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Inconel 625 ist die erste Wahl hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit und wird durch eine feste Lösung verfestigt. Inconel 718 ist die erste Wahl für hohe Festigkeit und hohe Temperaturen, wird durch Ausscheidungshärtung verfestigt und hängt stark von bestimmten Wärmebehandlungen ab. Die Wahl zwischen diesen beiden Werkstoffen bestimmt Ihre maximale Betriebstemperatur, die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und die gesamte Fertigungsvorlaufzeit.
Ingenieure, die Nickel-Superlegierungen für Bauteile in der Schwerindustrie spezifizieren, stehen oft genau vor dieser Entscheidung. Beim Übergang von traditionellen Gießereien zur additiver Fertigung mittels Drahtlichtbogen (WAAM) verschieben sich die Entscheidungskriterien. Große Bauteilabmessungen, lokale Temperaturzyklen während des Druckvorgangs und die Notwendigkeit von Ofenbehandlungen nach dem Druck bedeuten, dass die Wahl zwischen diesen beiden Legierungen direkten Einfluss auf Ihren Produktionsweg hat.
Inconel 625 vs. 718 im Überblick
Am effektivsten lassen sich diese beiden Werkstoffe vergleichen, indem man ihre metallurgischen Kernmechanismen und typischen WAAM-Eigenschaften nebeneinander betrachtet. Zwar gehören beide Legierungen zur Nickel-Chrom-Familie, doch führen ihre unterschiedlichen Nebenelemente zu völlig unterschiedlichen industriellen Anwendungsfällen. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Unterschiede zwischen gedrucktem 625 und gedrucktem 718 unter der Annahme von Standardbedingungen nach dem Druckvorgang.
Inconel 625 vs. Inconel 718: Eigenschaften von WAAM-gedrucktem Material
| Funktion | Inconel 625 | Inconel 718 |
| UNS-Nummer | N06625 | N07718 |
| Verstärkungsmechanismus | Feste Lösung | Austauschhärtung |
| Zugfestigkeit (typisch) | ~680 MPa | ~1.215 MPa |
| Streckgrenze (typisch) | ~400 MPa | ~1.010 MPa |
| Dehnung (typisch) | 55% | 20–25 % |
| Maximale Betriebstemperatur | Bis zu 980 °C | Bis zu 700 °C (zur Erhaltung der Festigkeit) |
| Korrosionsbeständigkeit | Hervorragend geeignet für Umgebungen mit hohem Chloridgehalt | Gut, aber zweitrangig gegenüber der Kraft |
| Schweißbarkeit / Bedruckbarkeit | Sehr fehlerverzeihend | Erfordert eine strenge Temperaturregelung |
| Wärmebehandlung nach WAAM | Einfache Spannungsentlastung oder Glühen | Komplexe mehrstufige Alterung |
| Typische Kosten und Lieferzeiten | Ausgangswert | Höhere Kosten, längere Bearbeitungszeit |
Zusammensetzung und wie die einzelnen Legierungen ihre Festigkeit erhalten
Der Leistungsunterschied zwischen diesen beiden Werkstoffen ist auf ihre chemische Zusammensetzung zurückzuführen. Zwar basieren beide auf einem hohen Nickel- und Chromanteil, um Oxidation zu widerstehen, doch ihre Spurenelemente bestimmen, wie sie sich unter mechanischer Belastung verhalten.
- Nickel (Ni): Grundelement für beide Legierungen.
- Chrom (Cr): Beides ist in hohem Maße vorhanden und sorgt für entscheidende Oxidationsbeständigkeit.
- Molybdän (Mo): Etwa 9 % in 625, aber nur etwa 3 % in 718.
- Niob (Nb): Ist in beiden enthalten, wird jedoch bei der thermischen Verarbeitung unterschiedlich genutzt.
- Eisen, Titan und Aluminium: In 625 auf ein Minimum beschränkt, in 718 jedoch in bestimmten Anteilen enthalten, um die Härtung zu erleichtern.
