金属加工・金属切削加工

インコネルの特徴 高温下で高強度、高酸化性を発揮する金属

2017.02.10

インコネル(Inconel®)はニッケル、炭素、鉄、クロム等を添加した合金のことです。
耐熱性、耐蝕性が高く、高温下での状況に長時間晒されても高い強度を維持します。
そのため、多様な加工材料、鋳物材料として使用されます。
インコネルには耐熱性、耐蝕性以外にも優れた特性があります。
インコネルは、高温下での状況に長時間晒されても高い強度を維持する一方で、
耐酸化性、耐クリープにも優れています。

インコネルは金属材料の中でも最も切削加工の困難なものの1つです。
切削加工が困難な理由として挙げられるのが、
1、高温強度大きい
2、加工硬化が生じやすい
3、工具材料との親和性が大きい
4、熱伝導率が悪い
以上主に4つです。
上記の条件の内1,2個当てはまるような材料は難削材として分類されます。
しかしインコネルは4つの条件を同時に満たしており、難削材中の難削材と言えます。
それ故、切削の際には最適な刃物と工具材料を取り揃え、刃に負荷がかかりすぎないよう慎重に進める必要があります。

インコネルの種類

インコネル600
●一般的な特性
高温での耐酸化性が良く、Clイオンによる応力腐食割れ感受性が極めて低いことに加え、多くの酸化性、還元性双方の有機酸に耐えることができます。
アルカリに対しても優れた耐食性を持ち、アンモニアに対しては完全な耐食性があります。
●用途
水処理装置、工業炉、航空機排気系、蒸発器材、アンモニア、プラント、電子部品

インコネル625
●一般的な特性
孔食、隙間腐食、粒間腐食に対して非常に優れた耐性があります。
また、高温状況下で高い疲労強度があります。
●用途
原子力廃液処理装置、超臨界水装置、海水用部品、公害防止設備

インコネル718
●一般的な特性
焼鈍した状態での製造加工特性が良く、引張強度、疲労強度、クリープ破断強度が優れています。
700°C(1300°F)までの高温において強度が高く、1000°C(1830°F)の温度までの耐酸化性が高いです。
極低温環境における優れた機械的特性低温、高温下の優れた耐腐食性、応力腐食割れおよび孔食に対する耐性が優れており、アーク溶接および抵抗溶接プロセスによる溶接後に割れる心配がありません。
●用途
タービンディスク、ガスタービン、ロケットエンジンの回転部品および固定部品、高張力ボルト、スプリング、原子炉や宇宙船の構成部品、ポンプシャフト、坑口装置、油井用機器、井戸掘削装置

インコネルX750
●一般的な特性
析出硬化型のNi-Cr合金で、耐食性と共に、約700℃までの耐酸化性、引っ張り強度、耐ヘタリ性に優れています。
●用途
ガスタービン、原子炉部品、圧力容器、耐熱スプリング、ファスナー

車やバイクのサウンドにこだわる人は

エキゾーストマニホールド(エキマニ)やマフラーの素材から選んで好みの音を出しています。
材質では鉄、ステンレス、チタン、そしてインコネルがよく使われています。
車・バイクのマフラーのサウンドは材質と製法によって音が変わってきます。
音質的には、固い材料になるほど、薄いパイプになるほど高音になります。
材料的にはステンレス(SUS304)が硬くて有名ですが、チタンやインコネルのほうが薄く加工ができるため、より乾いた高音を出すためにはチタンなどが選定されます。
そのため、二輪レース用としてチタン100%マフラーが多数市販されています。

チタンという素材は、比重が小さいので、軽さを求めるのでしたら最適な金属ですが、耐熱性はあまり高くありません。
高温環境下での応力腐蝕割れなのか、排気温度の高いエンジンだと酸化して、ボロボロになり、割れてしまいます。
高出力エンジンやエンジンがリアに搭載されて走行風があまり当たらない車両は酸化が激しいので必ず劣化してしまいます。
エンジンに近い側から割れてくるので、温度が上がる部分についてはチタンよりも、耐熱性が優れているインコネルの方が適しています。
最近は耐熱温度を高めたチタンも普及していますが、それでも上記車両に対応できるほどの耐久性が確保されているとは言い難い状態です。
そのため高級車、F1などレーシングカーには、インコネルのマフラーがよく使われています。
軽さと耐久性の両方が求められる車両に対しては、インコネルが現在は最適な金属になっています。

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