Inconel 718 barra redonda es una aleación de níquel-cromo reforzada por precipitación (UNS N07718) que combina una excepcional resistencia a la tracción y a la fluencia desde temperaturas criogénicas de hasta aproximadamente 704°C (1300°F), una muy buena resistencia a la corrosión y una soldabilidad fiable, lo que la convierte en una de las barras de superaleación más utilizadas para piezas giratorias aeroespaciales, elementos de fijación, componentes de petróleo y gas y equipos industriales de alta temperatura. Cuando se suministra tratada en solución o envejecida y procesada según las especificaciones AMS/industriales, la barra redonda 718 ofrece un equilibrio rentable de resistencia, tenacidad y fabricabilidad para aplicaciones estructurales críticas.

1. Qué es el Inconel 718

Inconel 718 es una aleación a base de níquel, hierro y cromo reforzada principalmente por la precipitación de fases intermetálicas denominadas γ′ (Ni3(Al,Ti)) y γ″ (Ni3Nb). Se desarrolló para proporcionar un alto límite elástico y resistencia a la tracción con buena ductilidad y tenacidad a la fractura, junto con resistencia a la oxidación y la corrosión a temperaturas elevadas. La aleación es amagnética en muchas condiciones y se suministra como barra redonda en tamaños que van desde diámetros pequeños hasta gotas de varias pulgadas, según el productor y la especificación. Las condiciones típicas de suministro de la barra son recocido/tratado por disolución (blando) o endurecido por envejecimiento (para aumentar la resistencia).

2. Composición química y microestructura

Composición química típica (rangos nominales, porcentaje en peso)

La tabla siguiente presenta las ventanas de composición comúnmente referenciadas utilizadas para los redondos de fabricación de Aleación 718. Las fichas técnicas o las hojas de especificaciones de cada laminador (AMS/ASTM) proporcionan los límites exactos; utilícelos para la adquisición o el diseño.

Nota: algunos proveedores indican límites combinados de Nb+Ta; el control de trazas de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno es importante para el rendimiento a alta temperatura y la soldabilidad. Consulte las hojas de datos del fabricante para conocer la composición exacta por lote térmico.

Fases microestructurales y su función

• Matriz: fase γ cúbica centrada en la cara (FCC) formada por solución Ni-Fe-Cr.

• Fortalecimiento de los precipitados:

  • γ″ (Ni3Nb) - precipitado coherente en forma de disco; principal contribuyente al límite elástico y a la resistencia a la fluencia en el 718.

  • γ′ (Ni3(Al,Ti)) - contribuye a la resistencia y estabilidad general a temperaturas elevadas.

• Carburos y fases µ/δ: pueden aparecer dependiendo del procesado; un tratamiento térmico cuidadoso controla la fase δ para estabilizar la estructura del grano y evitar la fragilización. Los cambios en estas fases influyen mucho en la tenacidad y la vida de fluencia.

3. Propiedades mecánicas y físicas

A continuación se indican las propiedades mecánicas típicas de la barra redonda de Inconel 718 en las condiciones habituales de suministro. Los valores varían según el diámetro de la barra, el tratamiento térmico y la especificación.

Propiedades mecánicas típicas a temperatura ambiente (representativas)

Las curvas de propiedades reales dependen del ciclo de envejecimiento, del tamaño del grano y de cualquier trabajo en frío. Al especificar elementos de fijación o piezas giratorias críticas, solicite al laminador informes de ensayos mecánicos específicos.

Propiedades físicas y térmicas

Los diseñadores deben tener en cuenta la dilatación térmica y la baja conductividad térmica al especificar ajustes de interferencia o uniones soldadas.

4. Tratamiento térmico, ciclos de envejecimiento y mecanismos de refuerzo

El rendimiento de la barra redonda 718 depende en gran medida del tratamiento térmico de disolución y envejecimiento. La secuencia de endurecimiento por precipitación en dos etapas produce precipitados γ″ y γ′; el control del tiempo y la temperatura produce el equilibrio deseado de resistencia y tenacidad.

Ciclos típicos de tratamiento térmico de las barras

Las temperaturas exactas, los tiempos de permanencia y las velocidades de enfriamiento deben seguir la especificación elegida o el procedimiento certificado del laminador. Las desviaciones modificarán la dureza, el rendimiento y la vida de fluencia.

