Los pernos de Inconel 718 no son sujetadores comunes. A menudo se les conoce como el "rey de las superaleaciones". Estos pernos son muy costosos porque pueden realizar tareas que el acero común no puede. Son sujetadores especiales diseñados para entornos extremadamente calientes o hostiles. ¿Qué los hace tan resistentes? El secreto reside en sus materiales y en su proceso de fabricación. Analizaremos qué es el Inconel 718, por qué es tan resistente y dónde se utiliza en las industrias más exigentes del mundo.
1. ¿Por qué se destacan los tornillos Inconel 718?
El Inconel 718 es un tipo especial de superaleación. Es una aleación a base de níquel. Es famosa por mantener su resistencia y forma incluso a temperaturas extremadamente altas. El acero convencional se ablanda y debilita con el calor intenso. Sin embargo, el Inconel 718 no. Puede soportar temperaturas de hasta 700 °C (aproximadamente 1292 °F) y mantener su resistencia. Además, es muy resistente a la corrosión. Su principal ventaja es que su resistencia se debe a un proceso especial de tratamiento térmico llamado doble envejecimiento. Este proceso le confiere al metal una dureza y resistencia excepcionales.
2. Composición química del Inconel 718 (¿Qué contiene la aleación?)
La fuerza del Inconel 718 se debe a su precisa mezcla de metales. El componente principal es el níquel. Se le añaden otros elementos clave para conferirle propiedades especiales.
| Elemento | Porcentaje aproximado (en peso) | Función / Poder especial |
| Níquel (Ni) | 50.0% - 55.0% | El metal principal. Proporciona resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. |
| Cromo (Cr) | 17.0% - 21.0% | Proporciona una excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión. |
| Hierro (Fe) | Balance | Un metal base, ayuda con la fabricación y el costo. |
| Niobio (Nb) / Columbio (Cb) | 4.75% - 5.50% | El elemento más importante. Forma las principales fases de fortalecimiento ($\gamma”$). |
| Molibdeno (Mo) | 2.80% - 3.30% | Aumenta la resistencia y mejora la resistencia a la corrosión por picaduras. |
| Titanio (Ti) | 0.65% - 1.15% | Ayuda al niobio en el proceso de endurecimiento. |
| Aluminio (Al) | 0.20% - 0.80% | Ayuda al niobio y al titanio en el proceso de endurecimiento. |
La combinación especial de niobio, titanio y aluminio es la clave. Trabajan juntos durante el tratamiento térmico para formar partículas diminutas y resistentes en todo el metal. Estas partículas son las que hacen que los pernos sean tan resistentes.
3. Endurecimiento por precipitación: la principal razón de su extrema resistencia
El endurecimiento por precipitación es el paso más importante para el Inconel 718. Se trata de un proceso de tratamiento térmico que hace que la aleación sea mucho más resistente que en su estado natural. Al calentar el metal y luego enfriarlo lentamente, se forman nuevas estructuras metálicas muy pequeñas, llamadas precipitados. En el Inconel 718, el principal precipitado de endurecimiento es la fase Gamma Doble Prima ( ). Esta fase está compuesta de níquel, niobio y hierro ( ). Estas actúan como pequeños obstáculos dentro de la estructura metálica, impidiendo que las capas cristalinas internas del metal se deslicen entre sí. Este deslizamiento es lo que provoca que el metal se doble o se rompa bajo tensión. Debido a que las partículas bloquean el movimiento, el material se vuelve mucho más duro y resistente. Por eso, un perno de Inconel 718 puede soportar fuerzas enormes.
4. Resistencia a altas temperaturas
El Inconel 718 está diseñado para funcionar en lugares con temperaturas constantes. No solo mantiene su resistencia, sino que también combate la fluencia y la oxidación.
Resistencia a la fluencia: La fluencia es el proceso por el cual un material cambia de forma lentamente bajo tensión constante a altas temperaturas. Se puede considerar como un estiramiento muy lento. El Inconel 718 posee una excelente resistencia a la fluencia. Mantiene su forma y tamaño a temperaturas de hasta 700 °C durante largos periodos. Esto es fundamental para piezas que giran a gran velocidad, como las palas de las turbinas.
Resistencia a la oxidación: Las altas temperaturas suelen provocar que los metales reaccionen con el oxígeno del aire. Esto forma incrustaciones o óxido, lo que debilita el metal. El alto contenido de cromo en el Inconel 718 crea una fina y estable capa protectora de óxido en la superficie. Esta capa evita una mayor oxidación, protegiendo así el perno en su interior.
