AMS 5663 (Legierung 718): Spezifikationen, Wärmebehandlung, Zusammensetzung

AMS 5663 definiert den für die Luft- und Raumfahrt geeigneten Zustand von Nickel-Chrom-Legierung Legierung 718 wird in Form von Stangen, Schmiedestücken und Ringen geliefert, die lösungsgeglüht und ausscheidungsgealtert wurden, um den hochfesten, korrosionsbeständigen Zustand zu erreichen, der für kritische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, der Energieversorgung sowie der Öl- und Gasindustrie üblich ist. Praktisch ausgedrückt: Wenn eine Zeichnung oder eine Bestellung Folgendes verlangt AMS 5663Der Käufer erwartet Alloy 718 im ausscheidungsgehärteten (gealterten) Zustand mit der Zusammensetzung, der Wärmebehandlung, den mechanischen Eigenschaften und den Prüfanforderungen, die im AMS-Dokument beschrieben sind - d.h. eine gebrauchsfertige hochfeste Superlegierung mit hervorragender Kriechbeständigkeit und Hochtemperaturleistung.

Was ist das Material ams5663?

AMS 5663 ist eine Materialspezifikation für die Luft- und Raumfahrt, die Folgendes umfasst korrosions- und hitzebeständige Nickellegierung (Alloy 718) in Form von Stangen, Schmiedestücken, abbrennstumpfgeschweißten Ringen und Vormaterial für die weitere Schmiede- oder Ringproduktion. Der Wortlaut der AMS legt die zulässigen Zusammensetzungen, Schmelzverfahren, erforderlichen Wärmebehandlungszyklen, Mindestanforderungen an die mechanischen Eigenschaften, zulässige Produktformen und Inspektions-/Prüfanforderungen für Teile fest, die im gealterten (ausscheidungsgehärteten) Zustand geliefert werden. Lieferanten und Einkäufer verwenden AMS 5663, um eine gleichbleibende Leistung und Rückverfolgbarkeit für sicherheitskritische Teile zu gewährleisten.

Nomenklatur, Äquivalente und UNS-Bezeichnung

• Gebräuchliche Namen: Legierung 718, Inconel 718 (Handelsname), manchmal gesehen als Nickel 718.

• UNS-Bezeichnung: N07718 (die übliche UNS für Alloy 718).

• AMS-Beziehung: AMS 5662 bezeichnet im Allgemeinen die lösungsgeglühte Legierung 718 (geglühte/weiche Form), während AMS 5663 bezeichnet die lösungsbehandelt und ausscheidungsgehärtet (gealtert) Form einsatzbereit. Viele Werke und Händler führen sowohl AMS 5662 (weich) als auch AMS 5663 (gealtert) als separate Lagerzustände auf.

Chemische Zusammensetzung

Die von AMS 5663 geforderten Zusammensetzungsbereiche entsprechen der klassischen Chemie von Alloy 718: eine nickelhaltige Matrix, die durch Niob (Columbium), Titan und Aluminium verstärkt und durch Chrom und Molybdän unterstützt wird. Nachstehend finden Sie eine übersichtliche, dem Industriestandard entsprechende Zusammensetzungstabelle (ausgedrückt in Gewichtsprozent).

(Bei den Werten handelt es sich um die von AMS/Metalllieferanten und Datenblättern angegebenen Standardbereiche; die genauen Toleranzen sind dem offiziellen AMS-Dokument und den Datenblättern der Werke zu entnehmen).

Anmerkungen zur Zusammensetzung: Niob (Nb) und Titan sind die primären Ausscheidungshärtungselemente, die kohärente γ″- (Ni₃Nb) und γ′- (Ni₃(Al,Ti)) Ausscheidungen bilden; Aluminium und Titan fördern γ′; Nb (γ″) ist die dominierende Härtephase in 718. Eine übermäßige Delta-Phase (δ) oder intermetallische Laves (durch unsachgemäßes Schmelzen oder übermäßige lokale Segregation) können die Zähigkeit und Duktilität verringern. Diese mikrostrukturellen Phänomene sind von zentraler Bedeutung für die Kontrolle der Wärmebehandlung und der Schmiedeverfahren.

