AMS 5663 (Lega 718): Specifiche, trattamento termico, composizione

AMS 5663 definisce la condizione di grado aerospaziale di Lega di nichel-cromo Lega 718 Fornito in barre, fucinati e anelli trattati con soluzioni e invecchiati per precipitazione, per ottenere le condizioni di alta resistenza e di resistenza alla corrosione comunemente specificate nei componenti critici del settore aerospaziale, dell'energia e dell'oil & gas. In termini pratici: quando un disegno o un ordine di acquisto richiede AMS 5663L'acquirente si aspetta una lega 718 allo stato indurito per precipitazione (invecchiato) con la composizione, il trattamento termico, le proprietà meccaniche e i requisiti di prova descritti nel documento AMS, ossia una superlega ad alta resistenza pronta all'uso con una resistenza superiore al creep e prestazioni a temperature elevate.

Che cos'è il materiale ams5663?

AMS 5663 è una specifica per i materiali aerospaziali che comprende lega di nichel resistente alla corrosione e al calore (Lega 718) sotto forma di barre, fucinati, anelli saldati a caldo e stock destinati a un'ulteriore forgiatura o produzione di anelli. La formulazione AMS stabilisce le composizioni consentite, le pratiche di fusione, i cicli di trattamento termico richiesti, i minimi delle proprietà meccaniche, le forme di prodotto consentite e i requisiti di ispezione/test per gli articoli forniti in stato invecchiato (indurito per precipitazione). Fornitori e acquirenti utilizzano l'AMS 5663 per garantire prestazioni coerenti e tracciabilità per i componenti critici per la sicurezza.

Nomenclatura, equivalenti e designazione UNS

• Nomi comuni: Lega 718, Inconel 718 (nome commerciale), a volte visto come Nichel 718.

• Designazione UNS: N07718 (l'UNS comune per la lega 718).

• Rapporto AMS: AMS 5662 indica comunemente la lega 718 trattata in soluzione (forma ricotta/morbida) mentre AMS 5663 indica il trattati in soluzione e induriti per precipitazione (invecchiati) pronto per il servizio. Molte cartiere e distributori elencano sia l'AMS 5662 (morbido) che l'AMS 5663 (invecchiato) come condizioni di stock separate.

Composizione chimica

Gli intervalli di composizione richiesti da AMS 5663 sono in linea con la chimica classica della Lega 718: una matrice ricca di nichel rafforzata da niobio (columbium), titanio, alluminio e supportata da cromo e molibdeno. Di seguito è riportata una tabella sintetica della composizione standard del settore (espressa in percentuale di peso).

(I valori sono intervalli standard del settore citati dai fornitori di AMS/metallo e dalle schede tecniche; per le tolleranze esatte, consultare il documento ufficiale AMS e le schede tecniche delle cartiere).

Note sulla composizione: Il niobio (Nb) e il titanio sono gli elementi primari di indurimento per precipitazione che formano precipitati coerenti di γ″ (Ni₃Nb) e γ′ (Ni₃(Al,Ti)); l'alluminio e il titanio promuovono il γ′; il Nb (γ″) è la fase di indurimento dominante nel 718. Un'eccessiva fase delta (δ) o intermetallica Laves (dovuta a una fusione impropria o a un'eccessiva segregazione locale) può ridurre la tenacità e la duttilità. Questi fenomeni microstrutturali sono fondamentali per i controlli del trattamento termico e le pratiche di forgiatura.

Trattamento termico, microstruttura e metallurgia

AMS 5663 richiede un trattamento in soluzione seguito da un ciclo di invecchiamento controllato (precipitazione). per ottenere la condizione finale di alta resistenza. Un trattamento termico comunemente indicato (pratica industriale per le barre AMS 5663) è:

• Trattamento della soluzione: ~1725-1775 °F (940-968 °C) - secondo le specifiche del ciclo AMS.

• Invecchiamento: invecchiamento in più fasi, come 1325 °F (718 °C) per 8 ore, raffreddamento in forno a 100 °F/ora fino a 1150 °F (621 °C), mantenimento per 8 ore, quindi raffreddamento all'aria - Questo produce la distribuzione della precipitazione γ″ prevista da AMS 5663. Le temperature esatte, i tempi di mantenimento e le velocità di raffreddamento sono prescritti nel testo AMS e possono variare per forme di prodotto specifiche o requisiti speciali.