5. Resistencia mecánica excepcional (proporcione valores aproximados)
Gracias al proceso de endurecimiento, los pernos de Inconel 718 presentan una resistencia excepcional. Estos valores son solo ejemplos, y la resistencia exacta depende del tratamiento térmico final.
| propiedad mecánica | Valor aproximado | Lo que significa |
| Resistencia a la tracción | 1280 MPa (185,000 XNUMX psi) mínimo | La tensión máxima que el perno puede soportar antes de romperse es muy alta. |
| Fuerza de rendimiento | 1035 MPa (150,000 XNUMX psi) mínimo | El punto de tensión donde el perno comienza a estirarse o deformarse permanentemente. |
| Dureza | 35-42 HRC | Una medida de la resistencia del perno a abolladuras o rayones. Es muy duro. |
La resistencia a la tracción del perno puede alcanzar 1280 megapascales (MPa) o más. Esta es una fuerza de tracción increíble. Esta resistencia es la razón por la que estos pernos se utilizan en las piezas más críticas y de mayor carga de cualquier máquina.
6. Resistencia a la corrosión y oxidación
Inconel 718 no sólo es resistente sino que también está altamente protegido contra su entorno.
Resistencia a la corrosión: La gran cantidad de níquel y cromo confiere a la aleación una alta resistencia a numerosos agentes corrosivos, como ácidos, álcalis y, especialmente, a la corrosión bajo tensión inducida por iones cloruro. Este último aspecto es crucial para la perforación en agua de mar y en pozos petrolíferos profundos.
Resistencia a la oxidación: Como se mencionó anteriormente, el cromo forma una capa protectora resistente. Esta capa evita la reacción con el oxígeno incluso a temperaturas muy elevadas. Esto significa que los pernos no se oxidarán ni se debilitarán rápidamente en ambientes calientes.
7. Rendimiento criogénico (otra ventaja)
La mayoría de los metales se vuelven frágiles (se rompen fácilmente) cuando se enfrían demasiado. Esto es lo contrario de lo que ocurre con el calor. Pero el Inconel 718 tiene una propiedad especial: se vuelve más resistente a temperaturas muy bajas.
Temperatura criogénica: Esto se refiere a temperaturas cercanas al cero absoluto, como en el espacio o en el almacenamiento de combustible líquido. La estructura cristalina especial del Inconel 718 le confiere una gran ductilidad (capacidad de doblarse sin romperse) y resistencia en estas condiciones de congelación. Por ello, la NASA y otras agencias espaciales utilizan fijaciones de Inconel 718 en sus cohetes. Estos pernos sujetan las partes del cohete que manejan oxígeno líquido o hidrógeno líquido superenfriados.
8. Tratamiento térmico: cómo aumenta la resistencia
El proceso de tratamiento térmico es el paso clave que confiere al Inconel 718 sus propiedades excepcionales. El proceso es complejo y debe ejecutarse con precisión. A menudo implica un doble proceso de envejecimiento:
1. Recocido en solución: Primero, el perno se calienta a una temperatura muy alta (entre y . Luego se enfría rápidamente. Esto ablanda la aleación y la prepara para el siguiente paso
2. Doble envejecimiento (endurecimiento por precipitación):
Primera etapa de envejecimiento: El perno se mantiene a una temperatura de alrededor de tiempo determinado.
Segunda etapa de envejecimiento: A continuación la temperatura se reduce a unos y se mantiene así durante un tiempo más prolongado.
Estas dos etapas de envejecimiento son cruciales. Permiten que los precipitados de refuerzo ( ) se formen de manera lenta y uniforme en toda la estructura metálica. Esto confiere la resistencia final extrema y el rendimiento a altas temperaturas. Este preciso proceso de doble temperatura es lo que permite que la resistencia a la tracción máxima alcance los 1280 MPa.
¿Qué industrias eligen pernos Inconel 718?
Los pernos de Inconel 718 son caros. Por lo tanto, solo se utilizan cuando no se permite el fallo. Estos pernos resisten los entornos más extremos.
Industria aeroespacial y aeronáutica: Motores a reacción y turbinas de gas: Se utilizan para albergar secciones calientes, cámaras de combustión y rotores, donde las temperaturas son más elevadas.
Motores de cohetes: Se utilizan para componentes estructurales y sistemas de manejo de combustible criogénico.
Petróleo y gas: Herramientas para pozos: Se utilizan en pozos de gas profundos y corrosivos donde la alta presión, la alta temperatura (HPHT) y el sulfuro de hidrógeno corrosivo representan un problema.
Generación de energía: Reactores nucleares: Se utiliza para componentes internos debido a su estabilidad a largo plazo y resistencia a la corrosión.
Procesamiento marino y químico: Se utiliza en equipos que manipulan productos químicos agresivos o en entornos de agua de mar a altas temperaturas.
En resumen, la resistencia de un perno de Inconel 718 no se debe a un solo factor. Es el resultado de una fórmula perfectamente equilibrada. El alto porcentaje de níquel le confiere estabilidad. El cromo combate la corrosión y la oxidación. Y lo más importante, la combinación de niobio, titanio y aluminio permite el crucial proceso de endurecimiento por precipitación.
Los pernos de Inconel 718 son extremadamente difíciles de mecanizar debido a su alta resistencia, su comportamiento de endurecimiento por deformación y su resistencia al calor. No es un material que puedan manejar fábricas pequeñas o sin experiencia. Al seleccionar un proveedor de pernos de Inconel , es importante elegir un fabricante con equipos avanzados, un control de procesos riguroso y experiencia comprobada.