Inconel 625 verdankt seine Festigkeit der Festigkeitssteigerung durch Festkörperlösung. Die hohen Anteile an Molybdän und Niob versteifen die Nickel-Chrom-Matrix, ohne dass Ausscheidungsphasen erforderlich sind. Beim 3D-Druck verwenden Hersteller in der Regel Standard-ERNiCrMo-3-Schweißdraht, um diese Legierung aufzutragen.
Im Gegensatz dazu ist Inconel 718 eine ausscheidungsgehärtete Legierung. Sie basiert auf einer sorgfältigen Zugabe von Titan, Aluminium und Niob, wodurch während der Wärmebehandlung mikroskopisch kleine Gamma-Prime- und Gamma-Double-Prime-Ausscheidungen entstehen. Diese Ausscheidungen wirken als Barrieren gegen innere Verformungen und verleihen der Legierung ihre enorme Zugfestigkeit. Für den 3D-Druck dieser Legierung schreiben Anwendungsingenieure in der Regel Draht der Klasse ERNiFeCr-2 vor.
Mechanische Eigenschaften: im gedruckten Zustand vs. wärmebehandelt
Bei der Bewertung des 3D-Drucks mit Inconel mittels WAAMhängen die mechanischen Eigenschaften des Endteils stark von dessen Zustand ab. Die technischen Datenblätter für herkömmlich geschmiedete Werkstoffe lassen sich nicht eins zu eins auf das im Draht-Lichtbogenverfahren abgeschiedene Material übertragen.
Gedrucktes Inconel 625 bietet bereits unmittelbar nach dem Aufbringen äußerst zuverlässige und isotrope Eigenschaften. Nach dem Spannungsabbau oder dem Glühen erreicht WAAM 625 regelmäßig Zugfestigkeiten von rund 680 MPa und Streckgrenzen nahe 400 MPa und zeichnet sich durch eine hervorragende Duktilität mit Dehnungswerten aus, die häufig 40 % erreichen. Dies macht es zu einem äußerst zähen, widerstandsfähigen Werkstoff, der vor dem Versagen erhebliche Energie – etwa 200 J – absorbieren kann.
Gedrucktes Inconel 718 verhält sich anders. Im gedruckten Zustand ist es relativ weich. Das Material muss einem strengen Lösungsglüh- und Auslagerungsprozess unterzogen werden, um sein wahres mechanisches Potenzial zu entfalten. Nach vollständiger Aushärtung kann WAAM 718 enorme Zugfestigkeiten von fast 1.215 MPa und Streckgrenzen von über 1.010 MPa erreichen. Diese extreme Festigkeit geht jedoch zu Lasten der Duktilität, wobei die Dehnung auf 20 % bis 25 % sinkt.
Ein entscheidender Aspekt beim großformatigen 3D-Druck mit Metall ist die Anisotropie, also der Unterschied in der mechanischen Festigkeit je nach Prüfrichtung (horizontale gegenüber vertikaler Bauausrichtung). Fortschrittliche Softwareplattformen wie MetalXL gleicht dies aus, indem sie intelligente, multidirektionale Fräsbahnen planen, die die Kornstruktur optimieren und richtungsbedingte Schwachstellen im fertigen, nahezu endkonturigen Bauteil reduzieren.
Korrosions- und Temperaturverhalten
Die Entscheidung zwischen diesen Legierungen fällt in der Regel bei der Bewertung der Betriebsumgebung.
Inconel 625 ist der unangefochtene Spitzenreiter in Sachen extremer Korrosionsbeständigkeit. Dank seines hohen Molybdängehaltes ist es praktisch immun gegen Chloridionen-Lochfraß, Spaltkorrosion und aggressive Sauergasumgebungen. Wenn ein Bauteil unter Wasser in Meerwasser betrieben wird oder mit stark sauren Chemikalien in Berührung kommt, ist 625 die erste Wahl.
Inconel 718 wurde entwickelt, um unter extremen thermischen Belastungen strukturelle Integrität zu gewährleisten. Während 625 bei hohen Belastungen und erhöhten Temperaturen an struktureller Festigkeit verliert, behält die ausscheidungsgehärtete Matrix von 718 bis zu 700 °C eine hohe Streckgrenze bei. Dies macht es zur ersten Wahl für dauerhafte Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit in anspruchsvollen Turbomaschinen und Antriebssystemen.
