Inconel 625
مقدمة عن إنكونيل 625
إنكونيل 625 هو سبيكة فائقة أساسها النيكل مُقوّاة بالتقسية بالمحلول الصلب (Solid-solution strengthened)، وتشتهر بمقاومتها الممتازة للتنقر (Pitting) وتآكل الشقوق (Crevice Corrosion) وتشقق التآكل الإجهادي (Stress Corrosion Cracking) والأكسدة عند درجات الحرارة العالية. وبفضل قوتها العالية ومقاومتها للتآكل عبر نطاق واسع من البيئات القاسية—من ماء البحر إلى بيئات المعالجة الكيميائية الحمضية—تعمل هذه السبيكة بثبات من درجات الحرارة المبردة (Cryogenic) وحتى 980°C (1800°F).
ويعود الأداء الاستثنائي للسبيكة إلى كيميائها المتوازنة بعناية: النيكل (58% حد أدنى)، والكروم (20–23%)، والموليبدينوم (8–10%)، والنيوبيوم (3.15–4.15%). تُعد إنكونيل 625 مادة مفضلة في صناعات الطيران والفضاء والبحرية والمعالجة الكيميائية والصناعات النووية، لقدرتها الفريدة على الجمع بين القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل وثبات إجهاد التعب الحراري.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 625
إنكونيل 625 (UNS N06625 / W.Nr. 2.4856) يتوافق مع مواصفات مثل ASTM B443 وB446 وB564، ويُستخدم على نطاق واسع في البيئات الصناعية عالية التآكل وعالية المتطلبات من حيث القوة.
التركيب الكيميائي (ASTM B446)
العنصر | نطاق التركيب (wt.%) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
النيكل (Ni) | 58.0 حد أدنى | المعدن الأساسي؛ مقاومة التآكل والثبات الحراري |
الكروم (Cr) | 20.0–23.0 | يحسن مقاومة الأكسدة والتآكل |
الموليبدينوم (Mo) | 8.0–10.0 | يرفع مقاومة التنقر ويزيد القوة الميكانيكية |
النيوبيوم (Nb + Ta) | 3.15–4.15 | يعزز مقاومة الزحف (Creep) وقوة التعب |
الحديد (Fe) | ≤5.0 | عنصر موازن |
الكوبالت (Co) | ≤1.0 | عنصر متبقٍ |
الكربون (C) | ≤0.10 | يُضبط لمنع ترسيب الكربيدات |
المنغنيز (Mn) | ≤0.50 | يحسن قابلية التشغيل بالتشكيل الساخن |
السيليكون (Si) | ≤0.50 | يعزز مقاومة الأكسدة |
الكبريت (S) | ≤0.015 | يقلل مخاطر التشقق |
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/الشرط |
|---|---|---|
الكثافة | 8.44 g/cm³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1290–1350°C | ASTM E1268 (DTA) |
الموصلية الحرارية | 9.8 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 1.30 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 12.8 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 427 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 207 GPa at 20°C | ASTM E111 |
الخصائص الميكانيكية (حالة مُلدّنة Annealed – ASTM B446)
الخاصية | القيمة | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 827–960 MPa | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2%) | 414–517 MPa | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥30% (50mm gauge) | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 200–240 HB | ASTM E10 |
الخصائص الرئيسية لإنكونيل 625
الاحتفاظ بالقوة العالية: يحافظ على مقاومة شد أعلى من 600 MPa عند 800°C ومقاومة جيدة للزحف حتى 980°C، متفوقًا على معظم الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك إنكولوي (Incoloy) تحت الأحمال الحرارية.
مقاومة تآكل متعددة الاستخدامات: يقاوم تنقر الكلوريد (CPT > 85°C في 6% FeCl₃)، وهجوم حمض الكبريتيك، وتآكل ماء البحر (معدل تآكل < 0.025 mm/year في اختبارات ASTM G31).
مقاومة الأكسدة: تكوّن أكاسيد مستقرة حتى 1000°C في الهواء وبيئات توربينات الغاز البحرية، مثبت عبر اختبارات الأكسدة الدورية وفق ASTM G54.
