Der Preis pro Kilogramm für Stangen aus der Legierung Inconel 718 liegt üblicherweise zwischen etwa 32 und 70 US-Dollar pro kg für handelsübliche, warmgefertigte oder lösungsgeglühte Stangen. Geschmiedete, kaltgezogene, präzisionsgeschliffene, aushärtende, für die Luft- und Raumfahrt zertifizierte, eng tolerierte oder in kleinen Mengen gelieferte Stangen können etwa 45 bis 125 US-Dollar pro kg oder mehr kosten. Inconel 718, auch bekannt als Alloy 718, UNS N07718 und W.Nr. 2.4668, ist eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, die für Gasturbinenkomponenten, Flugzeugtriebwerksteile, hochfeste Befestigungselemente, Öl- und Gasausrüstung, Kryogenkomponenten, Pumpenwellen, Federn, Druckbauteile sowie für andere Teile, die hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Kriechfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und zuverlässige Leistung bei erhöhten Temperaturen erfordern. Der endgültige Preis hängt von Durchmesser, Menge, Spezifikation, Schmelzverfahren, Wärmebehandlungszustand, Oberflächenbeschaffenheit, Maßtoleranz, Prüfumfang, Lagerverfügbarkeit, Verarbeitungsanforderungen und Lieferplan ab.
Inconel 718 ist eine der am häufigsten verwendeten ausscheidungsgehärteten Nickellegierungen. Dank ihrer breiten industriellen Anwendung und ihrer relativ guten Verfügbarkeit ist sie auf dem Markt leichter erhältlich als manche spezialisierten Hochtemperaturlegierungen. Dennoch bleibt es ein hochwertiger Werkstoff, da es Nickel, Chrom, Niob, Molybdän, Titan und Aluminium enthält und in der Regel ein kontrolliertes Schmelzen, Warmumformen, eine Lösungsglühbehandlung, eine Ausscheidungsalterung, mechanische Prüfungen sowie eine lückenlose Rückverfolgbarkeit erfordert.
Der Preis pro Kilogramm hängt nicht allein von der chemischen Zusammensetzung ab. Zwei Inconel 718 Stangen mit demselben Durchmesser können erheblich unterschiedliche Preise aufweisen, wenn es sich bei der einen um gewöhnliches, lösungsgeglühtes Material in Handelsqualität handelt und bei der anderen um eine doppelt vakuumgeschmolzene, AMS-zertifizierte, lösungsgeglühte und aushärtete Stange für die Luft- und Raumfahrt.
Standard-Stangenmaterial für den Handel kann für allgemeine industrielle Verbindungselemente, Ölfeldkomponenten, Wellen, Ventile und Bearbeitungsrohlinge hergestellt werden. Stangen in Luft- und Raumfahrtqualität erfordern unter Umständen Vakuum-Induktionsschmelzen, Vakuum-Lichtbogenschmelzen, eine strengere chemische Kontrolle, strengere Anforderungen an die Korngröße, Ultraschallprüfung, mechanische Prüfungen, eine Original-Werkszertifizierung sowie lückenlose Rückverfolgbarkeit der Charge. Diese zusätzlichen Anforderungen führen zu einem erheblichen Preisunterschied.
| Inconel 718 in Stangenform | Richtpreis pro Kilogramm | Typische Versorgungsbedingungen |
|---|---|---|
| Handelsübliche warmgewalzte Stangen | 32–55 US-Dollar/kg | Standard-Rohling für die industrielle Bearbeitung mit Frästoleranz |
| Mit einer Lösung behandelte Stange | 35–65 US-Dollar/kg | Material, das zur weiteren Bearbeitung oder zum anschließenden Altern geliefert wird |
| Geschmiedeter Rundstahl | 40–82 US-Dollar/kg | Rohteil mit großem Durchmesser oder dickwandig |
| Kaltgezogener Stab | 45–88 US-Dollar/kg | Kleiner Durchmesser mit verbesserter Toleranz und Oberflächenqualität |
| Präzisionsgeschliffene Stange | 55–115 US-Dollar/kg | Wellen mit engen Toleranzen, Rohlinge für Befestigungselemente, Stifte und Präzisionsteile |
| Lösungsgeglühter und altgehärteter Stab | 48–100 US-Dollar/kg | Hochfestigkeitszustand mit kontrollierter Alterung und mechanischen Prüfungen |
| AMS-Stange in Luft- und Raumfahrtqualität | 60–125 US-Dollar/kg oder mehr | Kontrolliertes Schmelzen, strenge Zertifizierung, Prüfungen und lückenlose Rückverfolgbarkeit |
Diese Preisangaben beziehen sich auf die Einkaufsbudgets. In der Regel sind internationale Frachtkosten, Einfuhrzölle, Steuern, Antidumpingzölle, Gebühren für Prüfungen durch Dritte sowie Gebühren im Bestimmungsland nicht enthalten, es sei denn, in dem Angebot wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Kosten enthalten sind.
Die direkte Antwort lautet: Standardmäßige Inconel-718-Stangen aus dem Handel kosten in der Regel etwa 32 bis 70 US-Dollar pro Kilogramm. Stangen mit mittlerem Durchmesser im warmgefertigten oder lösungsgeglühten Zustand liegen normalerweise in diesem Bereich.
Stangen, die in vollständig aushärtetem Zustand, in AMS-Qualität für die Luft- und Raumfahrt, mit präzisionsgeschliffener Oberfläche, in spezieller Ölfeldqualität oder mit großem, kundenspezifisch geschmiedetem Durchmesser geliefert werden, können etwa 45 bis 125 US-Dollar pro kg oder mehr kosten. Sehr kleine Stückzahlen, ungewöhnliche Durchmesser, Eilfertigung, umfangreiche Ultraschallprüfungen oder spezielle Kundenqualifikationen können den Preis weiter erhöhen.
