العربية

Inconel 718

سوبرسبيكة عالية القوة قائمة على النيكل، مقاومة للتآكل والحرارة، ومُحسّنة لتطبيقات الطيران والطاقة وتوليد الكهرباء، مع أداء ممتاز في الزحف والتعب واللحام.

مقدمة عن إنكونيل 718

إنكونيل 718 هو سبيكة من النيكل-الكروم قابلة للتقسية بالترسيب، مشهورة بقوتها الاستثنائية عند درجات الحرارة العالية، ومقاومتها للتآكل، وقابليتها الممتازة للحام. وبقدرتها على العمل حتى 704°C (1300°F) مع أداء ممتاز في الشد والتعب والانهيار بالزحف، يُستخدم إنكونيل 718 على نطاق واسع في صناعات الطيران وتوليد الطاقة والنفط والغاز.

تحتوي هذه السبيكة على كميات كبيرة من النيكل (50–55%)، والكروم (17–21%)، والنيوبيوم (4.75–5.50%)، والموليبدينوم (2.80–3.30%)، والحديد (الباقي). آلية التقسية الفريدة فيها—وهي التقسية بالعمر عبر Ni₃Nb (طور γ″) و Ni₃(Al, Ti) (طور γ′)—توفر قوة استثنائية وثباتًا أبعاديًا حتى تحت دورات حرارية مطوّلة.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 718

يتوفر إنكونيل 718 (UNS N07718 / AMS 5662, AMS 5663, ASTM B637) بأشكال مطروقة ومسبوكة وبمساحيق الميتالورجيا (Powder Metallurgy)، وعادةً ما يُعالج حراريًا إلى حالة الإذابة (Solution-Annealed) ثم التقادم (Aged).

التركيب الكيميائي (ASTM B637)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	50.0–55.0	العنصر الأساسي؛ قوة درجات الحرارة العالية
الكروم (Cr)	17.0–21.0	مقاومة التآكل والأكسدة
الحديد (Fe)	الباقي	دعم بنيوي والتحكم بالتكلفة
النيوبيوم (Nb) + التنتالوم (Ta)	4.75–5.50	تقسية عبر ترسيب طور γ″
الموليبدينوم (Mo)	2.80–3.30	يعزز مقاومة الزحف والتآكل
التيتانيوم (Ti)	0.65–1.15	تقسية طور γ′
الألومنيوم (Al)	0.20–0.80	يشكل ترسيبات γ′ لقوة درجات الحرارة العالية
الكوبالت (Co)	≤1.00	يعزز القوة على الساخن (اختياري)
الكربون (C)	≤0.08	يُتحكم به من أجل قابلية اللحام والمتانة
المنغنيز (Mn)	≤0.35	يحسن قابلية التشغيل على الساخن
السيليكون (Si)	≤0.35	التحكم في الأكسدة
الكبريت (S)	≤0.015	يقلل التشقق الساخن

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.19 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1260–1336°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	11.4 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية النوعية	1.23 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.0 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	435 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	200 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (AMS 5662/5663 – حالة التقادم)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	1240–1380 MPa	ASTM E8/E8M
إجهاد الخضوع (0.2%)	1030–1180 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥12% (طول قياس 25mm)	ASTM E8/E8M
الصلادة	330–380 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥160 MPa @ 650°C, 1000h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 718

القوة عند درجات الحرارة العالية: يحافظ على قوة ميكانيكية تتجاوز 1000 MPa حتى 650°C ومقاومة زحف عند 700°C لفترات طويلة، ما يجعله مثاليًا لتوربينات الطيران وأنظمة الطاقة.
مقاومة ممتازة للتآكل: يقاوم التنقر بالكلوريد، وتآكل إجهاد الكبريتيد، والوسائط الحمضية/القلوية—مناسب لأدوات الآبار العميقة ومعدات البحر.
بنية مجهرية مستقرة: ترسيب ثنائي الطور (γ′ + γ″) يضمن سلامة ميكانيكية طويلة الأمد وثبات الطور تحت الدورات الحرارية.
قابلية اللحام: على عكس العديد من السبائك الفائقة، يمكن لحام إنكونيل 718 بسهولة دون تشقق بفضل انخفاض الكربون وتوازن Nb/Al/Ti العالي.