قابلية اللحام والتصنيع: لا يتطلب معالجة حرارية بعد اللحام، ما يسمح باستخدامه في أوعية الضغط المُصنّعة والتجميعات المعقدة.
تحديات تشغيل CNC والحلول لإنكونيل 625
تحديات التشغيل
التصلد أثناء التشغيل (Work Hardening)
مؤشر تصلد انفعالي مرتفع (~0.45) يؤدي إلى تكوّن طبقة سطحية متصلدة أثناء التشغيل.
يزيد قوى القطع وتآكل الأداة إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح.
انخفاض الموصلية الحرارية
ضعف تبديد الحرارة يؤدي إلى ارتفاع موضعي لحرارة طرف الأداة لأكثر من 900°C، مما يسبب إجهادًا حراريًا وتآكلًا حفريًا (Crater Wear).
المتانة والليونة
يُنتج رايشًا طويلًا مستمرًا بقوة قص عالية، ما يؤدي إلى ضعف التحكم بالرايش واحتمال حدوث خدش/التصاق سطحي (Galling).
استراتيجيات تشغيل مُحسّنة
اختيار الأداة
المعلمة | التوصية | مبرر الاختيار |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مع طلاء AlTiN أو TiAlN | يتحمل الحرارة العالية والتآكل الكاشط |
الطلاء | سماكة 2–5 µm، مطبق بتقنية PVD | يقلل التآكل والتشقق الحراري |
الهندسة | ميل موجب (10°)، حافة حادة، مع شطف/تنعيم على جانب الخلوص | يقلل التشوه ويحسن التشطيب |
معلمات القطع (ISO 3685)
العملية | السرعة (m/min) | التغذية (mm/rev) | DOC (mm) | ضغط سائل التبريد (bar) |
|---|---|---|---|---|
الخشونة (Roughing) | 20–30 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–120 |
التشطيب (Finishing) | 40–55 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 100–150 |
المعالجات السطحية لأجزاء إنكونيل 625 بعد التشغيل
التخميل (Passivation) (ASTM A967)
يزيل جسيمات الحديد الحر بعد التشغيل ويعزز مقاومة التنقر في البيئات البحرية أو الحمضية.
غمر في حمض النيتريك (20–50%) أو محلول حمض الستريك عند 40–60°C لمدة 30–60 دقيقة.
التلميع الكهروكيميائي
يخفض خشونة السطح (من Ra 1.6 µm إلى Ra 0.3 µm)، وهو ضروري للتطبيقات الحساسة للتعب والتطبيقات بدرجة غرف نظيفة.
طلاء PVD
يضيف طبقة TiN أو AlCrN للأجزاء الحرجة من حيث التآكل، مثل حلقات التوربين أو مكونات الصمامات التي تعمل عند 600–800°C.
القذف بالخردق (Shot Peening)
يزيد الإجهاد الانضغاطي السطحي وعمر التعب، خاصةً في بيئات الإجهاد الديناميكي مثل الدفع البحري.
التطبيقات الصناعية لمكونات إنكونيل 625
الهندسة البحرية والمنشآت البحرية (Offshore)
موصلات تحت سطح البحر (Subsea connectors)، وأنابيب الرفع (Risers)، وأعمدة المضخات.
مقاوم للتلوث الحيوي (Biofouling) والتآكل والأحمال الدورية في مياه البحر.
الطيران والفضاء والآلات التوربينية
مكونات عادم محركات النفاثات، ودروع حرارية، ومنفاخات (Bellows).
يعمل بثبات تحت التسخين الدوري وإجهادات الأكسدة.
الطاقة النووية وتوليد الطاقة
مثبتات قلب المفاعل، ومنفاخات خطوط البخار، وأنابيب المبادلات الحرارية.
موثوق تحت الإشعاع وتدفق مبردات مسبب للتآكل.
المعالجة الكيميائية
أوعية المفاعلات، ووصلات التمدد، ومكونات أجهزة التنقية (Scrubber).
يتحمل بيئات الأحماض المختلطة وهجوم الكلوريدات.
استكشف المدونات ذات الصلة
