¿Qué hace que las aleaciones de Inconel sean tan especiales?

Las aleaciones Inconel son uno de los metales más versátiles que existen. Sus aplicaciones abarcan una amplia gama de industrias gracias a su alto rendimiento y propiedades superiores.

Son una opción natural dentro de las industrias automotriz, aeroespacial, marina y de petróleo y gas, ya que están específicamente optimizados para soportar algunas de las condiciones de fabricación más exigentes.

¿Qué es exactamente lo que hace que las aleaciones de Inconel® sean tan especiales? Aquí está todo lo que necesitas saber sobre ellos.

Cómo se fabrican las aleaciones de Inconel

Si bien las aleaciones de Inconel varían ampliamente en su composición, todas están hechas de níquel y cromo como elementos principales. Estos metales especiales no deben confundirse con el acero inoxidable dúplex, el acero inoxidable austenítico o cualquier otro tipo de aleación de acero inoxidable. Aquí hay una breve descripción de los diferentes tipos de aleaciones de Inconel y sus respectivas composiciones.

INCONEL 600

Esta aleación de cromo-níquel es altamente resistente a una amplia gama de elementos corrosivos. No sucumbe a la oxidación general ni al agrietamiento por corrosión bajo tensión causado por iones de cloruro, incluso en condiciones de temperatura extrema.

INCONEL 601

Inconel 601 contiene níquel, cromo y aluminio. La adición de aluminio le otorga propiedades mecánicas excepcionales incluso en ambientes de alta temperatura.

INCONEL 625

Inconel 625 contiene níquel, cromo, molibdeno y niobio. La reacción entre el molibdeno y el niobio hace que la microestructura de la matriz de la aleación se endurezca, aumentando su resistencia general a la tracción. Es lo que hace que esta aleación a base de níquel sea extremadamente resistente a los elementos corrosivos comunes en condiciones adversas.

INCONEL 690

A diferencia de otras aleaciones metálicas de la familia, Inconel 690 está fabricado con alto contenido de cromo y níquel. El uso de cromo alto hace que esta variante particular de la aleación metálica sea altamente resistente a las condiciones corrosivas propias de los ambientes acuosos. Su alta resistencia a la corrosión también le permite soportar la sulfuración que ocurre en ambientes de alta temperatura.

INCONEL 718

La estructura y la respuesta de Inconel 718 son bastante diferentes de otros metales de la familia. Esta superaleación a base de níquel está hecha de níquel y cromo, junto con cantidades significativas de molibdeno, niobio y hierro. También contiene trazas de aluminio y titanio. Estos elementos de aleación combinados hacen que Inconel 718 sea bastante fuerte, flexible y resistente al agrietamiento posterior a la soldadura.

Aplicaciones para aleaciones de Inconel

Los fabricantes e ingenieros de diseño utilizan aleaciones de Inconel® en varias aplicaciones industriales que requieren materiales confiables y técnicamente superiores. El hecho de que ofrezcan una excepcional resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas los hace muy atractivos.

Es mejor reservar estas aleaciones para su uso en entornos donde otros materiales no resisten tan bien. Aquí hay una descripción general de algunas de las principales aplicaciones industriales que dependen de las aleaciones de Inconel.

INDUSTRIA AEROESPACIAL

Los componentes del motor a reacción están constantemente expuestos a alta presión y temperaturas elevadas. En consecuencia, los materiales utilizados en su construcción deben resistir estas condiciones manteniendo su resistencia e integridad.

Una superaleación a base de níquel es una opción natural para cualquier aplicación de alta temperatura. Ofrece resistencia a la corrosión, resistencia a la deformación por fluencia en entornos de alta tensión y bajas tasas de expansión incluso en condiciones de temperatura elevada. Inconel® 718 y 750, por ejemplo, se utiliza en la fabricación de sellos de turbinas, sujetadores y revestimientos de escape.

INDUSTRIA AUTOMOTRIZ

El motor de un automóvil es una delicada pieza de maquinaria. Genera una gran cantidad de calor, pero aún debe ser eficiente, liviano y confiable. Inconel 600, 601 y 625 tienen una amplia gama de aplicaciones, incluida la construcción de componentes críticos en vehículos de alto rendimiento. Además, a menudo se usa en dispositivos de seguridad pasiva como bolsas de aire, interruptores eléctricos, bombas de combustible, sensores, sistemas de encendido y acoplamientos de escape.

INDUSTRIA MARÍTIMA

Las aleaciones de Inconel están diseñadas para un alto rendimiento incluso en las condiciones más extremas, como las de la industria marina. Se construye una aleación de níquel para resistir las condiciones altamente corrosivas presentes en las plantas de procesamiento en alta mar que dependen del agua de mar como refrigerante.

Inconel 625 se usa popularmente en el revestimiento de cables de comunicación submarinos, motores de propulsión, palas de hélices, cables e incluso equipos de fondo de pozo.

Características de las aleaciones de Inconel

Una de las características más notables de la aleación de Inconel es su resistencia a la corrosión. También exhiben una notable resistencia a la oxidación y pueden soportar temperaturas elevadas, incluso en comparación con el acero inoxidable.

Cuando se expone a altas temperaturas, el Inconel forma una capa protectora de óxido pasivante en su superficie para protegerla de daños mayores. No solo es resistente al calor, sino que también conserva su fuerza en esas condiciones. Además, Inconel es resistente a la presión, lo que lo convierte en la opción ideal para aplicaciones extremas en varios campos.

Resistencia a altas temperaturas de las aleaciones de Inconel

La resistencia de una aleación de alta temperatura se desarrolla a través del endurecimiento por solución sólida y el endurecimiento por precipitación, o endurecimiento por envejecimiento. El tratamiento térmico utilizado depende de la superaleación específica.

Estas técnicas combinan níquel con cantidades variables de niobio para formar gamma doble prima (γ″). Este compuesto intermetálico crea diminutos cristales cúbicos que evitan la deformación por fluencia y el deslizamiento a altas temperaturas.

La formación de estos cristales continúa aumentando con el tiempo, especialmente después de 3 a 72 horas de exposición de la aleación a temperaturas de 850 °C (1560 °F) y más. Esta gruesa capa de óxido pasivante permite que el metal permanezca excepcionalmente fuerte en una amplia gama de temperaturas.

Aquí hay una descripción general de las características mecánicas de una hoja de Inconel 718 después de someterse a un tratamiento térmico de precipitación.

Límite elástico en su estado recocido (mín. con 0,2 % de compensación): 80 000 psi (550 MPa)

Resistencia máxima a la tracción (Min): 140,000 psi (965 MPa)

Alargamiento (Min): 30 (porcentaje en 2 pulg.)

Coeficiente de expansión térmica a 77 °F a 1400 °F: 8.9

Dada la alta resistencia de las superaleaciones, debe tener en cuenta algunas consideraciones críticas de la máquina al cortarlas. Su resistencia a altas temperaturas generalmente agrega calor adicional a la herramienta de corte y, por lo tanto, reduce su rendimiento. La incorporación de un inserto o revestimiento especial resistente al calor durante el mecanizado ayuda a que la máquina aguante mejor durante el proceso de corte.