| Beschaffungsanforderung | Richtpreis | Kommerzielle Erläuterung |
|---|---|---|
| Standard-Vorratsstange | 32–65 US-Dollar/kg | Üblicher Durchmesser, normale Länge, Standard-Industriezertifikat |
| Stangenmaterial, auf feste Längen zugeschnitten | 35–72 US-Dollar/kg | Umfasst das Zuschneiden, den Schnittverlust, die Kennzeichnung und das Umpacken |
| Auslagerungsgehärteter Stab | 48–100 US-Dollar/kg | Umfasst Alterungszyklen, Härtekontrolle und Überprüfung der mechanischen Eigenschaften |
| Stange in Luft- und Raumfahrtqualität | 60–125 US-Dollar/kg | Umfasst kontrolliertes Schmelzen, strenge Spezifikationen, Prüfungen und Rückverfolgbarkeit |
| Große geschmiedete Stange | 45–95 US-Dollar/kg | Umfasst Schmieden, Lösungsglühen, Grobdrehen und gegebenenfalls Ultraschallprüfung |
| Präzisionsgeschliffene Stange | 55–115 US-Dollar/kg | Umfasst Schälen, Richten, Schleifen und eine detaillierte Maßprüfung |
Ein Online-Preis kann sich auf Altbestände, Reststücke, einen bestimmten Durchmesser, eine Mindestmenge oder Material ohne die erforderliche AMS- oder ASTM-Zertifizierung beziehen. Einige veröffentlichte Preise gelten nur für lösungsgeglühte Stangen und beinhalten nicht die Kosten für die abschließende Alterungshärtung.
Bevor sie Angebote vergleichen, sollten Einkäufer sich vergewissern, ob das angebotene Material hinsichtlich Norm, Wärmebehandlung, Schmelzverfahren, Durchmesser, Länge, Toleranz, Oberflächenbeschaffenheit, mechanischer Eigenschaften, Prüfumfang und Zertifikatsumfang identisch ist.
Inconel 718 wird üblicherweise als UNS N07718 und W.Nr. 2.4668 bezeichnet. Es kann auch als Alloy 718, Nickel Alloy 718, NiCr19NbMo oder Nickel-Chrom-Eisen-Niob-Superlegierung bezeichnet werden. UNS N07718 ist die wichtigste internationale Gütebezeichnung und sollte auf der Bestellung, dem Angebot, dem Materialprüfzeugnis (MTC), der Produktkennzeichnung, dem Lieferschein und den Prüfunterlagen angegeben sein.
Die Legierung 718 sollte nicht verwechselt werden mit Inconel 625, Inconel X-750, Legierung 706 oder Inconel 725. Diese Werkstoffe unterscheiden sich hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung, ihres Verhaltens bei der Wärmebehandlung, ihrer Festigkeit, ihres Korrosionsverhaltens und ihrer Temperaturbeständigkeit.
| Bezeichnung | Bedeutung | Hinweis zum Kauf |
|---|---|---|
| Inconel 718 | Gängige Bezeichnung für eine Legierung im Stil einer Markenbezeichnung | Weit verbreitet in technischen Zeichnungen und Angebotsanfragen |
| Legierung 718 | Allgemeine Beschreibung einer handelsüblichen Legierung | Wird häufig von Mühlen und Lagerhaltern genutzt |
| UNS N07718 | Bezeichnung des einheitlichen Nummerierungssystems | Primäre internationale Identifikationsnummer für den Einkauf und die Zertifizierung |
| W.-Nr. 2.4668 | Europäische Werkstoffnummer | Gemeinsam in europäischen Zeichnungen und Bescheinigungen |
| NiCr19NbMo | Bezeichnung auf der Grundlage der Zusammensetzung | Besondere Merkmale: Zugaben von Chrom, Niob und Molybdän |
| Spezifikation | Allgemeiner Produktumfang | Wirtschaftliche Bedeutung |
|---|---|---|
| ASTM B637 | Stangen, Schmiedeteile und Schmiedevorprodukte aus ausscheidungsgehärteten Nickellegierungen | Allgemeine Industriespezifikation für die Legierung 718 |
| ASME SB637 | Von der ASME verabschiedete Spezifikation für Stangen und Schmiedeteile | Häufig für druck- und normbezogene Ausrüstung verwendet |
| AMS 5662 | Durch Lösungsglühen behandelte Stangen, Schmiedeteile und Ringe | Wird häufig zur Bearbeitung vor der Endalterung geliefert |
| AMS 5663 | Durch Lösungsglühen und Ausscheidungshärten behandelte Stangen, Schmiedeteile und Ringe | Wird dort eingesetzt, wo hohe Endfestigkeitseigenschaften erforderlich sind |
| AMS 5664 | Stangen, Schmiedeteile und Ringe aus der Legierung 718 in einem festgelegten Hochtemperaturzustand | Die genaue Ausführung und der Zustand müssen mit der Kundenzeichnung übereinstimmen |
| ISO 9723–9725 | Internationale Normen für Stangen und Schmiedeteile aus Nickellegierungen | Einsatz in ausgewählten internationalen Projekten |
| DIN 17752–17754 | Stangen, Schmiedeteile und ähnliche Produkte aus Nickellegierungen | Kann in europäischen oder älteren technischen Unterlagen vorkommen |
Inconel 718 ist eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, die hauptsächlich durch Niob, Titan und Aluminium verfestigt wird. Nickel und Eisen bilden die Hauptmatrix. Chrom sorgt für Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Niob und Tantal ermöglichen zusammen mit Titan und Aluminium eine Ausscheidungshärtung.
Die primäre Verfestigungsphase in der Legierung 718 ist Gamma-Double-Prime, während Gamma-Prime für eine zusätzliche Verfestigung sorgt. Das relativ langsame Ausscheidungsverhalten der Legierung 718 trägt zu ihrer guten Schweißbarkeit im Vergleich zu einigen anderen ausscheidungsgehärteten Nickellegierungen bei.