Wärmebehandlung, Mikrogefüge und Metallurgie

AMS 5663 erfordert eine Lösungsbehandlung gefolgt von einem kontrollierten Alterungszyklus (Ausfällung) um den endgültigen hochfesten Zustand zu erreichen. Eine übliche Wärmebehandlung (Industriepraxis für AMS 5663-Stäbe) ist:

• Lösung behandeln: ~1725-1775 °F (940-968 °C) - gemäß den AMS-Zyklusspezifikationen.

• Alterung: mehrstufige Alterung wie 1325 °F (718 °C) für 8 Stunden, Ofenabkühlung bei 100 °F/Std. auf 1150 °F (621 °C), 8 Stunden halten, dann Luftabkühlung - Dies führt zu der von AMS 5663 angestrebten γ″-Niederschlagsverteilung. Die genauen Temperaturen, Haltezeiten und Abkühlraten sind im AMS-Text vorgeschrieben und können bei bestimmten Produktformen oder besonderen Anforderungen variieren.

Mikrostruktur: die optimierte Alterung führt zu einer feinen Dispersion von γ″ (Ni₃Nb) und einige γ′-Phasen, die die Versetzungsbewegung behindern und der Legierung 718 ihre hohe Festigkeit bis zu mittelhohen Temperaturen verleihen. Eine übermäßige Alterung oder eine unsachgemäße thermische Vorgeschichte kann die Bildung von δ-Phasen (orthorhombische Ni₃Nb-Phasen) an den Korngrenzen begünstigen - dies ist in einigen Fällen für die Kornstabilisierung nützlich, aber nachteilig, wenn dadurch die Kriechfestigkeit oder Zähigkeit verringert wird. Die Schmelzpraxis (Vakuuminduktionsschmelzen oder Umschmelzen mit Verbrauchselektroden) und die Warmarbeits-/Schmiedepläne müssen Seigerungen und Einschlüsse kontrollieren, um die AMS-Prüfkriterien zu erfüllen.

Mechanische Eigenschaften

AMS 5663 legt die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von gealtertem Alloy 718 fest. Praktische, repräsentative Mindestwerte (Raumtemperatur) für vollständig gealtertes AMS 5663-Material liegen ungefähr in diesen Bereichen:

Die spezifischen Zahlen variieren je nach Produktform, Querschnitt und Prüfnorm; die Werke veröffentlichen garantierte Mindestwerte auf der Grundlage von AMS-Prüfgutscheinen und größenangepassten Tabellen. Genaue Angaben zu den garantierten Mindestwerten für einen bestimmten Durchmesser oder ein bestimmtes Schmiedestück finden Sie im AMS-Text und in den Prüfbescheinigungen der Lieferanten.

Verhalten bei hohen Temperaturen: Die Legierung 718 behält ihre beträchtliche Festigkeit bis ~650-700 °C (1200-1300 °F) bei und weist im Vergleich zu vielen anderen Nickellegierungen im gleichen Temperaturbereich eine ausgezeichnete Kriechbruchbeständigkeit auf. Aus diesem Grund wird AMS 5663 718 für rotierende und statische Strukturteile bevorzugt, die im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden.

Überlegungen zur Herstellung, Bearbeitung und Verbindung

Bearbeitbarkeit: Die gealterte Legierung 718 (Zustand AMS 5663) ist viel härter und härtet schneller aus als die geglühte Legierung 718 (AMS 5662). Bei komplexen Bearbeitungen ist es üblich, die meisten Merkmale in der lösungsbehandelt (weich) nach der Endbearbeitung den Alterungszyklus nach AMS 5663 durchführen, um die endgültigen Abmessungen und Eigenschaften zu erreichen. Wird die Bearbeitung im gealterten Zustand durchgeführt, sind scharfe Hartmetallwerkzeuge, reduzierte Schnitttiefen und kontrollierte Vorschübe zu verwenden, um die Kaltverfestigung zu steuern.