Microstruttura: l'invecchiamento ottimizzato produce una dispersione fine di γ″ (Ni₃Nb) e alcuni γ′ che ostacolano il movimento delle dislocazioni e conferiscono alla Lega 718 la sua elevata resistenza fino a temperature intermedie elevate. Un invecchiamento eccessivo o una storia termica non corretta possono favorire la formazione di una fase δ (Ni₃Nb ortorombica) ai confini dei grani - utile per la stabilizzazione dei grani in alcuni contesti, ma dannosa se riduce la resistenza allo scorrimento o la tenacità. Le pratiche di fusione (fusione a induzione sotto vuoto o rifusione a elettrodo consumabile) e i programmi di lavorazione a caldo/forgiatura devono controllare la segregazione e le inclusioni per soddisfare i criteri dei test AMS.

Proprietà meccaniche

AMS 5663 indica i requisiti delle proprietà meccaniche appropriati per la lega 718 invecchiata. I minimi rappresentativi pratici (temperatura ambiente) per il materiale AMS 5663 completamente invecchiato sono approssimativamente compresi in questi intervalli:

I numeri specifici variano a seconda della forma del prodotto, della sezione trasversale e dello standard di prova; le cartiere pubblicano i minimi garantiti sulla base dei tagliandi di prova AMS e delle tabelle adattate alle dimensioni. Per un'elevata precisione sui minimi garantiti per un determinato diametro o forgiatura, consultare il testo AMS e i certificati di prova del fornitore.

Comportamento alle alte temperature: La lega 718 mantiene una resistenza significativa fino a ~650-700 °C (1200-1300 °F) e presenta un'eccellente resistenza allo scorrimento rispetto a molte altre leghe di nichel nella stessa fascia di temperatura, motivo per cui la AMS 5663 718 è preferita per le parti strutturali rotanti e statiche che operano a temperature elevate.

Considerazioni su fabbricazione, lavorazione e giunzione

Lavorabilità: La lega 718 invecchiata (condizione AMS 5663) è molto più dura e si indurisce rapidamente rispetto alla 718 ricotta (AMS 5662). Per le lavorazioni complesse è comune lavorare la maggior parte delle caratteristiche nel trattato in soluzione (morbido) Poi, dopo la lavorazione finale, eseguire il ciclo di invecchiamento AMS 5663 per ottenere le dimensioni e le proprietà finali. Se la lavorazione viene eseguita in condizioni di invecchiamento, utilizzare utensili in metallo duro affilati, profondità di taglio ridotte e avanzamenti controllati per gestire l'incrudimento.

Saldatura e giunzione: La lega 718 è generalmente saldabile con i metodi più comuni (TIG/GTAW, fascio elettronico, laser) e risponde bene ai trattamenti termici post-saldatura, ma le zone saldate richiedono attenzione per evitare segregazione e cricche. Per i gradi rinforzati per precipitazione, la saldatura nello stato completamente invecchiato può creare zone di saldatura ammorbidite; a seconda dell'intento progettuale, possono essere necessari la soluzione e l'invecchiamento post-saldatura.

Formatura e forgiatura: La lavorazione a caldo alle temperature di forgiatura raccomandate e il raffreddamento controllato sono essenziali per evitare un'eccessiva precipitazione prima della soluzione/invecchiamento finale. L'AMS specifica le forme accettabili ed eventuali requisiti speciali per gli anelli e i forgiati saldati a caldo.

Resistenza alla corrosione e all'ossidazione e limiti di servizio

La lega 718 non è la lega di nichel più resistente all'ossidazione (rispetto, ad esempio, alla lega 625 o 600 a temperature estreme) ma presenta eccellente resistenza generale alla corrosione e una buona resistenza all'ossidazione fino a temperature moderatamente elevate, grazie al contenuto di cromo e alla formazione stabile di ossidi. Il mantenimento della forza e la resistenza al creep a temperature medio-alte (≈ 600-700 °C) lo rendono molto adatto per alberi rotanti, dischi di turbine, molle, elementi di fissaggio e componenti sottomarini in cui esistono requisiti meccanici e ambientali combinati. Per ambienti estremamente ossidanti o carbonizzanti, possono essere preferibili altre leghe di nichel.