| Element | Angegebener Bereich oder Grenzwert | Hauptfunktion |
|---|---|---|
| Nickel und Kobalt | 50.00–55.00% | Bildet die stabile Matrix auf Nickelbasis und trägt zur Korrosionsbeständigkeit bei |
| Chrom | 17.00–21.00% | Verbessert die Oxidationsbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber vielen korrosiven Medien |
| Eisen | Bilanz | Hauptbestandteil der Legierungsmatrix |
| Niob und Tantal | 4.75–5.50% | Hauptfaktor für die Verstärkung der Gamma-Doppelprime-Ausfällung |
| Molybdän | 2.80–3.30% | Sorgt für eine Festigkeitssteigerung durch Feststofflösungen und verbessert die Korrosionsbeständigkeit |
| Titan | 0.65–1.15% | Unterstützt die Ausscheidungshärtung und die Hochtemperaturfestigkeit |
| Aluminium | 0.20–0.80% | Bildet zusammen mit Nickel und Titan festigkeitssteigernde Ausscheidungen |
| Kobalt | maximal 1.00% | Im Rahmen der Anforderungen für Nickel und Kobalt |
| Kohlenstoff | 0,081 TP3T maximal | Beeinflusst die Karbidbildung und das Verhalten an den Korngrenzen |
| Mangan | 0,351 TP3T maximal | Kontrolliertes Nebenelement |
| Silizium | 0,351 TP3T maximal | Kontrollierter Rest und verarbeitungsbedingtes Element |
| Phosphor | 0,0151 TP3T maximal | Kontrollierte Verunreinigung |
| Schwefel | 0,0151 TP3T maximal | Niedrig gehalten, um die Warmumformbarkeit und die Schweißqualität zu unterstützen |
| Bor | 0,0061 TP3T maximal | Kontrollierte Zugabe von Spurenelementen zur Beeinflussung der Korngrenzeneigenschaften |
| Kupfer | 0,301 TP3T maximal | Kontrolliertes Restelement |
Der Lieferant sollte die tatsächliche Wärmeanalyse im Materialprüfzeug (MTC) angeben. Die chemische Zusammensetzung sollte den geforderten ASTM-, ASME-, AMS-, API- oder Kundenspezifikationen entsprechen. In der Luft- und Raumfahrt sowie bei kritischen Anwendungen in der Ölförderung können strengere Anforderungen an Spurenelemente gelten als bei der allgemeinen kommerziellen Lieferung.
Die Schmelznummer auf dem MTC muss mit der Markierung auf dem Barren, dem Etikett, dem Schnittprotokoll, dem Prüfbericht und dem Lieferschein übereinstimmen. Wird ein ganzer Barren in mehrere Stücke geschnitten, muss die Rückverfolgbarkeit auf jedes einzelne Stück übertragen werden.
Die wichtigsten Legierungselemente, die die Kosten für Inconel 718 beeinflussen, sind Nickel, Chrom, Niob, Molybdän und Titan. Ihre Marktpreise wirken sich auf die Rohstoffkosten aus, doch auch ihr Einfluss auf die Verarbeitung und die Schmelzsteuerung ist von Bedeutung.
Der Nickel- und Kobaltanteil macht etwa 50% bis 55% der Legierung 718 aus. Die Entwicklung des Nickelmarktes wirkt sich daher auf die Neuproduktionskosten und den Wiederbeschaffungswert der Lieferanten aus. Fertige Stangen aus der Legierung 718 kosten jedoch deutlich mehr als ihr Nickelgehalt, da sie das Schmelzen der Legierung, die Weiterverarbeitung, die Wärmebehandlung, die Prüfung und die Zertifizierung erfordern.
Der Chromgehalt liegt bei etwa 17% bis 21%. Chrom trägt zur Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bei. Sein Einfluss auf die Kosten ist im Allgemeinen geringer als der von Nickel oder Niob, doch sein relativ hoher Anteil trägt dennoch erheblich zum Legierungszuschlag bei.
Der Molybdängehalt liegt bei etwa 2,8% bis 3,3%. Er trägt zur Festigkeit der Mischkristalllösung und zur Beständigkeit gegen lokale Korrosion bei. Obwohl die Legierung 718 weniger Molybdän enthält als Inconel 625, ist Molybdän nach wie vor ein teurer Legierungszusatz.
Der Gehalt an Niob und Tantal liegt bei etwa 4,75% bis 5,50%. Dies ist eines der wichtigsten Merkmale der Zusammensetzung der Legierung 718. Niob treibt die Gamma-Double-Prime-Ausscheidungshärtung voran und trägt maßgeblich zur hohen Festigkeit der Legierung bei.
Der Niobgehalt erhöht zudem die Komplexität des Schmelz- und Verarbeitungsprozesses. Bei der Blockherstellung, dem Umschmelzen, der Homogenisierung und dem Schmieden muss die Entmischung sorgfältig kontrolliert werden. Große Blöcke und Schmiedeteile aus der Legierung 718 erfordern eine besonders sorgfältige Prozesssteuerung.
Titan und Aluminium werden zwar in geringeren Mengen verwendet, sind jedoch für die Ausscheidungshärtung unverzichtbar. Ihre direkten Rohstoffkosten sind geringer als die von Nickel oder Niob, dennoch beeinflussen sie das Verhalten bei der Wärmebehandlung und die endgültigen mechanischen Eigenschaften.
| Element | Typischer Inhalt | Relativer Einfluss der Kosten | Wichtigster Beitrag zur Leistung |
|---|---|---|---|
| Nickel und Kobalt | 50–55% | Sehr hoch | Grundmatrix, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität |
| Chrom | 17–21% | Mittel bis hoch | Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit |
| Molybdän | 2.8–3.3% | Hoch | Verfestigung durch Mischkristalle und Beständigkeit gegen lokale Korrosion |
| Niob und Tantal | 4.75–5.50% | Hoch | Verbesserung der Primärabscheidung und hohe mechanische Festigkeit |
| Titan | 0.65–1.15% | Mittel | Reaktion auf Niederschlag und Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen |
| Aluminium | 0.20–0.80% | Geringere Direktkosten, hoher technischer Wert | Unterstützt die Gamma-Prime-Ausfällung |
Stangen aus Inconel 718 mit mittlerem Durchmesser weisen in der Regel den stabilsten Preis pro Kilogramm auf, da sie in großem Umfang hergestellt und auf Lager gehalten werden. Stangen mit kleinem Durchmesser erfordern pro Kilogramm einen höheren Bearbeitungsaufwand, während Stangen mit großem Durchmesser unter Umständen eine maßgeschneiderte Schmiedeverarbeitung, lange Wärmebehandlungszyklen, eine Grobbearbeitung und eine Ultraschallprüfung erfordern.