Schweißen und Fügen: Die Legierung 718 ist im Allgemeinen mit den üblichen Verfahren (WIG/GTAW, Elektronenstrahl, Laser) schweißbar und spricht gut auf Wärmebehandlungen nach dem Schweißen an, aber die geschweißten Zonen müssen sorgfältig behandelt werden, um Seigerungen und Risse zu vermeiden. Bei ausscheidungsgehärteten Güten kann das Schweißen im vollständig gealterten Zustand zu erweichten Schweißzonen führen; je nach Konstruktionsabsicht kann eine Lösung und Alterung nach dem Schweißen erforderlich sein.

Umformen und Schmieden: Warmumformung bei den empfohlenen Schmiedetemperaturen und kontrollierte Abkühlung sind wichtig, um übermäßige Ausscheidungen vor der endgültigen Lösung/Alterung zu vermeiden. Die AMS spezifiziert akzeptable Formen und spezielle Anforderungen für abbrenngeschweißte Ringe und Schmiedestücke.

Korrosion, Oxidationsbeständigkeit und Einsatzgrenzen

Die Legierung 718 ist nicht die oxidationsbeständigste Nickellegierung (z. B. im Vergleich zu Legierung 625 oder 600 bei extremen Temperaturen), weist aber ausgezeichnete allgemeine Korrosionsbeständigkeit und gute Oxidationsbeständigkeit bis zu mäßig hohen Temperaturen aufgrund des Chromgehalts und der stabilen Oxidbildung. Aufgrund seiner Festigkeit und Kriechbeständigkeit bei mittelhohen Temperaturen (≈ 600-700 °C) eignet er sich sehr gut für rotierende Wellen, Turbinenscheiben, Federn, Befestigungselemente und Unterwasserkomponenten, bei denen kombinierte mechanische und Umweltanforderungen bestehen. Für extrem oxidierende oder aufkohlende Umgebungen können andere Nickellegierungen vorzuziehen sein.

Typische Anwendungen und Industriezweige

AMS 5663 Alloy 718 wird häufig verwendet, wenn eine Kombination aus hoher statischer und zyklischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist:

• Luft- und RaumfahrtTurbinenscheiben, Wellen, Motorlager, Hochtemperatur-Befestigungselemente und Komponenten für den Gasweg.

• Öl und GasHochdruckventile, Komponenten von Bohrlochwerkzeugen, Verbindungsstücke, bei denen hohe Festigkeit und Sulfid-Spannungsrissbeständigkeit (SSC) entscheidend sind.

• StromerzeugungDampfturbinenkomponenten, Wärmetauscher in bestimmten Temperaturbereichen.

• Kernenergie und IndustrieFedern, Befestigungselemente, Rotoren und Strukturelemente, die aggressiven oder erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind.

In diesen Sektoren ist AMS 5663 vorgeschrieben, um wiederholbare Leistungen, Rückverfolgbarkeit und Lieferantenverantwortung zu gewährleisten.

Qualitätskontrolle, Tests, Rückverfolgbarkeit und Einkaufszettel

Typische Tests und Dokumentationen, die von AMS 5663 verlangt werden, umfassen:

• Chemische Analyse (Wärme/Zertifikatsebene).

• Mechanische Tests (Zug, Streckung, Dehnung) an repräsentativen Proben.

• Härteprüfungen.

• Mikrostrukturelle Ätzung und Einschluss-/Seigerungskontrollen, wo angegeben.

• Dokumentation der Schmelzpraxis (VIM/VAR oder Umschmelzzyklen mit Verbrauchselektroden) und zerstörungsfreie Prüfung, falls gewünscht.