Applicazioni e settori industriali tipici

La lega 718 AMS 5663 è ampiamente utilizzata quando è richiesta una combinazione di elevata resistenza statica e ciclica e di resistenza alla corrosione:

• Aerospaziale: dischi della turbina, alberi, supporti del motore, elementi di fissaggio per alte temperature e componenti del percorso del gas.

• Petrolio e gasvalvole ad alta pressione, componenti di strumenti di perforazione, connettori, dove l'alta resistenza e la resistenza alla frattura da stress da solfuro (SSC) sono fondamentali.

• Generazione di energiaComponenti di turbine a vapore, scambiatori di calore in determinate fasce di temperatura.

• Nucleare e industriale: molle, elementi di fissaggio, rotori ed elementi strutturali in servizio aggressivo o a temperature elevate.

Questi settori specificano l'AMS 5663 per garantire prestazioni ripetibili, tracciabilità e responsabilità del fornitore.

Controllo qualità, test, tracciabilità e note di acquisto

I test e la documentazione tipici richiesti da AMS 5663 includono:

• Analisi chimica (livello di calore/certificato).

• Prove meccaniche (trazione, snervamento, allungamento) su tagliandi rappresentativi.

• Controlli di durezza.

• Controlli di mordenzatura microstrutturale e di inclusione/segregazione, ove specificato.

• Documentazione della pratica di fusione (cicli di rifusione VIM/VAR o consumabili-elettrodi) e test non distruttivi, se richiesti.

Consigli per gli acquisti:

• Specificare sempre AMS 5663 sull'ordine di acquisto quando l'acquirente richiede lo stato invecchiato e pronto all'uso e include i rapporti di prova richiesti, i trattamenti termici speciali o le operazioni secondarie.

• Per i componenti critici rotanti o di sicurezza, è necessario richiedere la documentazione della fusione e la tracciabilità di un'unica fusione/calore.

• Se sono necessarie tolleranze dimensionali ristrette dopo il ciclo di invecchiamento, si può considerare di specificare le tolleranze di lavorazione o di chiedere alla cartiera di fornire in AMS 5662 (solutizzato) con il controllo dell'acquirente sull'invecchiamento finale.

Approvvigionamento, forme di stock e dimensioni comuni

I fornitori hanno comunemente in magazzino il materiale AMS 5663 in:

• Aste e barre tonde (diametri multipli),

• Forgiati (forgiati ad anello fino alla sezione consentita),

• Anelli saldati a caldo e stock per un'ulteriore forgiatura.
  I diametri tipici variano a seconda della cartiera; la maggior parte dei distributori elenca sia barre AMS 5662 che AMS 5663. Le clausole DFARS, NACE o altre clausole di approvvigionamento possono essere allegate a seconda dell'uso finale (conformità dei materiali per il settore petrolifero e del gas, ecc.) Richiedere sempre la dichiarazione di specifica del venditore e il certificato di prova con riferimento all'AMS 5663.

Note comparative (AMS 5662 vs AMS 5663; altre specifiche)

• AMS 5662 - Lega 718 soluzione trattata (morbida) (comunemente chiamata ricottura), più facile da lavorare/formare.

• AMS 5663 - Lega 718 trattato in soluzione e invecchiato (indurito per precipitazione), maggiore resistenza e durezza, fornito come materiale finito per il servizio.

Altri standard e denominazioni (API, ASTM, specifiche commerciali delle cartiere) possono fare riferimento a composizioni o condizioni del 718, ma quando sono richiesti la tracciabilità a livello aerospaziale e il controllo del trattamento termico, AMS 5663 rimane la specifica canonica per la condizione invecchiata.

Domande frequenti

1. Che cos'è l'AMS 5663?
   AMS 5663 è la specifica SAE per i materiali aerospaziali che prescrive la composizione, le forme del prodotto e la condizione di trattamento termico di precipitazione e soluzione per la lega 718 fornita come barre, forgiati e anelli.

2. L'AMS 5663 è lo stesso dell'Inconel 718?
   AMS 5663 specifica la lega 718 nel invecchiato condizione - sì, si riferisce all'Inconel/Alloy 718, ma specificamente nella forma indurita per precipitazione.

