AMS 5663 (Aleación 718): Especificaciones, tratamiento térmico, composición

AMS 5663 define la condición de grado aeroespacial de Aleación de níquel-cromo Aleación 718 se suministra en barras, piezas forjadas y anillos que han sido tratados por disolución y envejecidos por precipitación para producir el estado de alta resistencia a la corrosión especificado habitualmente en componentes críticos aeroespaciales, de energía y de petróleo y gas. En la práctica: cuando un plano o una orden de compra exige AMS 5663El comprador espera la aleación 718 en estado endurecido por precipitación (envejecido) con la composición, el tratamiento térmico, las propiedades mecánicas y los requisitos de ensayo descritos en el documento AMS, es decir, una superaleación de alta resistencia lista para su uso con una resistencia superior a la fluencia y un rendimiento a temperaturas elevadas.

¿Qué es el material ams5663?

AMS 5663 es una especificación de materiales aeroespaciales que cubre aleación de níquel resistente a la corrosión y al calor (aleación 718) en forma de barras, piezas forjadas, anillos soldados por chispa y material en bruto destinado a su posterior forja o a la producción de anillos. La redacción de la AMS establece las composiciones permitidas, las prácticas de fusión, los ciclos de tratamiento térmico requeridos, los mínimos de propiedades mecánicas, las formas de producto permitidas y los requisitos de inspección y ensayo para los artículos suministrados en estado envejecido (endurecido por precipitación). Los proveedores y compradores utilizan la norma AMS 5663 para garantizar un rendimiento y una trazabilidad uniformes de las piezas críticas para la seguridad.

Nomenclatura, equivalencias y designación UNS

• Nombres comunes: Aleación 718, Inconel 718 (nombre comercial), a veces visto como Níquel 718.

• Designación UNS: N07718 (el UNS común para la aleación 718).

• Relación AMS: AMS 5662 designa comúnmente la aleación 718 tratada en solución (forma recocida/blanda), mientras que AMS 5663 denota el tratado por disolución y endurecido por precipitación (envejecido) forma lista para el servicio. Muchas fábricas y distribuidores listarán tanto el AMS 5662 (blando) como el AMS 5663 (envejecido) como condiciones de stock separadas.

Composición química

Los rangos de composición exigidos por AMS 5663 se ajustan a la química clásica de la aleación 718: una matriz rica en níquel reforzada por niobio (columbio), titanio, aluminio y apoyada por cromo y molibdeno. A continuación se muestra una tabla de composición concisa y estándar del sector (expresada como porcentaje en peso).

(Los valores son rangos estándar de la industria citados por AMS/proveedores de metales y hojas de datos; consulte el documento oficial de AMS y las hojas de datos de los laminadores para conocer las tolerancias exactas).

Notas sobre la composición: El niobio (Nb) y el titanio son los principales elementos endurecedores por precipitación que forman precipitados coherentes γ″ (Ni₃Nb) y γ′ (Ni₃(Al,Ti)); el aluminio y el titanio favorecen la γ′; el Nb (γ″) es la fase endurecedora dominante en el 718. Un exceso de fase delta (δ) o de intermetálicos Laves (por fusión inadecuada o segregación local excesiva) puede reducir la tenacidad y la ductilidad. Estos fenómenos microestructurales son fundamentales para los controles del tratamiento térmico y las prácticas de forja.

Tratamiento térmico, microestructura y metalurgia

AMS 5663 requiere un tratamiento en solución seguido de un ciclo de envejecimiento controlado (precipitación). para producir la condición final de alta resistencia. Un tratamiento térmico comúnmente referenciado (práctica industrial para barras AMS 5663) es:

• Trata la solución: ~1725-1775 °F (940-968 °C) - según las especificaciones del ciclo AMS.

• Envejecimiento: envejecimiento en varios pasos como 1325 °F (718 °C) durante 8 horas, enfriar en horno a 100 °F/h hasta 1150 °F (621 °C), mantener 8 horas, luego enfriar al aire - esto produce la distribución de precipitación γ″ objetivo de AMS 5663. Las temperaturas exactas, los tiempos de mantenimiento y las velocidades de enfriamiento se prescriben en el texto de la AMS y pueden variar para formas de producto específicas o requisitos especiales.