Tipps für den Einkauf:

• Immer angeben AMS 5663 auf der Bestellung zu vermerken, wenn der Käufer den gealterten, gebrauchsfertigen Zustand verlangt, und die erforderlichen Prüfberichte, besondere Wärmebehandlungen oder Nachbehandlungen beizufügen.

• Für kritische rotierende oder sicherheitsrelevante Teile sind eine Dokumentation der Werksschmelze und die Rückverfolgbarkeit zu einer einzigen Schmelze/Heizung erforderlich.

• Wenn nach dem Alterungszyklus enge Maßtoleranzen erforderlich sind, sollten Sie Bearbeitungszugaben angeben oder das Walzwerk bitten, in AMS 5662 (solutionized) zu liefern, wobei der Käufer die endgültige Alterung kontrolliert.

Beschaffung, Lagerformen und gängige Größen

Die Lieferanten haben in der Regel AMS 5663 auf Lager:

• Rundstangen/Stäbe (mehrere Durchmesser),

• Schmiedeteile (Ringschmiedestücke bis zum zulässigen Querschnitt),

• Flash-geschweißte Ringe und Aktie für weitere Schmiedearbeiten.
  Typische Durchmesser variieren je nach Werk; die meisten Händler führen sowohl AMS 5662- als auch AMS 5663-Stäbe auf. DFARS-, NACE- oder andere Beschaffungsklauseln können je nach Endverwendung beigefügt sein (Einhaltung der Vorschriften für Öl- und Gasmaterialien usw.). Verlangen Sie immer die Spezifikationserklärung und das Prüfzertifikat des Verkäufers, die sich auf AMS 5663 beziehen.

Vergleichende Anmerkungen (AMS 5662 vs. AMS 5663; andere Spezifikationen)

• AMS 5662 - Legierung 718 lösungsbehandelt (weich) Zustand (gemeinhin als geglüht bezeichnet), leichter zu bearbeiten/zu formen.

• AMS 5663 - Legierung 718 lösungsbehandelt und gealtert (ausscheidungsgehärteter) Zustand, höhere Festigkeit und Härte, Lieferung als fertiges Material für den Einsatz.

Andere Normen und Bezeichnungen (API, ASTM, kommerzielle Werksspezifikationen) können auf 718-Zusammensetzungen oder -Zustände verweisen, aber wenn Rückverfolgbarkeit auf Luft- und Raumfahrtebene und Kontrolle der Wärmebehandlung erforderlich sind, bleibt AMS 5663 die kanonische Spezifikation für den gealterten Zustand.

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist AMS 5663?
   AMS 5663 ist die SAE Aerospace Material Specification, die die Zusammensetzung, die Produktformen und die Bedingungen für die Wärmebehandlung (Lösung und Ausscheidung) von Alloy 718 in Form von Stangen, Schmiedestücken und Ringen vorschreibt.

2. Ist AMS 5663 dasselbe wie Inconel 718?
   AMS 5663 spezifiziert Alloy 718 in der im Alter von Zustand - ja, er bezieht sich auf Inconel/Alloy 718, aber speziell in der ausscheidungsgehärteten Form.

3. Was sind typische mechanische Eigenschaften für AMS 5663?
   Vollständig gealterter AMS 5663 718 weist im Allgemeinen Zugfestigkeiten im Bereich von ~1200-1300 MPa und Streckgrenzen nahe oder über 1000 MPa auf, je nach Querschnittsgröße. Überprüfen Sie den AMS-Text und die Zertifikate der Lieferanten auf garantierte Mindestwerte.

4. Warum sollte man AMS 5663 anstelle von geglühtem 718 kaufen?
   Der Kauf von AMS 5663 spart Zeit: Das Material wird bereits auf die spezifizierten mechanischen Eigenschaften gealtert geliefert und ist bereit für den Service oder die Endbearbeitung, so dass der Käufer keinen kontrollierten Alterungszyklus durchführen muss.

