インコネル718：化学組成と物理特性に関する完全な技術ハンドブック

序章：重要な超合金

インコネル718は、高性能金属の世界でトップの材料です。ニッケル-クロム超合金ファミリーに属し、UNS N07718およびニッケル合金718という名前でも知られています。

この合金は、最も過酷な環境のために作られました。高温でも強度を保ち、腐食に対抗し、同等の強度を持つ他の材料よりもはるかに優れた溶接性を持っています。

これらの特性は、重要な産業で不可欠です。この合金は、航空宇宙部品、ガスタービンエンジン、原子炉、石油およびガス設備に使用され、失敗が許されない場所で活躍しています。

このハンドブックでは、完全な技術的分析を提供します。化学的な構成、これに由来する材料特性、そしてこの素晴らしい超合金に依存するエンジニア、デザイナー、製造業者にとっての意味を見ていきます。

強さの設計図

インコネル718の驚異的な性能は偶然ではありません。その力は、各元素が重要な役割を果たす慎重にバランスの取れた化学組成から来ています。

ニッケル-鉄-クロム基材が主要な強化元素と連携することで、単なる合金から真の超合金へと変貌します。

組成の内訳 (AMS 5662/5663)

インコネル718の構成は、AMS 5662やAMS 5663などの基準に基づく厳格なルールに従っています。これにより、毎回同じように性能を発揮します。

元素	記号	重量百分率 (%)
ニッケル	Ni	50.0 - 55.0
クロム	Cr	17.0 - 21.0
ニオブ (+ タンタル)	Nb (+ Ta)	4.75 - 5.50
モリブデン	Mo	2.80 - 3.30
鉄	Fe	バランス
チタン	Ti	0.65 - 1.15
アルミニウム	Al	0.20 - 0.80
コバルト	Co	1.0 max
炭素	C	0.08 max
マンガン	Mn	0.35 max
シリコン	Si	0.35 max
リン	P	0.015 max
硫黄	S	0.015 max
ホウ素	B	0.006 max
銅	Cu	0.30 max

主要元素の役割

インコネル718の組成に含まれる各元素には特定の目的があります。

ニッケルは合金の骨格を形成します。高温でも強度を保ち、多くの種類の腐食に対抗する安定した柔軟なマトリックスを作ります。

クロムは合金を過酷な環境から保護します。この元素は、金属を酸化や腐食から守る薄い酸化物層を表面に形成します。

ニオブはインコネル718で最も重要な強化元素です。熱処理されると、ニッケルと結合して合金に驚異的な強度を与える微小な粒子を形成します。

モリブデンは基本構造を強化します。また、特に塩素化合物が多い環境で、合金がピッティングや隙間腐食に対抗するのを助けます。

鉄は残りの混合物を構成します。ニッケルとクロムと協力して基本構造を形成し、性能を損なうことなくコストを抑えるのに役立ちます。

強化メカニズム

インコネル718の高強度は、析出硬化と呼ばれるプロセスから来ています。これが特別な冶金の真価を発揮するところです。

特定の熱処理サイクル中に、合金全体に微小な粒子が形成されます。これらは金属の変形を防ぐ微視的な障害物として機能します。

主要な強化相は、化学式Ni₃Nbのガンマ二重プライムです。この相は金属の構造に完璧にフィットし、合金に約650°C（1200°F）までの高強度を与えます。

二次強化相であるガンマプライムも形成されます。ガンマ二重プライムほど強力ではありませんが、高温での強度を維持するのに役立ちます。

これらの相の組み合わせは、熱処理プロセスによって慎重に制御されます。これが、最近の微細構造に関する研究がこの合金で作られた部品から最高の性能を引き出すために非常に重要である理由です。

組成を性能に変換する

合金の化学的設計図は、インコネル718の特性を直接生み出します。エンジニアは、重要なアプリケーションのために材料を設計、分析、選択する際に、これら