Notas metalúrgicas

• γ″ es la fase de endurecimiento dominante en el 718; el envejecimiento excesivo o la exposición prolongada a determinadas temperaturas pueden transformar γ″ en δ u otras fases, lo que reduce la ductilidad y la tenacidad.

• El control de la fase δ se utiliza intencionadamente en las piezas forjadas para controlar el tamaño del grano antes del envejecimiento final.

• En el caso de las piezas forjadas y las barras de gran sección, el tamaño de la sección influye en el tiempo de retención; las barras más gruesas requieren retenciones más largas para obtener propiedades uniformes.

5. Normas, especificaciones y formularios de productos

Al adquirir barras redondas de Inconel 718, la especificación correcta garantiza la trazabilidad del material y los límites mecánicos y químicos adecuados.

Especificaciones comunes y normas de producto

• UNS N07718 - designación universal para la aleación 718.

• AMS 5662 - especificación para formas forjadas de la aleación 718 en la condición tratada en solución y ciertos controles añadidos para el sector aeroespacial.

• AMS 5663 - Especificación de barras y alambrones templados por envejecimiento/precipitación.

• ASTM B637: norma para el níquel y las aleaciones de níquel-hierro, incluidas algunas formas de suministro (consulte los listados actuales de ASTM para conocer las formas de productos específicos).

• Las hojas de datos de los productos de laminación (por ejemplo, Special Metals, Carpenter Technology, ATI) incluyen el trabajo en frío recomendado, las tolerancias de mecanizado y las propiedades garantizadas.

Formas típicas de los productos

• Barra redonda estirada en frío (diámetros pequeños)

• Barra laminada en caliente o forjada (diámetros mayores)

• Barras recocidas/tratadas con solución para mecanizado (facilidad de corte)

• Barras preenvejecidas para componentes acabados (reduce el tratamiento térmico posterior al mecanizado)

• Barra rectificada de precisión para tolerancias estrechas y concentricidad

Sea explícito en la orden de compra: especifique la aleación, el número UNS/AMS/ASTM, el diámetro de la barra y la clase de tolerancia, la condición de suministro (tratada en solución o envejecida), los ensayos mecánicos y END requeridos, y cualquier práctica de fusión (VIM, VAR) cuando lo requieran las aplicaciones críticas.

6. Prácticas de fabricación, producción y laminación de barras redondas

Entender cómo se fabrican las barras ayuda a explicar los plazos de entrega, los costes y dónde surge la variabilidad.

Rutas típicas de fusión y refinado

• Fusión por inducción en vacío (VIM) seguida de refundición por arco en vacío (VAR) o refundición por electroescoria (ESR) para material aeroespacial crítico. Estos procesos mejoran la limpieza y el control de la segregación.

• Colada continua con homogeneización controlada para barras de productos básicos.

• Trefilado en frío y enderezado para conseguir las tolerancias y el acabado superficial de las barras de precisión.

Forja y laminado

• Las barras pueden forjarse o trabajarse en caliente a temperaturas controladas para refinar la estructura del grano y aumentar la tenacidad. El control del procesamiento termomecánico influye en la vida útil final y la resistencia a la fatiga.

Tamaños y tolerancias de las existencias

• Muchas fábricas almacenan barras redondas 718 de diámetros que van desde los pequeños tamaños métricos hasta diámetros de 12 pulgadas o mayores por encargo especial. Las tolerancias dependen de si se requiere barra bruta, rectificada o de precisión. Las tablas de existencias varían; consulte los catálogos de los proveedores para conocer los diámetros disponibles y los plazos de entrega.

7. Orientación sobre mecanizado, fabricación y soldadura

El Inconel 718 es más fácil de mecanizar en estado recocido/solución y se vuelve más difícil tras el envejecimiento, cuando aumentan la resistencia y la dureza. Un utillaje y unos parámetros de proceso adecuados garantizan la productividad y la calidad de las piezas.

Consejos de mecanizado

• Mecanizar después del tratamiento con solución cuando sea factible; envejecimiento final después del mecanizado si se requieren propiedades elevadas.

• Utilice configuraciones rígidas, plaquitas de metal duro de desprendimiento positivo y velocidades de corte de bajas a moderadas con grandes avances y profundidades de corte para evitar el endurecimiento por deformación.

• Refrigerante de inundación recomendado para controlar la temperatura.

• Tenga en cuenta el desgaste de la herramienta y utilice rompevirutas para evitar enredos.

