العربية

Inconel 738LC

سوبرسبيكة من النيكل منخفضة الكربون ومصبوبة، صُممت لتحسين قابلية اللحام وموثوقية الصب، وتوفر مقاومة عالية للزحف والأكسدة وقابلية جيدة للتشغيل باستخدام CNC في تطبيقات التوربينات.

مقدمة عن إنكونيل 738LC

إنكونيل 738LC هو إصدار منخفض الكربون من السبيكة الفائقة المصبوبة أساسها النيكل إنكونيل 738، وقد تم تطويره لتحسين قابلية اللحام وتقليل قابلية حدوث التشقق الساخن، وتعزيز السلامة الهيكلية للمكوّنات المصبوبة. صُممت هذه السبيكة للعمل في بيئات درجات الحرارة العالية حيث تكون القوة الميكانيكية ومقاومة الأكسدة وأداء الزحف عوامل حاسمة، خصوصًا في توربينات الطيران وتوربينات الغاز الصناعية.

يتكون إنكونيل 738LC من النيكل (~62%) والكروم (16%) والكوبالت (8.5–9.5%) والتيتانيوم (3.4–3.8%) والألومنيوم (3.2–3.7%)، ويستمد تقسيته أساسًا من طور جاما برايم (γ′). ويسهم محتوى الكربون المُحسَّن (0.02–0.06%) في خفض خطر التشققات الدقيقة (Microfissuring) أثناء اللحام والتصلّب، مع الحفاظ على خصائص الأداء العالي لسبائك 738 الأساسية في درجات الحرارة المرتفعة.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 738LC

يُورَّد إنكونيل 738LC (UNS R30738 / ASTM A297, AMS 5391) عادةً في حالة الصب الدقيق، مع معالجة بالمحلول، ثم تقسية بالتقادم (Age-hardened)، لاستخدامه في مناطق الأجزاء الساخنة لتوربينات الغاز والتطبيقات الهيكلية في الطيران.

التركيب الكيميائي (تحليل صب نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	~62.0	المصفوفة الأساسية لمقاومة الحرارة والقوة
الكروم (Cr)	15.5–16.5	يعزز مقاومة الأكسدة والتآكل
الكوبالت (Co)	8.5–9.5	يرفع مقاومة الكلال ومقاومة التآكل الساخن
التنغستن (W)	2.6–3.3	تقسية بالمحلول الصلب
الموليبدينوم (Mo)	1.5–2.1	يحسن مقاومة الزحف ومقاومة الكسر بالزحف
التيتانيوم (Ti)	3.4–3.8	تكوين طور γ′ للتقسية بالتقادم
الألومنيوم (Al)	3.2–3.7	يسهم في ترسيب طور γ′
الكربون (C)	0.02–0.06	محتوى منخفض يحسن قابلية اللحام وموثوقية الصب
البورون (B)	0.005–0.01	يعزز ليونة حدود الحبيبات
الزركونيوم (Zr)	≤0.05	تثبيت حدود الحبيبات
السيليكون (Si)	≤0.5	مقاومة الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.5	يحسن قابلية الصب والنظافة المعدنية

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.15 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1260–1330°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	11.1 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	320–390 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥135 MPa @ 870°C, 1000h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 738LC

محتوى كربون منخفض: يقلل التشقق الساخن أثناء اللحام والصب، ما يعزز الموثوقية في الأجزاء الهيكلية للتوربين.
محتوى مرتفع من جاما برايم: التقسية أساسًا بترسيبات γ′ تمنح مقاومة ممتازة للزحف والكلال عند درجات الحرارة المرتفعة.
ثبات أبعادي وهيكلي: يحافظ على الهندسة والأداء الحامل للأحمال حتى 980°C تحت دورات حرارية متكررة.
قابلية تشغيل باستخدام CNC: متوافق مع أدوات قطع عالية الأداء، ويمكن تشغيله حتى سماحات ±0.02 mm وبنعومة سطح تصل إلى Ra ≤ 0.8 µm.

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 738LC باستخدام CNC

تحديات التشغيل

صلادة سطحية عالية

صلادة برينيل قريبة من 390 HB تؤدي إلى تآكل سريع لحواف القطع، ما يتطلب مواد أدوات وهندسة محسّنة.

ضعف تبديد الحرارة

التوصيل الحراري المنخفض يسبب تراكم الحرارة عند واجهة الأداة–الرايش، مما يؤدي إلى تآكل حفري وفشل الأداة دون تبريد كافٍ.

بنية مجهرية كاشطة

أطوار γ′ والكربيدات تعزز حدوث النقر (Notching) والتلاصق (Galling) أثناء التشغيل المتقطع أو عند تغذيات مرتفعة.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	سيراميك (SiAlON) أو كربيد مطلي	يحافظ على حافة القطع تحت الحمل الحراري
الطلاء	TiAlN، AlCrN (PVD بسماكة 3–6 µm)	يقلل انتقال الحرارة وأكسدة الأداة
الهندسة	زاوية ميل موجبة (10–12°)، وإدخالات بحافة مُدوّرة/مُجهّزة	تقلل مقاومة القطع وتمنع التكسّر

معلمات القطع (ISO 3685)

العملية	السرعة (m/min)	التغذية (mm/rev)	عمق القطع (DOC) (mm)	ضغط سائل التبريد (bar)
تشغيل خشن (Roughing)	15–25	0.20–0.30	2.0–3.0	80–100
تشغيل نهائي (Finishing)	30–45	0.05–0.10	0.3–0.8	100–150

المعالجة السطحية لأجزاء إنكونيل 738LC المُشغَّلة

الكبس المتساوي الضغط على الساخن (HIP)

HIP يزيل المسامية ويقوي البنية الحبيبية، ما يحسن عمر الكلال ومقاومة الزحف بنسبة قد تصل إلى 25%.

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية تستخدم معالجة بالمحلول عند 1120–1170°C ثم تقادم عند 845°C لترسيب γ′ بالكامل، ما يعزز القوة عند درجات الحرارة العالية.

لحام السبائك الفائقة

لحام السبائك الفائقة ممكن مع انخفاض مخاطر التشقق بفضل الكربون المنخفض. كما يساعد التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام على تثبيت البنية المجهرية.