العربية

Hastelloy C-22

سبيكة فائقة من النيكل والكروم والموليبدينوم والتنغستن، مصممة لمقاومة استثنائية للتآكل الناتج عن الأحماض المختلطة، والهجمات الموضعية، والتدهور الحراري. مثالية لمكونات CNC في البيئات الصناعية شديدة التآكل.

مقدمة عن هاستيلوي C-22

هاستيلوي C-22 هو سبيكة شديدة التعددية ومقاومة للتآكل، وتتكون أساسًا من النيكل والكروم والموليبدينوم والتنغستن. يوفر حماية فائقة ضد البيئات المؤكسِدة والمختزِلة على حد سواء، بما في ذلك غاز الكلور الرطب، وكلوريدات الحديديك والكوبرِك، وحمض النتريك، ومياه البحر. إن مقاومته الواسعة النطاق للتآكل تجعله مادة مفضلة للمكونات الحرجة في معالجة المواد الكيميائية، ومعالجة النفايات، والتطبيقات البحرية.

تُعد هذه السبيكة قيّمة بشكل خاص في التشغيل بتقنية CNC للأجزاء التي يجب أن تحافظ على ثبات أبعادي عالٍ، وتكامل ميكانيكي، ومقاومة للتنقّر (Pitting) وهجوم الشقوق (Crevice Attack) وتشققات تآكل الإجهاد (Stress Corrosion Cracking)—خصوصًا في البيئات الكيميائية شديدة العدوانية أو متعددة/مختلطة الوسائط.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لهاستيلوي C-22

هاستيلوي C-22 (UNS N06022 / ASTM B575 / B564 / B619 / B622 / B626) هو سبيكة مشغولة (Wrought) ذات أساس نيكل معروفة بمقاومتها للتآكل وثباتها المعدني. وتوفر أداءً محسّنًا مقارنةً بهاستيلوي C-276 وC-4، خاصةً في البيئات المؤكسِدة.

التركيب الكيميائي (نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (وزن٪)	الدور الرئيسي
النيكل (Ni)	الباقي (≥56.0)	يوفر مقاومة تآكل أساسية عبر كيميائيات مختلفة
الكروم (Cr)	20.0–22.5	أساسي لمقاومة العوامل المؤكسِدة مثل حمض النتريك
الموليبدينوم (Mo)	12.5–14.5	يعزز مقاومة التنقّر وتآكل الشقوق
الحديد (Fe)	2.0–6.0	يزيد المتانة/القوة الميكانيكية
التنغستن (W)	2.5–3.5	يساهم في مقاومة التآكل الموضعي
الكوبالت (Co)	≤2.5	يُتحكم به لضمان الاتساق
الكربون (C)	≤0.015	يقلل ترسّب الكربيدات أثناء اللحام
المنغنيز (Mn)	≤0.5	يساعد في التشكيل على الساخن
السيليكون (Si)	≤0.08	محتوى منخفض لتعزيز مقاومة التآكل بين الحبيبات
الكبريت (S)	≤0.02	يُتحكم به لمنع التشقق أثناء التشغيل CNC واللحام

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	المعيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.69 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1350–1400°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	9.7 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومية الكهربائية	1.20 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	12.3 µm/m·°C (20–300°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	390 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	205 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخصائص الميكانيكية (حالة التخمير/التلدين)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	690–760 MPa	ASTM E8/E8M
مقاومة الخضوع (0.2%)	275–345 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥45% (قياس 25 مم)	ASTM E8/E8M
الصلادة	180–220 HB	ASTM E10
متانة الصدم	ممتازة عند درجات تحت الصفر ودرجات الحرارة المحيطة	ASTM E23

الخصائص الرئيسية لهاستيلوي C-22

مقاومة تآكل واسعة النطاق: يتحمل أنظمة الأحماض المختلطة وظروف الأكسدة-الاختزال، ويتفوق على C-276 في بيئات مثل حمض النتريك 70% مع أيونات الكلوريد.
مقاومة للهجوم الموضعي: رقم مقاومة التنقّر المكافئ (PREN) >50؛ ومعدلات تآكل <0.02 مم/سنة في كلوريد الحديديك و>6% حمض الهيدروكلوريك.
ثبات حراري: مقاوم للتحسّس وترسّب حدود الحبيبات الناتج عن التعرض الحراري المطوّل بين 600–1040°C.
تشغيل دقيق: مثالي لتطبيقات CNC التي تتطلب تفاوتات ±0.01 مم وتشطيبات سطحية <Ra 0.8 µm.

