capacidad de temperatura, rentabilidad y fiabilidad del proceso.
Con una manipulación, un procesamiento y unas medidas de control de calidad adecuadas, el polvo de superaleación IN718 permite a los fabricantes aprovechar la fabricación aditiva para producir componentes con geometrías y características de rendimiento inalcanzables mediante los métodos de fabricación tradicionales, impulsando así la innovación en múltiples industrias de alta tecnología.
11. Servicios de personalización por Forgecise
Forgecise Ofrecemos soluciones integrales de personalización de polvos de superaleación, abarcando todo el espectro, desde formulaciones estándar de alta temperatura hasta superaleaciones de níquel de alto rendimiento específicas para cada cliente. Admitimos grados de superaleación convencionales, como Haynes 230, la serie Inconel y variantes de Hastelloy, con la capacidad de adaptar con precisión la composición química, la distribución del tamaño de partícula, la esfericidad, el contenido de oxígeno/nitrógeno y el coeficiente de expansión térmica para satisfacer sus requisitos industriales y de fabricación exactos. Nuestros polvos de superaleación están optimizados para procesos exigentes de fabricación aditiva, incluyendo: SLM y EBM, lo que garantiza una imprimibilidad uniforme, alta densidad, propiedades mecánicas superiores a altas temperaturas y un rendimiento fiable en sus componentes finales para los sectores aeroespacial, energético e industrial.
