العربية

Inconel 713C

سوبرسبيكة مصبوبة من النيكل والكروم مخصصة لمكونات التوربينات والتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، تتميز بمقاومة ممتازة للزحف والأكسدة وقابلية صب عالية لأنظمة الطيران وتوليد الطاقة.

مقدمة عن إنكونيل 713C

إنكونيل 713C هو سبيكة فائقة مصبوبة من النيكل-الكروم عالية المتانة وقابلة للتقسية بالترسيب، مُحسّنة للعمل في ظروف حرارية وميكانيكية قاسية للغاية. إن مزيجها من مقاومة الزحف الممتازة، والحماية من الأكسدة، وقابلية الصب يجعلها مناسبة بشكل خاص لريش التوربينات، ومكوّنات مسار الغاز الساخن، وأجزاء المحركات الهيكلية التي تعمل باستمرار فوق 950°C (1742°F).

تم تصميمها على أساس من النيكل (~75%) مع سبكها بالكروم (12–14%)، والألومنيوم (5.5–6.5%)، والموليبدينوم (4–5%)، والنيوبيوم (1.5–2.5%). يحقق إنكونيل 713C بنية ترسيبات γ′ دقيقة وسلوكًا ميكانيكيًا مستقرًا تحت إجهادات التعب الحراري. وهو تطوير لسبيكة إنكونيل 713 القياسية، مع تحسينات توفر سيولة صب أفضل وأداءً أعلى قليلًا في مقاومة التآكل الساخن.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 713C

يُستخدم إنكونيل 713C (UNS N07713C / AMS 5381) بشكل أساسي في حالة الصب مع التقادم لمكوّنات الطيران والطاقة عالية الأداء. وهو مطابق لمعايير مثل AMS 5381 و MIL-C-24707.

التركيب الكيميائي (AMS 5381)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	الباقي (~75.0%)	معدن المصفوفة من أجل الثبات الحراري
الكروم (Cr)	12.0–14.0	مقاومة الأكسدة والتآكل الساخن
الألومنيوم (Al)	5.5–6.5	يعزز التقسية عبر طور γ′
الموليبدينوم (Mo)	4.0–5.0	يعزز مقاومة الانهيار بالزحف
النيوبيوم (Nb)	1.5–2.5	يقوّي عبر تكوين NbC وطور γ″
التيتانيوم (Ti)	0.6–1.2	ثبات طور γ′
الكربون (C)	0.10–0.20	يشكل كربيدات لقوة درجات الحرارة العالية
الزركونيوم (Zr)	0.05–0.15	يحسن تماسك حدود الحبيبات
البورون (B)	0.005–0.015	يعزز المتانة والليونة على الساخن
الحديد (Fe)	≤3.0	عنصر متبقٍ
السيليكون (Si)	≤0.50	يقلل تشكل قشور الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.50	يساعد في قابلية الصب

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.01 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1250–1330°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	11.0 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية النوعية	1.22 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.8 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	455 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	197 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (حالة الصب المُقَدَّم عمره)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	940–1060 MPa	ASTM E8/E8M
إجهاد الخضوع (0.2%)	610–740 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥3–5% (طول قياس 25mm)	ASTM E8/E8M
الصلادة	330–390 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥160 MPa @ 871°C, 100h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 713C

القوة عند درجات الحرارة المرتفعة: يحتفظ بمقاومة شد أعلى من 940 MPa ويُظهر مقاومة زحف مستمرة >150 MPa عند 871°C، مما يجعله مثاليًا للأجزاء الدوّارة والثابتة في القسم الساخن.
مقاومة الأكسدة والغازات الساخنة: تحمي طبقات أكسيد Cr-Al من تدهور السطح في بيئات التوربينات حتى 1000°C، حتى مع أحمال حرارية متقلبة.
تعزيز جاما برايم: نسبة حجم γ′ العالية (~60%) تزيد الصلادة وتحافظ على سلامة الشكل في دورات الخدمة الشاقة.
قابلية الصب والثبات الأبعادي: مُصمم للصب بالشمع الضائع مع سيولة ممتازة، ثم يُشغّل لاحقًا للوصول إلى سماحات ضيقة (±0.02 mm) وخشونة سطح منخفضة (Ra ≤ 0.8 µm).

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 713C باستخدام CNC

تحديات التشغيل

الصلادة العالية وتآكل الأدوات

تصل صلادة المسبوكات بعد التقادم إلى 390 HB، ما يسرّع تآكل لقم الكربيد ويتسبب بتشقق/تكسّر الحافة (Flank chipping).

انخفاض الليونة والهشاشة

الاستطالة محدودة (~3–5%)، مما يزيد خطر تشقق السطح أو تشوه الحواف أثناء تمريرات التشطيب.

تركيز الحمل الحراري

ضعف التوصيل الحراري يؤدي إلى تراكم سريع للحرارة عند واجهة الأداة-الرايش، مسببًا تآكل الحفرة (Crater wear) وانحرافًا في الأبعاد.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	سيراميك SiAlON أو كربيد مطلي (CBN للتشطيب)	مقاومة عالية للحرارة والتآكل
الطلاء	TiAlN/AlCrN، سماكة 3–6 µm PVD	يقلل تآكل الانتشار والأكسدة
الهندسة	زاوية ميل موجبة (10–12°)، حافة معززة	يعزز عمر الأداة والتحكم بالسطح