Microestructura: el envejecimiento optimizado produce una fina dispersión de γ″ (Ni₃Nb) y algunos γ′ que obstruyen el movimiento de dislocación y confieren a la aleación 718 su alta resistencia hasta temperaturas intermedias altas. Un envejecimiento excesivo o una historia térmica inadecuada pueden favorecer la formación de la fase δ (Ni₃Nb ortorrómbica) en los límites de grano, útil para la estabilización del grano en algunos contextos, pero perjudicial si reduce la resistencia a la fluencia o la tenacidad. Las prácticas de fusión (fusión por inducción en vacío o refundición con electrodo consumible) y los programas de trabajo en caliente/forja deben controlar la segregación y las inclusiones para cumplir los criterios de ensayo AMS.

Propiedades mecánicas

AMS 5663 establece los requisitos de propiedades mecánicas apropiados para la aleación 718 envejecida. Los mínimos representativos prácticos (temperatura ambiente) para el material AMS 5663 totalmente envejecido se encuentran aproximadamente en estos rangos:

Las cifras concretas varían según la forma del producto, la sección transversal y la norma de ensayo; las fábricas publican mínimos garantizados basados en cupones de ensayo AMS y tablas ajustadas por tamaño. Para una mayor precisión sobre los mínimos garantizados para un diámetro o forja determinados, consulte el texto de la AMS y los certificados de ensayo del proveedor.

Comportamiento a altas temperaturas: La aleación 718 conserva una resistencia significativa hasta ~650-700 °C (1200-1300 °F) y presenta una excelente resistencia a la rotura por fluencia en relación con muchas otras aleaciones de níquel en la misma banda de temperatura, razón por la cual se prefiere la aleación AMS 5663 718 para piezas estructurales giratorias y estáticas que funcionan en servicio a temperaturas elevadas.

Consideraciones sobre fabricación, mecanizado y unión

Maquinabilidad: La aleación 718 envejecida (condición AMS 5663) es mucho más dura y se endurece rápidamente en comparación con la 718 recocida (AMS 5662). Para mecanizados complejos es habitual mecanizar la mayoría de las características en el tratado en solución (blando) Después del mecanizado final, realizar el ciclo de envejecimiento AMS 5663 para conseguir las dimensiones y propiedades finales. Si el mecanizado se realiza en el estado envejecido, utilice herramientas de metal duro afiladas, profundidad de corte reducida y avances controlados para controlar el endurecimiento por deformación.

Soldadura y unión: La aleación 718 es generalmente soldable con los métodos habituales (TIG/GTAW, haz de electrones, láser) y responde bien a los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura, pero las zonas soldadas requieren atención para evitar la segregación y el agrietamiento. En las calidades reforzadas por precipitación, la soldadura en estado totalmente envejecido puede crear zonas de soldadura reblandecidas; en función de la intención del diseño, puede ser necesaria una solución y un envejecimiento posteriores a la soldadura.

Conformado y forjado: El trabajo en caliente a las temperaturas de forja recomendadas y el enfriamiento controlado son esenciales para evitar una precipitación excesiva antes de la solución/envejecimiento final. La AMS especifica las formas aceptables y cualquier requisito especial para anillos y piezas forjadas soldados por chispa.

Corrosión, resistencia a la oxidación y límites de servicio

La aleación 718 no es la aleación de níquel más resistente a la oxidación (en comparación con, por ejemplo, la aleación 625 o 600 a temperaturas extremas) pero presenta excelente resistencia general a la corrosión y una buena resistencia a la oxidación hasta temperaturas moderadamente altas gracias al contenido de cromo y a la formación estable de óxido. Su retención de la fuerza y su resistencia a la fluencia a temperaturas intermedias altas (≈ 600-700 °C) lo hacen muy adecuado para ejes giratorios, discos de turbinas, muelles, elementos de fijación y componentes submarinos en los que existen exigencias mecánicas y medioambientales combinadas. Para entornos extremadamente oxidantes o carburantes, pueden ser preferibles otras aleaciones de níquel.

