العربية

Inconel 713LC

سوبرسبيكة مصبوبة منخفضة الكربون قائمة على النيكل، مصممة لمكونات الطيران والتوربينات عالية الدقة التي تتطلب قوة عالية في درجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة للأكسدة، وعمر تعب متفوق.

مقدمة عن إنكونيل 713LC

إنكونيل 713LC هو سبيكة فائقة مصبوبة من النيكل-الكروم منخفضة الكربون، تم تطويرها لتحقيق قوة فائقة، ومقاومة عالية للأكسدة، وعمر تعب ممتاز عند درجات الحرارة المرتفعة حتى 980°C (1800°F). وهو نسخة معدّلة من إنكونيل 713C مع محتوى كربون أقل وقابلية صب محسّنة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لريش التوربينات، والريش الموجهة (Vanes)، والمكوّنات الهيكلية عالية السلامة في القسم الساخن لمحركات الطيران.

تحافظ السبيكة على تركيب أساسي من النيكل (~75%) وتضم الكروم (12–14%)، والألومنيوم (5.5–6.5%)، والموليبدينوم (4–5%)، والنيوبيوم (1.5–2.5%). ومع مقاومة محسّنة لتشققات الانكماش، يوفر إنكونيل 713LC سلامة بنيوية موثوقة وخواص ميكانيكية متسقة في التصميمات الرقيقة المصبوبة بالشمع الضائع (Investment Cast) التي غالبًا ما تتطلب تشغيلًا باستخدام CNC لتحقيق سماحات الدقة.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 713LC

يُورَّد إنكونيل 713LC (UNS N07713 / AMS 5382) عادةً في حالة الصب بالشمع الضائع مع التقادم، بما يلبي متطلبات الأداء لمكوّنات الطيران وتوليد الطاقة.

التركيب الكيميائي (AMS 5382)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	الباقي (~75.0%)	السبيكة الأساسية لقوة درجات الحرارة العالية
الكروم (Cr)	12.0–14.0	يعزز مقاومة الأكسدة
الألومنيوم (Al)	5.5–6.5	يشكل طور γ′ لقوة درجات الحرارة العالية
الموليبدينوم (Mo)	4.0–5.0	يحسّن خواص الانهيار بالزحف
النيوبيوم (Nb)	1.5–2.5	تقسية عبر الكربيدات والمركبات بين المعدنية
التيتانيوم (Ti)	0.6–1.2	يثبّت بنية طور γ′
الكربون (C)	0.02–0.06	محتوى منخفض لتحسين قابلية اللحام وقابلية الصب
الزركونيوم (Zr)	0.05–0.15	يزيد قوة حدود الحبيبات
البورون (B)	0.005–0.015	يحسن القوة والليونة على الساخن
الحديد (Fe)	≤3.0	عنصر متبقٍ
السيليكون (Si)	≤0.50	يتحكم في تشكل قشور الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.50	يعزز قابلية الصب

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.00 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1250–1330°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	11.3 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية النوعية	1.21 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.8 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	458 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	196 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (حالة الصب المُقَدَّم عمره)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	930–1050 MPa	ASTM E8/E8M
إجهاد الخضوع (0.2%)	600–730 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥4–6% (طول قياس 25mm)	ASTM E8/E8M
الصلادة	320–380 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥160 MPa @ 871°C, 100h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 713LC

أداء درجات الحرارة العالية: يحافظ على السلامة البنيوية فوق 950°C مع مقاومة انهيار بالزحف مستمرة أعلى من 160 MPa، مما يجعله مناسبًا لتشغيل التوربينات بدورات طويلة.
قابلية صب فائقة: الكربون المنخفض والسبك الدقيق بـ Zr/B يقللان التشقق الساخن (Hot tearing) ومسامية الانكماش أثناء التصلب، مما يتيح صبًا بالشمع الضائع أكثر دقة وتعقيدًا.
مقاومة التعب الحراري والأكسدة: المحتوى العالي من Cr وAl يشكل طبقات واقية من Cr₂O₃ و Al₂O₃، موفرًا حماية من الأكسدة في بيئات المحركات الديناميكية.
قابلية التشغيل باستخدام CNC: يتيح التشغيل بعد الصب تحقيق سماحات تشطيب حتى ±0.02 mm وخشونة سطح Ra ≤ 0.8 µm باستخدام معلمات قطع وأنظمة أدوات مُحسّنة.

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 713LC باستخدام CNC

تحديات التشغيل

صلادة المادة والتآكل

يُظهر 713LC في حالة الصب والتقادم صلادة تصل إلى 380 HB، مما يشكل تحديًا لسلامة أدوات القطع أثناء العمليات طويلة المدة.

السلوك الهش

مع استطالة ~4–6%، قد تتسبب صدمات الأداة المفاجئة أو معدلات التغذية غير الصحيحة في تشققات دقيقة أو تكسّر.

تركيز الحرارة

يبقى التوصيل الحراري منخفضًا (<12 W/m·K)، ما يرفع حرارة أنف الأداة ويعزز تآكل الحفرة (Crater wear) في ظروف التشغيل الجاف أو انخفاض التبريد.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	سيراميك (SiAlON) أو CBN للتشطيب	صلادة حمراء عالية ومقاومة حرارية
الطلاء	TiAlN/AlCrN، سماكة 3–6 µm عبر PVD	يعزز مقاومة الأكسدة والتآكل
الهندسة	زاوية ميل موجبة (10–12°)، حافة مشطوفة	يمنع تكسّر الحافة ويحسن التشطيب