Inconel 718C
مقدمة عن إنكونيل 718C
إنكونيل 718C هو نسخة معدّلة من سبيكة إنكونيل 718 القياسية القائمة على النيكل، مُحسّنة خصيصًا لعمليات الصب مع الحفاظ على الخواص الميكانيكية عند درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، وقابلية التقسية بالترسيب التي تجعل السبيكة الأساسية خيارًا رئيسيًا في تطبيقات الطيران والطاقة والهندسة عالية الأداء. تم تصميم إنكونيل 718C لإنتاج مكوّنات قريبة من الشكل النهائي (Near-Net-Shape) عبر الصب بالشمع الضائع، وهو مناسب جدًا للأجزاء الكبيرة أو المعقدة هندسيًا التي تتطلب تشغيلًا نهائيًا باستخدام CNC.
وباحتوائه على النيكل (50–55%)، والكروم (17–21%)، والنيوبيوم (4.75–5.50%)، والموليبدينوم (2.80–3.30%)، والحديد (الباقي)، يكتسب إنكونيل 718C قوته من ترسيب طوري γ′ و γ″ بعد التقادم. ويوفر أداءً ميكانيكيًا مستقرًا حتى 704°C (1300°F)، كما أن قابليته للصب تجعله مثاليًا لريش التوجيه في التوربين (Vanes)، وحلقات غرفة الاحتراق، وغيرها من الأجزاء الهيكلية المعرضة لإجهادات ميكانيكية وحرارية.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 718C
يُسلَّم إنكونيل 718C (UNS N07718C / ASTM B670 درجة صب) عادةً في حالة الصب مع المعالجة بالمحلول (Solution-Treated) ثم التقادم (Aged)، بما يلبّي المتطلبات الصارمة لتطبيقات الطيران وتوربينات الغاز الصناعية.
التركيب الكيميائي (تحليل صب نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (بالوزن %) | الدور الأساسي |
|---|---|---|
النيكل (Ni) | 50.0–55.0 | العنصر الأساسي؛ قوة ميكانيكية عند درجات الحرارة العالية |
الكروم (Cr) | 17.0–21.0 | يوفر مقاومة للأكسدة والتآكل |
الحديد (Fe) | الباقي | دعم بنيوي وثبات |
النيوبيوم (Nb) + التنتالوم (Ta) | 4.75–5.50 | أساسي لتقسية γ″ والثبات |
الموليبدينوم (Mo) | 2.80–3.30 | مقاومة الزحف وتقسية المحلول الصلب |
التيتانيوم (Ti) | 0.65–1.15 | يشكل طور γ′ لتقسية ترسيبية إضافية |
الألومنيوم (Al) | 0.20–0.80 | يشكل طور γ′ مع Ti لقوة درجات الحرارة العالية |
الكوبالت (Co) | ≤1.00 | اختياري لتعزيز القوة على الساخن |
الكربون (C) | ≤0.08 | يُتحكم به لتقليل خطر التشقق الساخن |
المنغنيز (Mn) | ≤0.35 | يحسن قابلية الصب |
السيليكون (Si) | ≤0.35 | يعزز مقاومة الأكسدة |
الكبريت (S) | ≤0.015 | يُخفض لتجنب التشقق وعيوب اللحام |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.19 g/cm³ | ASTM B311 |
مدى الانصهار | 1260–1336°C | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 11.0 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 | 198 GPa عند 20°C | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة الصب + التقادم)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 1120–1260 MPa | ASTM E8/E8M |
إجهاد الخضوع (0.2%) | 960–1100 MPa | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥6–10% (طول قياس 25mm) | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 320–360 HB | ASTM E10 |
مقاومة الزحف حتى الكسر | ≥160 MPa @ 650°C, 1000h | ASTM E139 |
الخصائص الرئيسية لإنكونيل 718C
قوة ميكانيكية عند درجات الحرارة العالية: يحتفظ بمقاومة شد تتجاوز 1100 MPa وبنية ترسيبات γ′/γ″ مستقرة حتى 704°C، ما يجعله مناسبًا لبيئات حرارية وبنيوية شديدة المتطلبات.
قابلية الصب وسلامة المكوّن: ممتاز للصب الدقيق بالشمع الضائع؛ يقلل التشقق الساخن ويحسن سلوك التغذية مقارنةً بالنسخ المطروقة.