| Durchmesser Bereich | Richtpreis pro Kilogramm | Typische Versorgungsroute |
|---|---|---|
| 3–10 mm | 60–115 US-Dollar/kg | Kaltgezogen, gerichtet, poliert oder präzisionsgeschliffen |
| 12–20 mm | 48–90 US-Dollar/kg | Kaltgezogene, geschälte, geschliffene oder kleine warmgefertigte Stangen |
| 22–80 mm | 34–68 US-Dollar/kg | Gängige Stangen aus warmgewalztem, geschmiedetem oder geschältem Material |
| 85–150 mm | 38–75 US-Dollar/kg | Warmgewalzte oder geschmiedete Stangen mit kontrollierter Lösungsglühbehandlung |
| 160–300 mm | 45–90 US-Dollar/kg | Geschmiedet, grob gedreht, lösungsgeglüht und häufig einer Ultraschallprüfung unterzogen |
| Über 300 mm | Individuelles Angebot | Projektspezifisches Schmieden, Homogenisieren, Wärmebehandlung und Prüfung |
| Durchmesser | Ungefähres Gewicht pro Meter | Bedeutung des Begriffs „Einkauf“ |
|---|---|---|
| 20 mm | Etwa 2,57 kg/m | Geringes Gesamtgewicht, doch die Verarbeitung kleiner Barren kann den Preis pro kg in die Höhe treiben |
| 50 mm | Etwa 16,1 kg/m | Gängiger Bearbeitungsdurchmesser mit relativ stabiler Verfügbarkeit |
| 100 mm | Etwa 64,3 kg/m | Höherer Gesamtmaterialwert und höhere Anforderungen an die Zerspanung |
| 200 mm | Etwa 257 kg/m | In der Regel geschmiedet; erfordert unter Umständen eine Ultraschallprüfung, das Anheben und eine spezielle Verpackung |
Diese Gewichtsangaben sind ungefähre Werte und wurden unter Zugrundelegung einer Nenn-Dichte von Alloy 718 von etwa 8,19 g/cm³ berechnet. Das tatsächlich in Rechnung gestellte Gewicht sollte auf den gemessenen Abmessungen oder dem auf der Waage ermittelten Gewicht basieren.
Ein kleinerer Stab hat in der Regel ein geringeres Gesamtgewicht, kann jedoch einen höheren Preis pro Kilogramm aufweisen. Kleine Präzisionsstäbe erfordern im Vergleich zur Menge des produzierten Fertigmaterials einen erheblichen Bearbeitungsaufwand.
Bei Stangen aus der Legierung 718 mit kleinem Durchmesser können mehrere Kaltziehvorgänge, Zwischenglühen, Oberflächenreinigung, Richten, Polieren, spitzenloses Schleifen sowie wiederholte Maßkontrollen erforderlich sein. Muss die Stange in aushärtetem Zustand geliefert werden, verursachen die abschließende Wärmebehandlung und die Verformungskontrolle zusätzliche Kosten.
| Anforderung an die „Small Bar“ | Preiseffekt |
|---|---|
| Mehrere Zeichnungsdurchläufe | Ergänzt um Werkzeugausrüstung, Schmierung, Maschinenzeit und Prozesssteuerung |
| Zwischenglühen | Fügt Ofenzyklen und Handhabungsschritte zwischen den Ziehvorgängen hinzu |
| Präzisionsrichtarbeiten | Erfordert eine kontrollierte Korrektur und Endkontrolle |
| Spitzenloses Schleifen | Verlängert die Fertigungszeit und verringert die Materialausbeute |
| Geringe Abnahmemenge | Erhöht die Stückkosten, da die Einrichtungs- und Zertifizierungskosten nicht aufgeteilt werden |
Große Stangen aus der Legierung 718 müssen in der Regel aus einem Rohling oder einem umgeschmolzenen Block geschmiedet werden. Die Niob-Segregation, die Kornstruktur, die Schmiedereduktion und die Gleichmäßigkeit der Wärmebehandlung müssen sorgfältig kontrolliert werden. Große Stangen erfordern unter Umständen mehrere Schmiedevorgänge, Homogenisierung, Lösungsglühen, Grobdrehung, Ultraschallprüfung, Makrostrukturuntersuchung sowie umfangreiche mechanische Prüfungen.
| Anforderung an große Stäbe | Preiseffekt |
|---|---|
| Großer umgeschmolzener Block oder Knüppel | Erhöht die Produktionsverpflichtung und die Mindestbestellmenge |
| Mehrere Schmiedevorgänge | Berücksichtigt Druckzeit, Ofenenergie, Arbeitsaufwand und Prozessrisiken |
| Langer Wärmebehandlungszyklus | Erfordert eine beträchtliche Ofenkapazität und Temperaturgleichmäßigkeit |
| Grobdrehung | Entfernt Zunder und Oberflächenfehler, verringert jedoch die Ausbeute an einwandfreiem Material |
| Prüfung mit Ultraschall | Erhöht die Prüfkosten und das potenzielle Risiko einer Ablehnung |
| Steuerung der Korngröße und der Makrostruktur | Ergänzt um Prozessqualifizierung und Laboruntersuchung |
Die Herstellungsmethode wirkt sich sowohl auf den Preis von Inconel 718-Stangen als auch auf deren Eignung für das Endbauteil aus. Warmgewalzte Stangen sind in der Regel kostengünstiger, während geschmiedete und präzisionsgeschliffene Stangen zusätzliche Verarbeitungskosten verursachen.
Warmgewalzte Stangen werden üblicherweise für allgemeine Bearbeitungsrohlinge, Schrauben, Wellen und Industriekomponenten verwendet. Sie weisen in der Regel Standard-Walzwerkstoleranzen auf und erfordern eine Bearbeitungszugabe, um Zunder und Maßabweichungen zu beseitigen.
Schmiedestangen finden breite Anwendung bei Bauteilen für Flugzeugtriebwerke, Gasturbinenteilen, Ölfeldwerkzeugen, großen Verbindungselementen, Druckbauteilen und Rohlingen für die Bearbeitung von Profilen mit großem Querschnitt. Ihr Preis hängt von der Qualität des Barrenmaterials, dem Schmelzverfahren, dem Schmiedeverhältnis, den Anforderungen an die Korngröße, der Lösungsglühbehandlung, der Grobbearbeitung und dem UT-Abnahmeniveau ab.