Aplicaciones típicas y sectores industriales

La aleación 718 AMS 5663 se utiliza ampliamente cuando se requiere una combinación de alta resistencia estática y cíclica y resistencia a la corrosión:

• Aeroespacial: discos de turbina, ejes, soportes de motor, elementos de fijación para altas temperaturas y componentes del recorrido del gas.

• Petróleo y gasVálvulas de alta presión, componentes de herramientas de fondo de pozo, conectores en los que la alta resistencia y la resistencia al agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC) son críticas.

• Generación de energíacomponentes de turbinas de vapor, intercambiadores de calor en determinadas franjas de temperatura.

• Nuclear e industrialresortes, fijaciones, rotores y elementos estructurales en servicio agresivo o a temperaturas elevadas.

Estos sectores especifican AMS 5663 para garantizar un rendimiento repetible, la trazabilidad y la responsabilidad del proveedor.

Control de calidad, pruebas, trazabilidad y notas de compra

Las pruebas y la documentación típicas exigidas por AMS 5663 incluyen:

• Análisis químico (nivel de calor/certificado).

• Ensayos mecánicos (tracción, fluencia, alargamiento) en cupones representativos.

• Comprobaciones de dureza.

• Grabado microestructural y controles de inclusión/segregación cuando se especifique.

• Documentación de prácticas de fusión (VIM/VAR o ciclos de refundición de consumibles-electrodos) y ensayos no destructivos si se solicitan.

Consejos de compra:

• Especifique siempre AMS 5663 en el pedido cuando el comprador exija el estado envejecido y listo para el uso e incluya los informes de pruebas, tratamientos térmicos especiales u operaciones secundarias requeridos.

• En el caso de piezas giratorias o de seguridad críticas, se requiere documentación sobre la fusión en el laminador y trazabilidad a una única fusión/calentamiento.

• Si se necesitan tolerancias dimensionales estrictas después del ciclo de envejecimiento, considere especificar tolerancias de mecanizado o pedir al laminador que suministre en AMS 5662 (solucionado) con control del comprador del envejecimiento final.

Adquisición, formas y tamaños comunes

Los proveedores suelen almacenar material AMS 5663 en:

• Barras redondas (múltiples diámetros),

• Piezas forjadas (anillos forjados hasta la sección transversal permitida),

• Anillos soldados y stock para seguir forjando.
  Los diámetros típicos varían según el laminador; la mayoría de los distribuidores ofrecen barras AMS 5662 y AMS 5663. Dependiendo del uso final (conformidad de materiales para petróleo y gas, etc.), pueden incluirse cláusulas DFARS, NACE u otras cláusulas de adquisición. Solicite siempre al vendedor la declaración de especificaciones y el certificado de ensayo con referencia a AMS 5663.

Notas comparativas (AMS 5662 frente a AMS 5663; otras especificaciones)

• AMS 5662 - Aleación 718 solución tratada (blanda) (comúnmente llamado recocido), más fácil de mecanizar/formar.

• AMS 5663 - Aleación 718 solución tratada y envejecida (endurecido por precipitación), mayor resistencia y dureza, suministrado como material acabado para el servicio.

Otras normas y designaciones (API, ASTM, especificaciones comerciales de laminación) pueden hacer referencia a composiciones o condiciones 718, pero cuando se requiere trazabilidad a nivel aeroespacial y control del tratamiento térmico, AMS 5663 sigue siendo la especificación canónica para el estado envejecido.

Preguntas más frecuentes

1. ¿Qué es la AMS 5663?
   AMS 5663 es la Especificación de Materiales Aeroespaciales SAE que prescribe la composición, las formas del producto y la condición de tratamiento térmico de solución + precipitación (envejecimiento) para la Aleación 718 suministrada como barras, piezas forjadas y anillos.

2. ¿Es AMS 5663 lo mismo que Inconel 718?
   AMS 5663 especifica la aleación 718 en el envejecido condición - sí, se refiere a Inconel/Alloy 718 pero específicamente en la forma endurecida por precipitación.