3. Quali sono le proprietà meccaniche tipiche di AMS 5663?
   L'AMS 5663 718 completamente invecchiato mostra comunemente resistenze alla trazione dell'ordine di ~1200-1300 MPa e resistenze allo snervamento vicine o superiori a 1000 MPa, a seconda delle dimensioni della sezione. Controllare il testo AMS e i certificati del fornitore per i minimi garantiti.

4. Perché acquistare il materiale AMS 5663 invece del 718 ricotto?
   L'acquisto di AMS 5663 consente di risparmiare tempo: il materiale arriva già invecchiato alle proprietà meccaniche specificate ed è pronto per il servizio o la lavorazione finale, eliminando la necessità per l'acquirente di eseguire un ciclo di invecchiamento controllato.

5. L'AMS 5663 può essere saldato?
   Sì; la lega 718 è saldabile, ma le strategie di saldatura e il trattamento termico post-saldatura devono essere pianificati per gestire le zone di saldatura rammollite e mantenere l'integrità meccanica.

6. Quali settori industriali utilizzano maggiormente l'AMS 5663 718?
   Aerospaziale, oil & gas, produzione di energia e settori industriali pesanti in cui sono richieste forza combinata e resistenza alla corrosione a temperature elevate.

7. Qual è la differenza tra AMS 5662 e AMS 5663?
   AMS 5662 è la condizione trattata con soluzione (morbida); AMS 5663 è la condizione trattata con soluzione. e di invecchiamento per precipitazione condizione (dura).

8. In che modo AMS 5663 controlla la microstruttura?
   AMS specifica le pratiche di fusione, il trattamento in soluzione e i cicli di invecchiamento per produrre la distribuzione desiderata dei precipitati γ″/γ′ e per limitare le fasi dannose (Laves, δ) e la segregazione.

9. Esistono certificati di prova standard per le forniture AMS 5663?
   Sì - le analisi chimiche, i rapporti di prova meccanica, l'identificazione di calore/fusione e qualsiasi test NDE o speciale richiesto devono accompagnare le spedizioni AMS 5663 secondo le specifiche dell'acquirente.

10. Dove posso ottenere il documento ufficiale AMS 5663?
    L'archivio internazionale degli standard SAE pubblica l'AMS 5663; i distributori autorizzati e le biblioteche di standard forniscono la specifica completa (può essere richiesto l'acquisto o l'accesso istituzionale).

Lista di controllo pratica per gli acquisti

• Specificare AMS 5663 Se è richiesta una lega 718 invecchiata, indicare nel PO.

• Richiedere rapporti di prova completi sui materiali (MTR) con collegamento al numero di calore.

• Indicare eventuali clausole aggiuntive (NACE MR0175, DFARS, flow-down QA del cliente).

• Se dopo l'invecchiamento sono necessarie dimensioni ridotte, concordare le tolleranze di lavorazione o richiedere una fornitura risolutiva (AMS 5662) e l'invecchiamento eseguito dall'acquirente.

• Confermare la pratica di fusione (VIM/VAR o rifusione di elettrodi consumabili) per la criticità dell'applicazione.

Osservazioni conclusive

AMS 5663 rimane la specifica aerospaziale autorevole per Lega 718 indurita per precipitazione barre e forgiati. La lega AMS 5663 è un documento che racchiude la chimica, le pratiche di fusione, il trattamento termico, i metodi di prova e le condizioni di consegna in un unico accordo fornitore/acquirente, in modo che i componenti critici a rotazione e a temperatura elevata funzionino in modo affidabile sul campo. In fase di specifica o di ordine, considerate l'AMS 5663 come un documento sia metallurgico che di garanzia della qualità: i dettagli della specifica controllano come la lega viene fusa, trattata, testata e certificata.

Riferimenti autorevoli

• SAE AMS 5663 - Lega di nichel, resistente alla corrosione e al calore, barre, pezzi fucinati e anelli (SAE International)
• SAE AMS 5663P (PDF) - Testo completo (copia standard in PDF per riferimento tecnico)
• Inconel - Wikipedia (panoramica della famiglia Inconel e della lega 718 / N07718)
• Righton-Blackburns - Scheda tecnica della lega 718 AMS 5663 (composizione e note sulle specifiche)