Es gibt eine leichte Überschneidung bei den Eigenschaften. Beide Legierungen weisen eine hervorragende allgemeine Oxidationsbeständigkeit auf. Der entscheidende Faktor hängt fast immer davon ab, ob es um mechanische Beanspruchung bei hohen Temperaturen (hier ist 718 vorzuziehen) oder um aggressive chemische Einwirkung bei moderaten Temperaturen (hier ist 625 vorzuziehen) geht.
Drucken mit WAAM: Schweißbarkeit, Wärmebehandlung und Vorlaufzeit
Aus fertigungstechnischer Sicht stellen die beiden Legierungen ganz unterschiedliche operative Herausforderungen dar.
Da Inconel 625 auf einer Festlösungsverstärkung basiert, ist es sehr gut schweißbar und beim robotergestützten Auftragen äußerst unempfindlich. Es ist beständig gegen Heißrisse und erfordert während des Druckvorgangs kein übermäßig komplexes Wärmemanagement. Nach dem Auftragen muss das Bauteil vor der Endbearbeitung lediglich einer einfachen Spannungsentlastung oder einem Standard-Glühzyklus unterzogen werden.
Inconel 718 erfordert eine weitaus strengere Prozesskontrolle. Die vom Schweißlichtbogen abgegebene Wärme kann zu lokalen Spannungen und Mikrorissen führen, wenn die thermischen Parameter nicht perfekt gesteuert werden. Darüber hinaus ist der Wärmebehandlungsprozess für 718 sehr aufwendig. Er erfordert ein Hochtemperatur-Lösungsglühen, gefolgt von einem langwierigen doppelten Alterungsprozess. Bei massiven WAAM-Bauteilen kann die Suche nach Industrieöfen, die diesen langen, mehrstufigen Zyklus bewältigen können, zu einem logistischen Engpass werden.
Dies wirkt sich direkt auf Ihr Projektbudget und Ihren Zeitplan aus. Inconel 718-Rohdraht ist in der Regel teurer als 625. Berücksichtigt man zudem die 18-stündigen Ofenzyklen und die Tatsache, dass vollständig gealtertes 718 aufgrund seiner extremen Härte bekanntermaßen schwer zu bearbeiten ist, so beläuft sich die Gesamtkosten Kostenkalkulation für WAAM im Vergleich zu Guss und Schmiede verschiebt sich. 718 erfordert im Vergleich zum besser bearbeitbaren 625 einen höheren Verbrauch an Schneidwerkzeugen, langsamere CNC-Spindeldrehzahlen und insgesamt längere Vorlaufzeiten. Unabhängig von der gewählten Legierung erfordern beide eine strenge Prüfung. Einkäufer sollten sich mit der zerstörungsfreie Prüfung von WAAM-Teilen vertraut machen, um die strukturelle Integrität vor dem Einsatz sicherzustellen.
Für welches Modell sollten Sie sich entscheiden?
Lesen Sie den WAAM-Leitfaden zur Werkstoffauswahl , um sicherzustellen, dass für Ihren spezifischen Lastfall tatsächlich eine Nickel-Superlegierung erforderlich ist. Ist dies der Fall, hängt die Entscheidung vom primären Ausfallrisiko des Bauteils ab.