Kaltgezogene Stangen bieten eine verbesserte Maßgenauigkeit und Oberflächengüte bei kleinen Durchmessern. Durch die Kaltverformung werden Festigkeit und Härte erhöht, doch muss der abschließende Wärmebehandlungsprozess genau gesteuert werden, um die geforderten Spezifikationen und mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
Präzisionsgeschliffene Stangen werden für Wellen, Stifte, Rohlinge für Befestigungselemente, Pumpenteile, Werkzeuge und Bauteile verwendet, bei denen strenge Grenzwerte hinsichtlich Durchmesser, Rundheit, Geradheit und Oberflächenrauheit einzuhalten sind. Geschliffenes Material kann die Endbearbeitungszeit verkürzen, weist jedoch in der Regel den höchsten Materialpreis pro Kilogramm auf.
| Bar Zustand | Referenzpreis | Hauptvorteil | Hauptkostenzuschlag |
|---|---|---|---|
| Warmgewalzt | 32–55 US-Dollar/kg | Kostengünstiger Rohling | Begrenzte Oberflächenbearbeitung und Standardtoleranz |
| Geschmiedet | 40–82 US-Dollar/kg | Große Durchmesser und kontrollierte strukturelle Eigenschaften | Schmieden, Nacherwärmen, Wärmebehandlung, Grobdrehung und UT |
| kaltgezogen | 45–88 US-Dollar/kg | Verbesserte Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität | Ziehen, Zwischenglühen und Richten |
| geschält oder gedreht | 36–68 US-Dollar/kg | Sauberere Oberfläche und geringeres Bearbeitungsaufmaß | Oberflächenbearbeitung und Maßhaltigkeit |
| Präzisionsgeschliffen | 55–115 US-Dollar/kg | Enge Toleranz und glatte Oberfläche | Schleifen, Prüfung, Richten und Schutzverpackung |
Der Wärmebehandlungszustand ist einer der wichtigsten Unterschiede bei Angeboten für Inconel 718-Stangen. Die Legierung 718 wird üblicherweise entweder in einem lösungsgeglühten Zustand für die spätere Bearbeitung und Alterung oder in einem vollständig lösungsgeglühten und ausscheidungsgehärteten Zustand geliefert.
Lösungsgeglühte Stangen sind weicher und lassen sich leichter bearbeiten als vollständig gealtertes Material. Sie werden häufig gemäß Spezifikationen wie AMS 5662 bezogen, wenn der Bauteilhersteller plant, die Grobbearbeitung vor der Endalterung abzuschließen.
Lösungsgeglühtes Material hat in der Regel einen niedrigeren Einkaufspreis als vollständig aushärtete Stangen. Der Käufer muss jedoch die später anfallenden Kosten für das Aushärten, die Ofenzertifizierung, die Härteprüfung, die mechanische Prüfung, die Maßkorrektur und die Endkontrolle einkalkulieren.
Kaltverfestigte Stangen weisen eine deutlich höhere Streckgrenze, Zugfestigkeit, Härte, Ermüdungsfestigkeit und Kriechfestigkeit auf. Sie können gemäß Spezifikationen wie AMS 5663 bezogen werden, wenn die endgültigen mechanischen Eigenschaften bereits vor der Auslieferung vorliegen müssen.
Die vollausgehärtete Legierung 718 lässt sich schwerer bearbeiten. Werkzeugverschleiß, Schnittkräfte, Wärmeentwicklung und Bearbeitungszeit nehmen erheblich zu. Der Einkauf von vollausgehärteten Stangen kann daher zwar den Aufwand für die Wärmebehandlung verringern, erhöht jedoch die Bearbeitungskosten.
Ein weit verbreitetes Wärmebehandlungsverfahren umfasst das Lösungsglühen, gefolgt von einer Alterung bei etwa 718 °C, einer Ofenabkühlung auf etwa 621 °C, einer Haltezeit für die gesamte Alterungsdauer und anschließend einer Luftabkühlung. Ein anderes Verfahren nutzt eine höhere Lösungsglühtemperatur, gefolgt von einem anderen Auslagerungszyklus, um ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Schlagzähigkeit, Kriechfestigkeit und Bruchverhalten zu erzielen.
Die genaue Wärmebehandlung sollte den Anforderungen der Werkstoffspezifikation und der Zeichnung entsprechen. Ein Lieferant sollte einen Wärmebehandlungszyklus nicht allein deshalb wählen, weil er kostengünstiger oder bequemer ist.
| Zustand | Typische gewerbliche Nutzung | Relativer Materialpreis | Überlegungen des Käufers |
|---|---|---|---|
| Mit einer Lösung behandelt | Grobbearbeitung vor der Endalterung | Unter | Der Käufer muss die abschließende Wärmebehandlung organisieren und überwachen |
| Mit einer Lösung behandelt und gealtert | Fertiges hochfestes Bauteil oder Bearbeitungsrohling | Höher | Eine höhere Härte erschwert die Bearbeitung. |
| Kundenspezifischer Alterungszustand | Luft- und Raumfahrt, Ölfeldtechnik, Turbinen oder spezielle Anwendungen im Bereich der Ermüdungsfestigkeit | Projektspezifisch | Möglicherweise sind Eignungsprüfungen und Ofenprotokolle erforderlich |
Der kostengünstigere, lösungsgeglühte Stab ist nicht immer die kostengünstigste Option, wenn man die Kosten für die Endalterung, die Prüfung, die Verformungskorrektur und das Nachschleifen mit einbezieht. Ebenso kann ein vollständig gealterter Stab unnötig teuer sein, wenn noch umfangreiche Grobbearbeitungen durchgeführt werden müssen.
Ein gängiges Fertigungsverfahren besteht darin, lösungsgeglühtes Rohmaterial zu beschaffen, den Großteil der Grobbearbeitung durchzuführen, eine Ausscheidungsalterung vorzunehmen und anschließend die kritischen Oberflächen fertig zu bearbeiten. Die beste Vorgehensweise hängt von der Geometrie des Bauteils, den Toleranzen, der Produktionsmenge und den Möglichkeiten der Wärmebehandlung ab.
Im Vergleich zu vielen anderen Nickel-Superlegierungen ist Inconel 718 in großem Umfang vorrätig, insbesondere in den gängigen Durchmessern für die Luft- und Raumfahrt sowie für die Ölförderung. Bei Lagerware sind in der Regel die geringste Mindestbestellmenge und die kürzeste Lieferzeit gewährleistet.