تحديات وحلول تشغيل هاستيلوي C-22 بتقنية CNC

تحديات التشغيل

التقسية بالانفعال (Work Hardening)

يتطلب معدل تقسية بالانفعال مرتفع (n ≈ 0.35) عمليات قطع عميقة ومتسقة لتجنب زيادة صلادة السطح والاهتزاز/الثرثرة (Chatter).

موصلية حرارية منخفضة

يؤدي ذلك إلى تراكم كبير للحرارة في منطقة القطع (حتى 600–800°C)، مما يقلل عمر الأداة في ظروف التشغيل الجاف أو التبريد بالغمر فقط.

التحكم في الرايش

يميل الرايش لأن يكون متينًا وخيطيًا، ما يزيد خطر التفافه حول الأداة وسوء تشطيب السطح في حال عدم استخدام قواطع رايش (Chip Breakers).

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعامل	التوصية	السبب
مادة الأداة	كربيد مطلي PVD (K20–K30) أو إدخالات سيراميكية	يحافظ على صلادة الحافة عند درجة قطع >700°C
الطلاء	AlTiN أو AlCrN (3–5 µm)	يقلل التآكل الحراري والاحتكاك
الهندسة	زاوية ميل موجبة (10–12°)، حافة مصقولة إلى 0.02–0.05 مم	توازن بين الحدّة والتحكم في الرايش

معلمات القطع (ISO 3685)

العملية	السرعة (م/دقيقة)	التغذية (مم/لفة)	عمق القطع DOC (مم)	ضغط سائل التبريد (بار)
تشغيل خشن	10–18	0.20–0.30	2.0–3.0	100–120
تشغيل تشطيب	20–35	0.05–0.10	0.5–1.0	120–150

المعالجة السطحية لأجزاء هاستيلوي C-22 المُشغَّلة

الكبس المتساوي الخواص الساخن (HIP)

HIP عند 100–200 MPa و1150°C يعزز مقاومة التعب حتى 30% ويقلل الفجوات المجهرية في الأجزاء المصبوبة أو المصنوعة بالتقنيات الإضافية.

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية عند 1120°C ±10°C متبوعة بتبريد سريع تمنع تكوّن الأطوار البينية وتضمن مقاومة تآكل طويلة الأمد في أوساط HCl + HNO₃.

لحام السبائك الفائقة

يستخدم لحام السبائك الفائقة عملية GTAW مع سلك حشو ERNiCrMo-10 وبطاقة حرارية <1.5 kJ/mm، ما يضمن أن معدلات التآكل بعد اللحام تبقى <0.02 مم/سنة.

طلاء الحاجز الحراري (TBC)

يحمي طلاء TBC بسماكة تصل إلى 250 µm مكونات CNC من الأبخرة الحمضية وأحمال الحرارة الدورية فوق 800°C.

التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

يوفر EDM تفاوتات تصل إلى ±0.005 مم وخشونة سطح Ra <0.6 µm في الهندسات الداخلية المعقدة.

الحفر العميق

يمكّن الحفر العميق نسب L/D بمقدار 30:1 في صفائح أنابيب المفاعلات ومكونات أجهزة الغسل (Scrubbers) باستخدام توصيل تبريد داخلي.

اختبارات وتحليل المواد

تشمل اختبارات المواد اختبارات التآكل ASTM G28، والهجوم بين الحبيبات (ASTM A262 Prac. C)، واختبار الشد (ASTM E8)، والتحقق من الصلادة (ASTM E18).

تطبيقات مكونات هاستيلوي C-22 في الصناعات

صناعة المعالجة الكيميائية

مضخات وصمامات ووصلات معرّضة لمذيبات مكلورة، ومخاليط حمض النتريك-الهيدروفلوريك، وتيارات غازات حمضية مختلطة.

معالجة النفايات ومكافحة التلوث

مكونات في المؤكسدات الحرارية، وأجهزة غسل غازات الحرق (Incineration Scrubbers)، ومفاعلات النفايات الخطرة تكون معرّضة لأنواع مؤكسِدة ومختزِلة في آنٍ واحد.