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 718 باستخدام CNC

تحديات التشغيل

معدل تقسية تشغيلية مرتفع

يتقسى بالتشوه بسرعة (n ≈ 0.4)، مما يزيد صلادة السطح بأكثر من >30% أثناء القطع، ويُسرّع تآكل الأداة والانحراف.

مشكلات إدارة الحرارة

ضعف التوصيل الحراري (11.4 W/m·K) يرفع درجات حرارة القطع لتتجاوز 900°C، مما يؤدي إلى تآكل الحفرة (Crater wear) وانخفاض الدقة البُعدية.

حافة متراكمة (BUE) وتكوّن الشقوق

التدفق اللدن مع كشط ترسيبات الكربيد يؤدي إلى تكوّن شقوق عند انتقالات عمق القطع وتكسّر حافة الأداة.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	كربيد (مطلي PVD)، وسيراميك لعمليات السرعة العالية	صلادة عالية على الساخن ومقاومة للتآكل
الطلاء	TiAlN، AlCrN، أو TiSiN، سماكة 3–6 µm	يقلل انتقال الحرارة والتآكل
الهندسة	زاوية ميل موجبة (8–12°)، تحضير حافة قوي	يقلل التقسية التشغيلية وBUE

معلمات القطع (ISO 3685)

العملية	السرعة (m/min)	التغذية (mm/rev)	عمق القطع (DOC) (mm)	ضغط سائل التبريد (bar)
تشغيل خشن (Roughing)	20–30	0.20–0.30	2.0–3.0	80–100
تشغيل نهائي (Finishing)	40–60	0.05–0.10	0.3–0.8	100–150

المعالجات السطحية لأجزاء إنكونيل 718 المُشغَّلة

الكبس المتساوي الضغط على الساخن (HIP)

HIP يزيل المسامية ويحسن عمر الكلال حتى 30% في مسبوكات التوربينات عالية الضغط ومسبوكات الطيران.

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية تتضمن الإذابة عند 980–1065°C والتقادم عند 718°C لتحسين ترسيب γ′/γ″ والخواص الميكانيكية.

لحام السبائك الفائقة

لحام السبائك الفائقة يستخدم GTAW أو لحام حزمة الإلكترون (EB) مع مواد حشو مثبتة بالنيوبيوم للحفاظ على سلامة البنية المجهرية دون تشقق بعد اللحام.

طلاء الحاجز الحراري (TBC)

طلاء TBC يطبق طلاءات سيراميكية بسماكة 125–300 µm عبر APS أو EB-PVD، مما يقلل حرارة السطح ويعزز مقاومة التعب الحراري.

التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

EDM يضمن سماحة ±0.01 mm وتشطيبًا ممتازًا في إنكونيل 718 المُقسى أو المُقَدَّم عمره، وهو مثالي لفتحات التبريد وتفاصيل القوالب.

الثقب العميق

الثقب العميق يحقق L/D ≥ 40:1 مع استقامة عالية وتشطيب سطحي مطلوبين في ثقوب المحركات والأنابيب.

اختبارات المواد والتحليل

اختبارات المواد تشمل اختبارات الشد والكلال، والفحص بالموجات فوق الصوتية، والتحليل المعدني المجهري (ASTM E112, E139, AMS 5663) لضمان موثوقية بمستوى الطيران.

التطبيقات الصناعية لمكوّنات إنكونيل 718

محركات الطيران

أقراص التوربين، والأعمدة، والمثبتات، وبطانات غرفة الاحتراق.
يعمل تحت دفع/أحمال عالية دون تشوه زحفي أو فشل بالتعب.

توليد الطاقة

ريش توربينات البخار، والأختام، وقنوات الانتقال.
أداء موثوق تحت ضغط عالٍ وأكسدة واهتزاز.

النفط والغاز

أدوات الآبار العميقة، والصمامات، ومعدات الإكمال.
يقاوم الغاز الحامضي (Sour Gas)، والمحاليل الملحية عالية الضغط، وتآكل إجهاد الشقوق الناجم عن الكلوريد (SCC).