مقاومة التآكل: مقاومة ممتازة لتنقر الكلوريد، وتآكل إجهاد الكبريتيد، وبيئات الأكسدة عالية الضغط.
قابلية التشغيل بعد الصب: يُستخدم التشغيل باستخدام CNC عادةً لتحقيق السماحات النهائية للأبعاد (±0.02 mm) وتشطيبات السطح (Ra ≤ 0.8 µm).
تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 718C باستخدام CNC
تحديات التشغيل
قوة عالية في حالة التقادم
صلادة المادة التي قد تصل إلى 360 HB تسبب معدلات تآكل عالية للأداة وتحد من سرعات القطع، خاصةً في عمليات التشطيب.
قيود التوصيل الحراري
تولّد مناطق حرارة شديدة أثناء القطع، مما يتطلب توصيلًا فعالًا لسائل التبريد وأدوات مقاومة للصدمات الحرارية.
حساسية لتكوّن الشقوق وحافة متراكمة (BUE)
السلوك اللدن مع الكشط يؤدي إلى تراكم على الحافة وتكوّن شقوق، خاصةً عند انتقالات عمق القطع.
استراتيجيات تشغيل مُحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد عالي الأداء أو لقم سيراميكية | يتحمل الحرارة ويحافظ على حدة الحافة |
الطلاء | طلاءات TiAlN أو AlCrN بتقنية PVD (سماكة 3–6 µm) | يحسن المقاومة الحرارية ويطيل عمر التآكل |
الهندسة | زاوية ميل موجبة (8–12°)، حواف مُصقولة/مُدَعّمة (Edge-honed) | يسيطر على قوى القطع ويمنع فشل الحافة |
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) | 35–50 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
المعالجات السطحية لأجزاء إنكونيل 718C المُشغَّلة
الكبس المتساوي الضغط على الساخن (HIP)
HIP يزيل مسامية الصب ويزيد مقاومة الكلال حتى 25%، مما يجعله خطوة حاسمة لتحقيق سلامة بمستوى الطيران.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تشمل الإذابة عند 980–1065°C والتقادم عند ~718°C لتحسين تقسية γ′/γ″ والثبات الأبعادي.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة باستخدام مواد حشو مثبتة بالنيوبيوم وتحكم دقيق بالقوس يسمح بوصلات قوية دون تشققات دقيقة أو تشقق في منطقة التأثر الحراري (HAZ).
طلاء الحاجز الحراري (TBC)
طلاء TBC يطبق طبقات سيراميكية YSZ (125–300 µm) لإطالة عمر التعب الحراري في بيئات الغاز عالية السرعة.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM مثالي للتشكيل النهائي لقطاعات التوربين وثقوب التبريد والتفاصيل الدقيقة بدقة ±0.01 mm.
الثقب العميق
الثقب العميق يدعم تشكيل قنوات التبريد وميزات الأنابيب بنسب L/D ≥ 40:1 داخل المقاطع المصبوبة.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تضمن الامتثال الكامل لمعايير ASTM E139 و AMS 5663 و E112 لفحوصات الخواص الميكانيكية والبنية المجهرية والعيوب.
التطبيقات الصناعية لمكوّنات إنكونيل 718C
توربينات الغاز للطيران
ريش التوجيه في التوربين (Turbine Vanes)، وحلقات الفوهات، ودعامات غرفة الاحتراق.
يوفر مقاومة تعب عالية ومقاومة حرارية في الأجزاء الدوّارة والثابتة.
توليد الطاقة
مسبوكات مناطق السخونة لتوربينات البخار وقطع الانتقال.
يعمل باستمرار عند درجات حرارة عالية وأحمال دورية.
استخراج النفط والغاز
صمامات، ودفّاعات (Impellers)، ومكوّنات إحكام في أدوات الآبار العميقة.
يقاوم التآكل الغني بـ H₂S والتنقر بالكلوريد في عمليات الآبار العميقة.
الدفاع والصواريخ
غرف الدفع (Thrust Chambers)، وتنورات الفوهات، وريش التحكم.
يحافظ على القوة والشكل أثناء دورات الحرارة عند الإطلاق وإعادة الدخول.
استكشف المدونات ذات الصلة
