العربية

Inconel 792

سوبرسبيكة مصبوبة عالية القوة قائمة على النيكل، تتميز بتقوية واضحة بمرحلة γ′ ومقاومة ممتازة للأكسدة، ومصممة لمكونات محركات التوربينات التي تتطلب مقاومة للزحف ودقة تشغيل عالية باستخدام CNC في درجات الحرارة المرتفعة.

مقدمة عن إنكونيل 792

إنكونيل 792 هو سبيكة فائقة من النيكل مصبوبة ومقساة بالترسيب (Precipitation-Hardened)، صُممت للعمل طويل الأمد عند درجات حرارة مرتفعة، خصوصًا في مكوّنات توربينات الغاز ومحركات الطيران. تشتهر هذه السبيكة بارتفاع محتوى طور γ′ (~65%) وبمقاومتها الممتازة للزحف والأكسدة والكلال الحراري، ما يمنحها ثباتًا بنيويًا عاليًا في البيئات الحرارية القاسية.

تُقوّى السبيكة عبر إضافات الألومنيوم والتيتانيوم التي تُكوّن طور γ′ المستقر أثناء المعالجة بالتقادم. وبالاقتران مع الكروم المتوسط (12–14%) لمقاومة الأكسدة والكوبالت (9–11%) لتحسين ثبات الكلال الحراري، يُعد إنكونيل 792 خيارًا مثاليًا لسباكة وتشغيل (بعد الصب) شفرات التوربين، وريش التوجيه (Nozzle Guide Vanes)، ومعدات غرفة الاحتراق.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 792

يُورَّد إنكونيل 792 (UNS N07792 / AMS 5387) عادةً في حالات الصب بالاستثمار (Investment Casting)، والمعالجة بالمحلول، والتقسية بالتقادم، مع ضبطه لتطبيقات الطيران وتوليد الطاقة عند درجات الحرارة العالية.

التركيب الكيميائي (نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	الباقي (~60–63%)	المصفوفة الأساسية وقوة الحرارة العالية
الكروم (Cr)	12.0–14.0	يحسن مقاومة الأكسدة
الكوبالت (Co)	9.0–11.0	يعزز مقاومة الكلال عند درجات الحرارة العالية
الألومنيوم (Al)	3.4–4.0	تكوين ترسيبات γ′ للتقسية بالتقادم
التيتانيوم (Ti)	3.8–4.3	يقوّي طور γ′
الموليبدينوم (Mo)	1.5–2.5	تقسية بالمحلول الصلب
التنغستن (W)	3.5–4.5	يعزز مقاومة الزحف
الكربون (C)	0.10–0.15	يدعم تقوية حدود الحبيبات بتكوين الكربيدات
البورون (B)	0.005–0.015	يحسن الليونة ويقلل حساسية التشقق الساخن
الزركونيوم (Zr)	≤0.05	تقوية حدود الحبيبات
السيليكون (Si)	≤0.5	يساعد في مقاومة الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.5	يحسن خصائص السباكة

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.10 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1260–1335°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	10.9 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية النوعية	1.32 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.5 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	445 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	185 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (حالة الصب + التقادم)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	880–1020 MPa	ASTM E8/E8M
إجهاد الخضوع (0.2%)	700–800 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥3–6% (طول قياس 25mm)	ASTM E8/E8M
الصلادة	330–400 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥140 MPa @ 870°C, 1000h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 792

نسبة حجمية مرتفعة من طور γ′: توفر احتفاظًا طويل الأمد بالقوة ومقاومة زحف عند 900–1000°C للمكوّنات الحرجة في المحركات.
مقاومة الأكسدة والكبريتدة: يشكل الكروم والألومنيوم طبقات أكسيد واقية تطيل عمر الخدمة في بيئات الاحتراق والعادم.
قابلية السباكة والموثوقية البنيوية: مُصمم للصب بالاستثمار لقطع رقيقة الجدار ومعقدة الشكل بمسامية منخفضة وبنية مجهرية متجانسة.
قابلية التشغيل بعد التقادم: تحافظ الأجزاء المُشغلة CNC على سماحات ضمن ±0.02 mm وتشطيبات سطحية حتى Ra ≤ 1.0 µm.

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 792 باستخدام CNC

تحديات التشغيل

صلادة مرتفعة وتقوية بطور γ′

إنكونيل 792 بعد التقادم (~400 HB) يفرض تحديات كبيرة في تآكل الأدوات والتحكم في الرايش أثناء التفريز والخراطة CNC.

احتباس حراري وتكوّن حافة متراكمة

ضعف التوصيل الحراري مع القوة العالية يؤدي إلى تسخين موضعي، ما يتطلب استراتيجيات تبريد متقدمة وهندسة حافة حادة.

كربيدات وأطوار بين-معدنية كاشطة

جسيمات الكربيدات وطور γ′ تسرّع تآكل الحافة (Flank) والتآكل الحفري (Crater) ما لم تُستخدم طلاءات وأدوات مُحسّنة.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	كربيد مطلي (PVD) أو سيراميك SiAlON	مقاومة تآكل عالية وثبات حراري ممتاز
الطلاء	AlTiN، AlCrN (3–6 µm)	يقلل انتقال الحرارة والاحتكاك
الهندسة	زاوية ميل موجبة (10–12°)، وحافة مُجهّزة لمتانة أعلى	تقلل قوة القطع وتمنع تقصف الحافة

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 792 المُشغَّلة

الكبس المتساوي الضغط على الساخن (HIP)

HIP يزيل المسامية ويحسّن تجانس البنية الحبيبية، ما يزيد مقاومة الكلال ويحسن الاتساق الأبعادي في شفرات وريش التوربين المصبوبة.

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية تتضمن غالبًا معالجة بالمحلول عند 1170°C ثم التقادم عند نحو 845°C لتعظيم توزيع طور γ′ وتحسين مقاومة الزحف.

لحام السبائك الفائقة

لحام السبائك الفائقة يتطلب طرق لحام منخفضة الإدخال الحراري مثل TIG أو EB بسبب قابلية السبيكة للتشقق أثناء التصلب السريع.

طلاء الحاجز الحراري (TBC)

طلاء TBC يطبق طبقات YSZ بسماكة 125–250 µm لتقليل حرارة السطح حتى 200°C، ما يحسن مقاومة الأكسدة والكلال.

التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

EDM مناسب لإنتاج الحواف الحادة وثقوب التبريد بدقة ±0.01 mm في الأجزاء المتصلدة من إنكونيل 792.

الثقب العميق

الثقب العميق يحقق ثقوبًا عميقة عالية النحافة (L/D ≥ 40:1) لقنوات التبريد في الريش والشفرات.

اختبارات المواد والتحليل

اختبارات المواد تشمل التحقق من الزحف والشد والصلادة والتحليل المعدني وفقًا لمتطلبات AMS 5387 وASTM E139.

التطبيقات الصناعية لمكوّنات إنكونيل 792

محركات التوربين للطيران

شفرات التوربين، والريش (Vanes)، والحواجز/الشراودات (Shrouds).
يوفر سلامة بنيوية ومقاومة أكسدة فوق 950°C في بيئات الدفع العالي.

توليد الطاقة

مكوّنات المنطقة الساخنة (Hot Section) مثل الستاتورات ومعدات غرفة الاحتراق في توربينات الغاز.
يعمل تحت إجهادات حرارية وميكانيكية ممتدة ودورات تشغيل قاسية.