5. Kann AMS 5663 geschweißt werden?
   Ja, die Legierung 718 ist schweißbar, aber die Schweißstrategien und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen sollten so geplant werden, dass erweichte Schweißzonen vermieden werden und die mechanische Integrität erhalten bleibt.

6. In welchen Branchen wird AMS 5663 718 am häufigsten verwendet?
   Luft- und Raumfahrt, Öl und Gas, Energieerzeugung und Schwerindustrie, wo kombinierte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen erforderlich sind.

7. Was ist der Unterschied zwischen AMS 5662 und AMS 5663?
   AMS 5662 ist der lösungsbehandelte (weiche) Zustand; AMS 5663 ist der lösungsbehandelte und niederschlagsgealtert (harte) Bedingung.

8. Wie kontrolliert AMS 5663 das Mikrogefüge?
   AMS spezifiziert die Schmelzpraxis, die Lösungsbehandlung und die Alterungszyklen, um die gewünschte γ″/γ′-Ausscheidungsverteilung zu erreichen und schädliche Phasen (Laves, δ) und Seigerungen zu begrenzen.

9. Gibt es bei AMS 5663-Lieferungen Standardprüfzeugnisse?
   Ja - chemische Analysen, Berichte über mechanische Prüfungen, Wärme-/Schmelzkennzeichnung und alle angeforderten NDE- oder Sonderprüfungen sollten AMS 5663-Sendungen gemäß der Spezifikation des Käufers begleiten.

10. Wo kann ich das offizielle Dokument AMS 5663 erhalten?
    Der SAE International Standards Store veröffentlicht die AMS 5663; autorisierte Händler und Normenbibliotheken stellen die vollständige Spezifikation zur Verfügung (Kauf oder institutioneller Zugang kann erforderlich sein).

Praktische Checkliste für die Beschaffung

• Geben Sie an. AMS 5663 auf der Bestellung, wenn gealterte Alloy 718 benötigt wird.

• Verlangen Sie vollständige Materialprüfberichte (MTRs) mit einer Verknüpfung der Wärmenummer.

• Geben Sie etwaige zusätzliche Klauseln an (NACE MR0175, DFARS, QA-Ablaufpläne des Kunden).

• Wenn nach der Alterung enge Abmessungen erforderlich sind, vereinbaren Sie Bearbeitungszugaben oder verlangen Sie eine lösungsorientierte Lieferung (AMS 5662) und eine vom Käufer durchgeführte Alterung.

• Bestätigen Sie die Schmelzpraxis (VIM/VAR oder Umschmelzen von Verbrauchselektroden) je nach Kritikalität der Anwendung.

Schlussbemerkungen

AMS 5663 ist nach wie vor die maßgebliche Luft- und Raumfahrtspezifikation für Ausscheidungsgehärtete Legierung 718 Stangen und Schmiedestücke. Sie bündelt Chemie, Schmelzverfahren, Wärmebehandlung, Prüfmethoden und Lieferbedingungen in einer einzigen Lieferanten-/Käufervereinbarung, damit kritische rotierende und Hochtemperaturkomponenten im Einsatz zuverlässig funktionieren. Betrachten Sie AMS 5663 bei der Spezifikation oder Bestellung sowohl als metallurgisches als auch als Qualitätssicherungsdokument: Die Details in der Spezifikation steuern, wie die Legierung geschmolzen, behandelt, geprüft und zertifiziert wird.

Maßgebliche Referenzen

• SAE AMS 5663 - Nickel-Legierung, korrosions- und hitzebeständig, Stangen, Schmiedestücke und Ringe (SAE International)
• SAE AMS 5663P (PDF) - Volltext (PDF-Kopie der Norm für technische Referenz)
• Inconel - Wikipedia (Übersicht über die Inconel-Familie und Alloy 718 / N07718)
• Righton-Blackburns - Datenblatt AMS 5663 Alloy 718 (Zusammensetzung und Spezifikationshinweise)