Stangenmaterial kann oft in voller Länge oder als Zuschnitt erworben werden. Der Käufer kann Geld sparen, indem er den nächstgrößeren verfügbaren Durchmesser wählt und diesen auf die Endgröße bearbeitet. Vorhandene Lagerbestände verringern zudem das Risiko künftiger Schwankungen des Nickelpreises und neuer Lieferzeiten der Hersteller.
Bei Sonderanfertigungen können folgende Arbeitsschritte erforderlich sein: Schmelzen, Umschmelzen, Umformung von Knüppeln, Schmieden, Walzen, Lösungsglühen, Auslagern, Grobbearbeitung, Ultraschallprüfung, mechanische Prüfungen sowie spezielle Zertifizierungen. Die Hersteller verlangen in der Regel eine Mindestbestellmenge, die ausreicht, um die gesamte Produktionscharge sowie Prozessverluste abzudecken.
| Vergleich Artikel | Bestandsgrößenleiste | Leiste mit benutzerdefinierter Größe |
|---|---|---|
| Preis pro Kilogramm | In der Regel niedriger | Normalerweise höher |
| MOQ | Es können ein Stab oder mehrere zugeschnittene Stücke verwendet werden | Möglicherweise ist die gesamte Menge an Fräs-, Knüppel- oder Schmiedeteilen erforderlich |
| Vorlaufzeit | Kurz nach der Zertifikatsgenehmigung | Länger aufgrund von Produktion und Prüfung |
| Flexibilität bei den Abmessungen | Begrenzt auf den verfügbaren Bestand | Kann näher an der erforderlichen Bearbeitungsgröße hergestellt werden |
| Flexibilität bei der Spezifikation | Beschränkt auf die ursprüngliche Bestandsbescheinigung | Kann für eine bestimmte ASTM-, AMS-, API- oder Kundenanforderung ausgelegt werden |
Ein Stab nach ASTM B637 kann nicht automatisch durch eine einfache Alterungsbehandlung auf AMS 5663 umzertifiziert werden. Der ursprüngliche Schmelzprozess, das Schmiedeverfahren, die Wärmebehandlung, die Probenahme, die mechanischen Eigenschaften und die Rückverfolgbarkeit müssen den Anforderungen der AMS-Spezifikation entsprechen.
Der Begriff “Inconel 718” bezeichnet zwar die Legierungsfamilie, definiert jedoch nicht die gesamte Qualitätsstufe. Die Legierung 718 in Luft- und Raumfahrtqualität und in handelsüblicher Qualität kann zwar eine ähnliche nominelle chemische Zusammensetzung aufweisen, sich jedoch hinsichtlich Schmelzverfahren, Reinheit von Einschlüssen, Kornstruktur, Ultraschallqualität, Rückverfolgbarkeit, Wärmebehandlung, Prüfung und Zulassungsstatus unterscheiden.
Stangen in Handelsqualität eignen sich für zahlreiche industrielle Befestigungselemente, Wellen, Ventile, Pumpenteile, Werkzeuge, allgemeine Turbinenkomponenten sowie nicht flugkritische Bauteile. Sie können gemäß ASTM B637 oder einer anderen industriellen Spezifikation mit standardmäßigem Materialprüfzeug (MTC) und mechanischen Prüfungen geliefert werden.
Bei Stangen für die Luft- und Raumfahrt sind häufig das Vakuum-Induktionsschmelzen mit anschließendem Vakuum-Lichtbogenschmelzen, kontrollierte Schmiedeverfahren, die Rückverfolgbarkeit der Schmelzcharge, strenge Anforderungen an die Korngröße, Ultraschallprüfungen, eine Zertifizierung durch den Hersteller sowie die Einhaltung einer bestimmten AMS-Revision erforderlich.
Manche Käufer verlangen zudem eine zugelassene Walzwerkquelle, ein Tiefkühlverfahren, eine statistische Prozesskontrolle, eine zusätzliche Untersuchung der Makrostruktur oder eine Kundenabnahme vor Ort. Diese Anforderungen können sowohl den Preis als auch die Lieferzeit erhöhen.
| Qualitätsanforderung | Bar in Profiqualität | Stange in Luft- und Raumfahrtqualität |
|---|---|---|
| Typischer Preis | Etwa 32–70 US-Dollar/kg | Etwa 60–125 US-Dollar/kg oder mehr |
| Allgemeine Spezifikation | ASTM B637 oder Projektspezifikation | AMS 5662, AMS 5663, AMS 5664 oder kundenspezifische Luft- und Raumfahrtspezifikation |
| Schmelzweg | Spezifikationsabhängig | Häufig VIM plus VAR oder ein anderes kontrolliertes Umschmelzverfahren |
| Ultraschallprüfung | Standard oder optional | Häufig vorgeschrieben mit einer festgelegten Abnahmeklasse |
| Rückverfolgbarkeit | Rückverfolgbarkeit der Wärmenummer | Lückenlose Rückverfolgbarkeit von Charge, Los, Prozess und manchmal auch bis zum Werk |
| Prüfung | Standardchemische und mechanische Eigenschaften | Erweiterte Dokumentation zu mechanischen Eigenschaften, Korngröße, Makrostruktur, Ultraschallprüfung und Prozessablauf |
Material in Luft- und Raumfahrtqualität bietet möglicherweise keinen praktischen wirtschaftlichen Vorteil für eine nicht kritische industrielle Welle, wenn ASTM B637 die Konstruktionsanforderungen vollständig erfüllt. Andererseits kann die Verwendung von handelsüblichen Stangen anstelle von AMS-spezifizierten Bauteilen für Flugzeuge oder Turbinen zur Rückweisung führen und ein erhebliches Qualitätsrisiko darstellen.
Die wertschöpfende Weiterverarbeitung kann einen erheblichen Teil des Endpreises für Inconel-718-Stangen ausmachen. Käufer sollten den Rohstoffpreis von den Kosten für das Zuschneiden, die Bearbeitung, die Wärmebehandlung, das Schleifen und die Prüfungen trennen.