3. ¿Cuáles son las propiedades mecánicas típicas de AMS 5663?
   El AMS 5663 718 completamente envejecido suele mostrar resistencias a la tracción del orden de ~1200-1300 MPa y límites elásticos cercanos o superiores a 1000 MPa, dependiendo del tamaño de la sección. Consulte el texto de la AMS y los certificados del proveedor para conocer los mínimos garantizados.

4. ¿Por qué comprar material AMS 5663 en lugar de recocido 718?
   La compra de AMS 5663 ahorra tiempo: el material llega ya envejecido a las propiedades mecánicas especificadas y está listo para el servicio o el mecanizado final, eliminando la necesidad del comprador de realizar un ciclo de envejecimiento controlado.

5. ¿Se puede soldar AMS 5663?
   Sí; la aleación 718 es soldable, pero deben planificarse las estrategias de soldadura y el tratamiento térmico posterior para gestionar las zonas de soldadura reblandecidas y mantener la integridad mecánica.

6. ¿Qué industrias utilizan más la norma AMS 5663 718?
   Sector aeroespacial, petróleo y gas, generación de energía y sectores industriales pesados en los que se requiere una combinación de fuerza y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas.

7. ¿Cuál es la diferencia entre AMS 5662 y AMS 5663?
   AMS 5662 es la condición tratada con solución (blanda); AMS 5663 es la condición tratada con solución y envejecido por precipitación condición (dura).

8. ¿Cómo controla la AMS 5663 la microestructura?
   La AMS especifica la práctica de fusión, el tratamiento en solución y los ciclos de envejecimiento para producir la distribución de precipitados γ″/γ′ deseada y limitar las fases perjudiciales (Laves, δ) y la segregación.

9. ¿Existen certificados de ensayo estándar con las entregas de AMS 5663?
   Sí, los envíos AMS 5663 deben ir acompañados de análisis químicos, informes de pruebas mecánicas, identificación de calor/fusión y cualquier prueba especial o NDE solicitada según la especificación del comprador.

10. ¿Dónde puedo obtener el documento oficial AMS 5663?
    La tienda de normas internacionales SAE publica la AMS 5663; los distribuidores autorizados y las bibliotecas de normas proporcionan la especificación completa (puede ser necesaria la compra o el acceso institucional).

Lista de control práctica

• Especifique AMS 5663 en el pedido si se requiere aleación 718 envejecida.

• Exigir informes completos de ensayos de materiales (MTR) con vinculación del número de colada.

• Indique cualquier cláusula adicional (NACE MR0175, DFARS, flujos de control de calidad del cliente).

• Si se requieren dimensiones ajustadas después del envejecimiento, acuerde concesiones de mecanizado o solicite suministro solucionado (AMS 5662) y envejecimiento realizado por el comprador.

• Confirmar la práctica de fusión (VIM/VAR o refundición de electrodos consumibles) según la criticidad de la aplicación.

Observaciones finales

AMS 5663 sigue siendo la especificación aeroespacial autorizada para Aleación 718 endurecida por precipitación barras y piezas forjadas. Agrupa la química, las prácticas de fundición, el tratamiento térmico, los métodos de ensayo y las condiciones de entrega en un único acuerdo entre proveedor y comprador para que los componentes críticos giratorios y de alta temperatura funcionen de forma fiable sobre el terreno. A la hora de especificar o hacer un pedido, considere la norma AMS 5663 como un documento tanto metalúrgico como de garantía de calidad: los detalles de la especificación controlan cómo se funde, trata, prueba y certifica la aleación.

Referencias autorizadas

• SAE AMS 5663 - Aleación de níquel, resistente a la corrosión y al calor, barras, piezas forjadas y anillos (SAE International)
• SAE AMS 5663P (PDF) - Texto completo (copia en PDF de las normas para referencia técnica)
• Inconel - Wikipedia (visión general de la familia Inconel y de la aleación 718 / N07718)
• Righton-Blackburns - AMS 5663 Ficha técnica de la aleación 718 (composición y notas de especificación)