Bildunterschrift: Entscheidungsmatrix für WAAM-Legierungen
| Anwendung / Umgebung | Empfohlene Legierung | Hauptgrund |
| Unterwasserverteiler oder Ventilkörper | Inconel 625 | Höchste Beständigkeit gegen Lochfraß durch Meerwasser und Chloridkorrosion. |
| Turbinengehäuse oder Abgaskomponente | Inconel 718 | Behält auch bei 700 °C eine extrem hohe Streckgrenze und Kriechfestigkeit bei. |
| Chemischer Wärmetauscher | Inconel 625 | Breitbandige Beständigkeit sowohl gegenüber oxidierenden als auch gegenüber reduzierenden Säuren. |
| Hochbelastbare Strukturhalterung für die Luft- und Raumfahrt | Inconel 718 | Durch Ausscheidungshärtung wird die höchstmögliche Zugfestigkeit erreicht. |
| Korrosionsanfällige Offshore-Rohrleitungen mit geringer Belastung | Super-Duplex-Edelstahl | Bietet eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei deutlich geringeren Materialkosten. |
Eine Legierungsempfehlung einholen
Die Auswahl der richtigen Superlegierung ist nur der erste Schritt. Um sicherzustellen, dass das Bauteil gedruckt, wärmebehandelt und erfolgreich bearbeitet werden kann, ist fundiertes Anwendungswissen erforderlich. Ganz gleich, ob Sie sich mit den 3D-Druck in der Öl- und Gasindustrie in korrosiven Umgebungen oder den 3D-Druck in der Luft- und Raumfahrt für Hochtemperatur-Antriebsteile – fachkundige Beratung ist dabei von entscheidender Bedeutung.
Senden Sie unserem Konstruktionsteam Ihre digitale CAD-Geometrie, die voraussichtliche Betriebstemperatur und das chemische Medium. Wir werden die Belastungsfälle bewerten, entweder 625 oder 718 empfehlen und den genauen Wärmebehandlungsablauf skizzieren, der erforderlich ist, um sicherzustellen, dass Ihr Bauteil die Endkontrolle besteht. Wenn Sie bereit sind, die üblichen Lieferzeiten von Gießereien zu umgehen, wenden Sie sich an unser Team, um Metallteile auf Abruf zu bestellen und Ihre Industriekomponenten innerhalb von Wochen statt Monaten zu erhalten.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Inconel 625 und 718?
Inconel 625 ist durch eine feste Lösung verfestigt, wodurch es sehr duktil, leicht schweißbar und außergewöhnlich widerstandsfähig gegen starke Korrosion ist. Inconel 718 ist ausscheidungsgehärtet und erfordert eine mehrstufige Wärmebehandlung, um eine hohe Zug- und Streckgrenze für strukturelle Anwendungen bei hohen Temperaturen zu erreichen.
Wofür wird Inconel 718 verwendet?
Inconel 718 wird in erster Linie für hochbeanspruchte Bauteile eingesetzt, die bei erhöhten Temperaturen von bis zu 700 °C betrieben werden. Zu den gängigen WAAM-Anwendungen zählen Turbomaschinen, Gasturbinengehäuse, Antriebskomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie hochbelastete Strukturhalterungen, bei denen Kriechfestigkeit unerlässlich ist.
Wie setzt sich Inconel 718 zusammen?
Inconel 718 ist eine Nickel-Chrom-Basislegierung, die in hohem Maße mit Eisen, Niob und Molybdän legiert ist. Entscheidend ist, dass sie geringe, präzise Zusätze von Aluminium und Titan enthält, die es dem Werkstoff ermöglichen, während seines Alterungswärmebehandlungszyklus festigkeitssteigernde Ausscheidungen zu bilden.
Wie hoch ist die Härte von Inconel 625?
Da Inconel 625 keiner Ausscheidungshärtung unterzogen wird, bleibt es im Vergleich zu gealtertem 718 relativ weich. In seinem standardmäßigen geglühten oder spannungsfreien Zustand weist WAAM-gedrucktes 625 in der Regel eine Härte auf, die eine unkomplizierte konventionelle CNC-Bearbeitung ohne übermäßigen Werkzeugverschleiß ermöglicht.
Wie schweißt man Inconel 625?
Inconel 625 ist sehr gut schweißbar und neigt kaum zu Heißrissen. In der additiven Fertigung wird es unter Verwendung von Standard-ERNiCrMo-3-Draht durch kontrolliertes Roboter-Lichtbogenschweißen aufgebracht. WAAM-Systeme können problemlos massive 625-Bauteile drucken, ohne dass ein strenges Wärmemanagement erforderlich ist, wie es bei empfindlicheren Legierungen der Fall ist. Um die Frage zu beantworten, ob ob WAAM-Teile zertifiziert werden können für dieses Verfahren zertifiziert werden können, sehen Sie sich unsere WAAM-Material- und Zertifizierungsportal Portal zu den aktuellen Industriestandards.