Zu den verfügbaren Oberflächenausführungen gehören unter anderem warmgewalztes Schwarzstahl, entzundertes, gebeiztes, geschältes, grob gedrehtes, poliertes oder zentrierlos geschliffenes Material. Jede zusätzliche Oberflächenbehandlung führt zu Materialabtrag, verlängert die Bearbeitungszeit und verringert die Ausbeute an Fertigteilen.
Die Standardtoleranz bei der Fräsbearbeitung ist in der Regel die kostengünstigste Option. Enge Durchmessertoleranzen wie h9, h8, h7 oder kundenspezifische Grenzwerte erfordern unter Umständen das Schälen, Drehen, Kaltziehen oder Präzisionsschleifen.
Bei langen Wellen kann eine kontrollierte Geradheit pro Meter erforderlich sein. Bei Präzisionsstangen können zudem Grenzwerte für Ovalität, Rundheit und Oberflächenrauheit vorgeschrieben sein. Diese Anforderungen sollten in der Angebotsanfrage numerisch angegeben werden.
Die Schneidekosten umfassen die Sägezeit, den Sägeblattverschleiß, den Schnittspaltverlust, die Längenmessung, das Entgraten, die Kennzeichnung und das Umpacken. Mehrere kurze Rohlinge haben in der Regel einen höheren effektiven Preis pro Kilogramm als Stangen in voller Länge.
Die lösungsgeglühte Legierung 718 lässt sich leichter bearbeiten als die aushärtete Legierung 718, unterliegt jedoch dennoch einer Kaltverfestigung und erzeugt erhebliche Schnittwärme. Für die Bearbeitung von aushärteten Stangen sind starre Maschinen, scharfe Hartmetallwerkzeuge, eine kontrollierte Schnittgeschwindigkeit, ein gleichmäßiger Vorschub und eine wirksame Kühlung erforderlich.
Der Standardlieferumfang umfasst in der Regel eine MTC. Zu den zusätzlichen Anforderungen können PMI, UT, Härtemessung, Zugversuch, Spannungsbruchversuch, Korngrößenuntersuchung, Makrostrukturprüfung, Mikrostrukturbewertung oder eine Prüfung durch eine unabhängige Stelle gehören.
| Anforderung | Kostengünstigere Alternative | Kostspieligere Option |
|---|---|---|
| Oberflächenbeschaffenheit | Warmgewalzt oder entzundert | Geschält, poliert oder präzisionsgeschliffen |
| Durchmessertoleranz | Standard-Frästoleranz | h9, h8, h7 oder zeichnungsspezifische Toleranz |
| Länge | Zufällige oder volle Stangenlänge | Mehrere feste Längen mit engen Toleranzen |
| Lenkerenden | Standard-Sägeschnitt | geplant, gefast, entgratet oder bearbeitet |
| Wärmebehandlung | Zustand nach der Lösungsbehandlung | ausgehärtet, gealtert, geprüft und maßkorrigiert |
| Inspektion | Standard-MTC und Maßprüfung | UT, Korngröße, Makrostruktur, mechanische Prüfungen und unabhängige Prüfung |
Die Bestellmenge beeinflusst die Verteilung der Kosten für Zuschnitt, Prüfung, Zertifizierung, Verpackung und Verwaltung. Bei kleinen Bestellungen kann der Stückpreis hoch ausfallen, selbst wenn die Teile aus dem Lagerbestand zugeschnitten werden.
Für ganze Barren oder reguläre Chargenmengen gelten in der Regel günstigere Stückpreise als für Prototypen. Bei größeren Mengen können die Lieferanten die Verarbeitungs- und Dokumentationskosten auf mehr Kilogramm verteilen.
Eine große Menge, die den aktuellen Lagerbestand übersteigt, kann jedoch eine Neuproduktion erforderlich machen. Der Anteil der Neuproduktion kann sich aufgrund der aktuellen Rohstoff- und Verarbeitungskosten preislich von den vorhandenen Lagerbeständen unterscheiden.
Ein Lagerhalter kann ein einzelnes kurzes Stück liefern. Ein verarbeitendes Werk benötigt möglicherweise einen kompletten Knüppel, eine Walzcharge oder eine Schmiedecharge. Bei kundenspezifischen Fertigungen in Luft- und Raumfahrtqualität kann die Mindestbestellmenge aufgrund von Anforderungen hinsichtlich Schmelzen, Umschmelzen, Qualifizierung und Prüfung erheblich höher sein.
Lagerware bietet die kürzeste Lieferzeit. Bei Neuproduktionen können folgende Schritte anfallen: Schmelzplanung, Umschmelzen, Knüppelverarbeitung, Schmieden, Wärmebehandlung, Ultraschallprüfung, Laboruntersuchungen, Zertifikatsfreigabe und internationaler Transport.
Eine Eillieferung kann eine vorrangige Fertigung, eine in Auftrag gegebene Wärmebehandlung, Überzeitprüfungen, eine beschleunigte Dokumentengenehmigung oder Luftfracht erfordern. Diese Kosten können die Differenz zwischen zwei Materialangeboten übersteigen.
Die Preise für Nickel, Chrom, Molybdän, Niob und Titan wirken sich auf die Wiederbeschaffungskosten für die Legierung 718 aus. Bei Schwankungen auf den Rohstoffmärkten können Lieferanten die Gültigkeitsdauer ihrer Angebote begrenzen. Eine lange Gültigkeitsdauer für Festpreise kann eine zusätzliche Risikoprämie beinhalten.
| Kommerzieller Faktor | Wirtschaftliche Lage | Situation mit höheren Kosten |
|---|---|---|
| Menge | Vollständige Chargen oder reguläre Produktionschargen | Muster, Prototypen oder mehrere kleine Teile |
| MOQ | Geeignetes Material ist vorrätig | Es wird eine neue Charge für die Fräserei, die Schmiede oder die Luft- und Raumfahrt benötigt |
| Vorlaufzeit | Standardabwicklung und Seefracht | Vorrangige Produktion und Luftfracht |
| Rohstoffmarkt | Stabile Preise für Legierungselemente | Schnell steigende oder schwankende Preise |
| Preisgültigkeit | Kurze Gültigkeitsdauer, abhängig vom aktuellen Lagerbestand | Lange feste Laufzeit, die eine Absicherung des Lieferantenrisikos erfordert |
Inconel 718, Inconel 625 und Inconel X-750 sind allesamt Nickellegierungen, weisen jedoch unterschiedliche Leistungsmerkmale auf. Ihre Preise überschneiden sich, da Zustand, Spezifikation, Durchmesser und Zertifizierung wichtiger sein können als die Bezeichnung der Legierung allein.