Soldadura

• El 718 se suelda fácilmente con metales de aportación y procedimientos adecuados; sin embargo, las soldaduras requieren un aporte de calor controlado y pueden estar sujetas a agrietamiento si se utilizan contaminantes o tratamientos térmicos previos y posteriores inadecuados.

• El recocido por disolución y el envejecimiento posteriores a la soldadura suelen ser necesarios para las soldaduras que deben cumplir todas las propiedades mecánicas.

• El gas de protección y la limpieza son fundamentales para evitar la porosidad y la captación intersticial.

8. Corrosión, oxidación y comportamiento a altas temperaturas

La aleación 718 muestra una buena resistencia a la corrosión en muchos entornos y conserva la fluencia y la resistencia a la tracción a temperaturas elevadas.

Comportamiento de la corrosión

• Resistente a la oxidación a alta temperatura hasta aproximadamente 982°C para exposiciones cortas y 704°C para un servicio prolongado en función del entorno.

• Buena resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en comparación con otras aleaciones de níquel, pero el entorno y la tensión aplicada deben tenerse en cuenta en el diseño.

Fluencia y rotura

• El precipitado γ″ proporciona resistencia a la fluencia a temperaturas de servicio de hasta aproximadamente 700°C; deben consultarse los gráficos de fluencia del laminador para las predicciones de vida útil bajo tensión y temperatura. Para un servicio crítico a largo plazo, deben utilizarse datos validados de rotura por fluencia del proveedor o de organizaciones de normalización.

9. Aplicaciones típicas, notas de selección y observaciones de casos

La barra redonda de Inconel 718 se utiliza para componentes estructurales exigentes en los que se necesita alta resistencia y resistencia a la corrosión.

Aplicaciones comunes

• Fijaciones aeroespaciales, ejes, discos de turbina y espaciadores.

• Herramientas y válvulas de fondo de pozo para petróleo y gas.

• Pernos y muelles industriales de alta temperatura.

• Componentes de reactores nucleares que requieren resistencia mecánica y a la corrosión.

Lista de selección

• Si el diseño requiere alta resistencia a temperaturas superiores a 650°C, considere otras superaleaciones de alta temperatura; la 718 está optimizada para hasta unos 704°C.

• Cuando la maquinabilidad y el plazo de entrega sean críticos, prefiera la barra tratada en solución y realice el envejecimiento tras el mecanizado final.

• Para limpieza extrema y piezas de fractura crítica, especifique fusión VIM/VAR y certificación completa.

10. Inspección, pruebas y control de calidad

Para los componentes de seguridad crítica o aeroespaciales, son esenciales una inspección rigurosa y la certificación del laminador.

Pruebas recomendadas y documentación sobre la compra

• Análisis químico e informe térmico del molino.

• Informe de ensayos mecánicos (tracción, fluencia, alargamiento).

• Lectura de dureza.

• END (ultrasonidos o corrientes de Foucault para defectos internos en barras de gran diámetro).

• Informe sobre el tamaño del grano y la microestructura, si es necesario.

• Certificación según los formularios AMS/ASTM y trazabilidad de las prácticas de fundición (VIM/VAR).

11. Adquisiciones, inventario y factores de coste

El precio de la barra redonda 718 varía en función del mercado del níquel, el diámetro de la barra, la ruta de fusión, el inventario y los postratamientos.

Factores de coste

• Contenido en níquel y niobio: costes de las materias primas.

• Ruta del deshielo: VAR/VIM aumenta el precio.

• Condiciones de suministro: las barras preenvejecidas/envejecidas cuestan más que las recocidas debido al tratamiento adicional.

• Tolerancia y precisión: las barras rectificadas o de precisión cuestan más que las laminadas.

• Certificaciones y ensayos: la certificación aeroespacial aumenta el precio y el plazo de entrega.

Cuando solicite presupuestos, incluya las especificaciones exactas, el diámetro, la longitud, el acabado y los requisitos de prueba para obtener un precio exacto.

12. Comparación con aleaciones de níquel afines

La selección del 718 se debe a la necesidad de una alta resistencia y un buen comportamiento frente a la corrosión, más que a la máxima resistencia a la oxidación.

13. Tablas prácticas que utilizan los ingenieros

Tabla: Condiciones típicas de suministro de barras y notas de ingeniería

Tabla: Campos de adquisición recomendados para el P.O.

14. Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. ¿Cuál es la diferencia entre las barras AMS 5662 y AMS 5663?
   La norma AMS 5662 se refiere a la aleación 718 tratada en solución, mientras que la norma AMS 5663 se aplica a las barras suministradas en estado envejecido o endurecido por precipitación. Las barras envejecidas tienen mayor resistencia y dureza y son más difíciles de mecanizar.

2. ¿Puedo mecanizar Inconel 718 después del envejecimiento?
   Sí, pero es más difícil; la práctica recomendada es mecanizar en estado blando (solución) y realizar el envejecimiento final para obtener las propiedades mecánicas completas.

3. ¿Qué intervalo de temperatura es seguro para un servicio continuo?
   El 718 tiene un buen comportamiento hasta aproximadamente 700°C (1300°F) para la resistencia a la fluencia, con datos de resistencia a la oxidación que dependen del entorno; consulte las tablas de fluencia del laminador para un servicio a largo plazo.

4. ¿Necesito material fundido VAR o VIM?
   Para piezas críticas aeroespaciales o nucleares, sí; el VAR o VIM+VAR reduce las inclusiones y la segregación y a menudo se exige en las especificaciones.

5. ¿Cómo se compara el 718 con el 625 en cuanto a resistencia a la corrosión?
   El 625 tiene una resistencia general superior a la corrosión y a las picaduras en muchos entornos, mientras que el 718 proporciona una resistencia mecánica mucho mayor. Elija en función de si el requisito predominante es la resistencia o la resistencia a la corrosión.

6. ¿Cuál es la fase de fortalecimiento dominante?
   El precipitado γ″ (Ni3Nb) es el principal contribuyente al límite elástico y a la resistencia a la fluencia en el 718. El envejecimiento excesivo puede reducir la eficacia del γ″.

7. ¿Puede utilizarse el 718 a temperaturas criogénicas?
   Sí, el 718 conserva una excelente tenacidad y resistencia a temperaturas criogénicas cuando recibe un tratamiento térmico adecuado.

8. ¿Existen precauciones especiales contra la corrosión del agua de mar?
   El 718 resiste muchos medios corrosivos, pero el agua de mar presenta riesgos de cloruros; evalúe la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros y considere aleaciones o revestimientos alternativos para la exposición severa al agua de mar. Consultar los datos de corrosión para el diseño.

9. ¿Qué pruebas no destructivas deben realizarse en las barras grandes?
   Las pruebas ultrasónicas o la inspección por corrientes de Foucault son habituales para detectar defectos internos; algunas especificaciones exigen radiografía para las piezas forjadas. Especifique el nivel de END en el contrato.

10. ¿Cómo debo almacenar y manipular las barras 718?
    Almacenar en lugar seco y cubierto. Evitar la contaminación superficial y los daños mecánicos. Para un almacenamiento prolongado, controlar la humedad y evitar el contacto galvánico con metales distintos.

15. Notas sobre el diseño con barras redondas de Inconel 718

• Utilizar límites de tensión conservadores para el servicio de fluencia a largo plazo; consultar siempre los datos de rotura por fluencia del proveedor.

• Tener en cuenta el crecimiento térmico en los diseños atornillados/con brida, ya que el 718 tiene una dilatación mayor que algunos aceros.

• Especifique claramente el acabado y las tolerancias; las barras rectificadas reducen los márgenes de mecanizado pero aumentan el coste.

16. Comentarios técnicos finales

La barra redonda de Inconel 718 ocupa un nicho de ingeniería en el que se requiere una alta resistencia equilibrada, una buena soldabilidad y una resistencia razonable a la corrosión dentro de la ventana de temperaturas de hasta 704°C aproximadamente. La selección adecuada de las condiciones de suministro, la ruta de fusión y el tratamiento térmico garantizan una combinación predecible de tenacidad y vida de fluencia. Para piezas de misión crítica, se requiere trazabilidad completa, fusión VIM/VAR y certificación mecánica y microestructural del laminador.

Referencias autorizadas

• Boletín técnico INCONEL® aleación 718 - Special Metals Corporation (hoja de datos PDF)
• Ficha técnica de la aleación 718 - Carpenter Technology Corporation (tratamiento térmico y propiedades)
• Ficha técnica de la aleación 718 - Zapp (propiedades técnicas y aplicaciones)
• Selected study on ageing effects and precipitates in Alloy 718 - TMS Superalloys conference paper (investigación técnica)