العربية

Inconel 738C

سوبرسبيكة مصبوبة قائمة على النيكل، مُحسّنة لعمليات الصب الاستثماري والتشطيب باستخدام CNC لمكونات التوربينات التي تتطلب مقاومة عالية للإجهاد الحراري، وحماية من الأكسدة، وأداءً ميكانيكيًا عاليًا في درجات الحرارة المرتفعة.

مقدمة عن إنكونيل 738C

إنكونيل 738C هو سبيكة فائقة مصبوبة أساسها النيكل، ومصممة لتطبيقات هيكلية عالية الحرارة حيث تكون مقاومة الزحف، والحماية من الأكسدة، ومقاومة التعب الحراري عوامل حاسمة. تُعد هذه السبيكة نسخة محسّنة من إنكونيل 738، مع تعديل يهدف إلى تحسين قابلية الصب وتعزيز قابلية اللحام، مما يجعلها خيارًا موثوقًا للمكوّنات المصبوبة بدقة والتي تخضع لعمليات تشغيل لاحقة باستخدام CNC.

يحتفظ إنكونيل 738C بمحتوى مرتفع من طور جاما برايم (γ′) (~60%)، ويُثبَّت بعناصر مثل النيكل (~62%)، والكروم (16%)، والكوبالت (8.5–9.5%)، والتيتانيوم (3.4–3.8%)، والألومنيوم (3.2–3.7%). ويُظهر استقرارًا ميكانيكيًا ممتازًا عند درجات حرارة تشغيل مرتفعة تصل إلى 980°C (1796°F)، ما يتيح استخدامه في ريش التوجيه (Vanes) ومكوّنات غرفة الاحتراق وأجزاء أخرى تتعرض لدورات حرارية قاسية.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 738C

يُورَّد إنكونيل 738C (UNS R30738 / ASTM A297) عادةً في حالة الصب بالشمع الضائع، ومعالجة حرارية بالمحلول، ثم تقادم (Aged)، ليلائم متطلبات مكوّنات توربينات الطيران والطاقة عالية النزاهة.

التركيب الكيميائي (تحليل صب نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	~62.0	المصفوفة الأساسية؛ قوة حرارية عالية
الكروم (Cr)	15.5–16.5	مقاومة الأكسدة والتآكل
الكوبالت (Co)	8.5–9.5	يعزز الكلال والاستقرار الحراري
التنغستن (W)	2.6–3.3	تقسية بالمحلول الصلب
الموليبدينوم (Mo)	1.5–2.1	يحسن أداء الزحف
التيتانيوم (Ti)	3.4–3.8	تكوين طور γ′ للتقسية بالتقادم
الألومنيوم (Al)	3.2–3.7	مع Ti لتثبيت طور γ′
الكربون (C)	0.08–0.12	مضبوط لتكوين الكربيدات وتقوية الحبيبات
البورون (B)	0.005–0.01	يحسن الليونة ومقاومة التشقق
الزركونيوم (Zr)	≤0.05	يزيد تماسك حدود الحبيبات
السيليكون (Si)	≤0.5	يحسن التصاق طبقة الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.5	يساعد في قابلية الصب وإزالة الخبث

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.15 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1260–1330°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	11.0 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية النوعية	1.28 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.3 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	450 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	188 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (حالة الصب + التقادم)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	980–1100 MPa	ASTM E8/E8M
إجهاد الخضوع (0.2%)	680–800 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥4–8% (طول قياس 25mm)	ASTM E8/E8M
الصلادة	330–390 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥135 MPa @ 870°C, 1000h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 738C

قابلية صب مُحسّنة: سيولة وسلوك تغذية أفضل يقللان الانكماش والمسامية في مكوّنات التوربين المعقدة.
تقوية عالية بطور جاما برايم: جزء حجمي من γ′ قريب من 60% يمنح استقرارًا ميكانيكيًا ممتازًا عند درجات تشغيل مرتفعة.
استقرار سطحي: يُكوّن قشور أكسيد واقية (Cr₂O₃ و Al₂O₃) لمقاومة أكسدة فائقة تحت التسخين الدوري.
جاهزية للتشغيل باستخدام CNC: يمكن تشغيل المسبوكات لاحقًا حتى سماحات ±0.02 mm وبنعومة سطح تصل إلى Ra ≤ 0.8 µm باستخدام أدوات عالية الأداء.

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 738C باستخدام CNC

تحديات التشغيل

صلادة عالية

قد تتجاوز أجزاء 738C المُقساة بالتقادم 390 HB، مما يصعّب الحفاظ على عمر الأداة وجودة السطح خلال دورات تشغيل طويلة.

احتجاز حراري

التوصيل الحراري الأقل من 12 W/m·K يركز الحرارة في منطقة القطع، ما يتطلب تبريدًا متقدمًا وحلول طلاء فعّالة.

خشونة بنيوية مجهرية

تسهم الأطوار البينية والكربيدات في تآكل سريع للحافة وتكوّن تآكل حفري، خصوصًا عند سرعات قطع مرتفعة.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	سيراميك SiAlON أو كربيد مطلي PVD	يتحمل الحرارة الشديدة والتآكل الكاشط
الطلاء	TiAlN، AlCrN (سماكة 3–6 µm)	يقلل الحمل الحراري والاحتكاك
الهندسة	زاوية ميل موجبة 10–12°، وحافة مُجهّزة	يسيطر على قوى القطع ويؤخر فشل الحافة