| Legierung | Standardpreis im Budget | Hauptgrund für die Kosten | Hauptrichtung der Leistung |
|---|---|---|---|
| Inconel 625 | Etwa 30–60 US-Dollar/kg | Hoher Gehalt an Nickel, Chrom, Molybdän und Niob | Meerwasser, Chloride, chemische Korrosion, Offshore-Anwendungen und geschweißte Anlagen |
| Inconel 718 | Etwa 32–70 US-Dollar/kg | Anforderungen an die Zusammensetzung und Wärmebehandlung von niobreichen ausscheidungsgehärteten Werkstoffen | Hochfestigkeit, Ermüdung, Kriechen, Luft- und Raumfahrt, Turbinen, Befestigungselemente und Bauteile für die Ölförderung |
| Inconel X-750 | Etwa 38–75 US-Dollar/kg | Hoher Nickelgehalt, Anforderungen an die Aushärtung durch Alterung und geringere Verfügbarkeit bei einigen Größen | Hochtemperaturfedern, Schrauben, Turbinenteile und entspannungsbeständige Bauteile |
Die Preise für Stangen aus den handelsüblichen Legierungen 718 und 625 überschneiden sich häufig. Inconel 625 enthält mehr Molybdän, erfordert jedoch in der Regel keine Ausscheidungshärtung, um seine Standardfestigkeit zu erreichen. Inconel 718 erfordert eine kontrollierte Lösungsglühung und Alterung, wird jedoch in großem Umfang hergestellt und auf Lager gehalten.
Inconel 718 in Luft- und Raumfahrtqualität ist in der Regel teurer als das für Standardanwendungen in der Industrie bestimmte Inconel 625, was auf das Vakuumschmelzen, das Umschmelzen, die AMS-Zertifizierung, die Ultraschallprüfung, die Korngrößenkontrolle und die mechanischen Prüfungen zurückzuführen ist.
Inconel 625 wird in der Regel gewählt, wenn Meerwasser, Chloride, Lochfraß, Spaltkorrosion oder aggressive chemische Medien eine wichtige Rolle spielen. Inconel 718 wird in der Regel gewählt, wenn eine hohe Streckgrenze, Zugfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Kriechfestigkeit die Hauptanforderungen sind.
Auch die Preise für Inconel 718 und X-750 können sich überschneiden. X-750 kann in seltenen Abmessungen teurer sein, da es weniger häufig vorrätig ist. Inconel 718-Stangen für die Luft- und Raumfahrt können teurer sein, wenn strenge Anforderungen hinsichtlich AMS, Schmelzcharge, Ultraschallprüfung und Rückverfolgbarkeit gelten.
Inconel 718 bietet in vielen Anwendungsbereichen bei Temperaturen von bis zu etwa 650 °C bis 704 °C im Allgemeinen eine höhere mechanische Festigkeit. X-750 wird häufig für Hochtemperaturfedern, Schrauben und Bauteile verwendet, die Beständigkeit gegen Spannungsrelaxation und Oxidation erfordern.
Die Wahl von Inconel 625 für ein stark beanspruchtes Turbinenbefestigungselement bietet möglicherweise nicht die erforderliche Festigkeit. Die Wahl von Inconel 718 in Luft- und Raumfahrtqualität für eine einfache, mit Meerwasser in Berührung kommende Welle kann zusätzliche Kosten verursachen, ohne den entscheidenden Korrosionsvorteil zu bieten. Bei der Werkstoffauswahl sollten Temperatur, Beanspruchung, Ermüdungszyklen, Korrosionsmedium, Einwirkzeit, Fertigungsverfahren und Konstruktionsnormen berücksichtigt werden.
Wie viel kostet ein Kilogramm Inconel 718-Stab?
Standardmäßige Inconel 718-Stangen für den Handel kosten in der Regel etwa 32 bis 70 US-Dollar pro kg. Geschmiedete, kaltgezogene, präzisionsgeschliffene, aushärtete, für die Luft- und Raumfahrt geeignete, speziell geprüfte oder in kleinen Mengen gelieferte Stangen können etwa 45 bis 125 US-Dollar pro kg oder mehr kosten. Der endgültige Preis hängt von Durchmesser, Menge, Spezifikation, Schmelzverfahren, Wärmebehandlung, Toleranz, Oberflächenbeschaffenheit, Prüfung, Lagerverfügbarkeit und Lieferbedingungen ab.
Warum ist Inconel 718 in Luft- und Raumfahrtqualität teurer?
Inconel 718 in Luft- und Raumfahrtqualität erfordert unter Umständen Vakuum-Induktionsschmelzen, Vakuum-Lichtbogenschmelzen, kontrolliertes Schmieden, strenge Wärmebehandlung, Korngrößenkontrolle, Ultraschallprüfung, mechanische Prüfungen, Original-Werkszertifikate, zugelassene Fertigungsquellen sowie lückenlose Rückverfolgbarkeit der Chargen. Im Vergleich zu gewöhnlichen Stangen in Handelsqualität führen diese Anforderungen zu höheren Produktions- und Prüfkosten, einem erhöhten Ausschussrisiko sowie längeren Vorlaufzeiten.
Ist eine lösungsgeglühte oder eine kaltverfestigte Inconel 718-Stange günstiger?
Lösungsgeglühte Inconel 718-Stangen weisen in der Regel einen niedrigeren Anschaffungspreis auf und lassen sich leichter bearbeiten. Ausgehärtete Stangen sind teurer, da sie zusätzliche Ofenzyklen, eine Härtekontrolle und eine Überprüfung der mechanischen Eigenschaften erfordern. Da lösungsgeglühtes Material jedoch nach der Bearbeitung noch einer abschließenden Auslagerung unterzogen werden muss, sollten Käufer die Gesamtkosten der Bauteile vergleichen, einschließlich Wärmebehandlung, Maßkorrektur, Prüfung und Endbearbeitung, anstatt nur den Anschaffungspreis der Stangen zu betrachten.
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