العربية

Inconel 939

سبيكة نيكل-كروم مصبوبة ومقوّاة بالترسيب، مصممة للتطبيقات ذات درجات الحرارة القصوى في قطاعات الطيران والطاقة، مع قابلية جيدة للتشغيل باستخدام CNC بعد المعالجة الحرارية.

مقدمة عن إنكونيل 939

إنكونيل 939 هو سبيكة فائقة من النيكل-الكروم عالية المتانة ومُقساة بالترسيب، طُورت لتطبيقات درجات الحرارة العالية جدًا. وبفضل كسـر حجمي مرتفع من طور γ′ (~45–50%)، ومقاومة ممتازة للانهيار بالزحف، ومقاومة استثنائية للأكسدة حتى 1000°م، يُستخدم إنكونيل 939 بشكل أساسي لمكونات التوربين والأجزاء الهيكلية عالية التحميل في أنظمة الطيران وتوليد الطاقة.

تمت هندسة هذه السبيكة للسباكة بالشمع المفقود (Investment Casting) تليها عمليات تشغيل دقيقة باستخدام CNC. وبفضل التقوية بإضافات التيتانيوم والألومنيوم والتنتالوم، مع تحقيق الاستقرار عبر التحكم في محتوى الكربون والبورون، يحافظ إنكونيل 939 على السلامة البُعدية أثناء التعرض المطوّل للدورات الحرارية والإجهاد الميكانيكي. ويُستخدم كثيرًا في شفرات توربينات الغاز، والريش (Vanes)، ومكونات غرفة الاحتراق، وأجزاء القسم الساخن في تطبيقات الطيران.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 939

يُورَّد إنكونيل 939 (UNS N09939 / AMS 5400 / ASTM A297 Grade HFS) في حالة الصبّ والمعالجة بالحلّ والتقسية بالتعتيق، وهو مُحسّن للخدمة طويلة الأمد عند درجات حرارة مرتفعة.

التركيب الكيميائي (نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (٪ وزني)	الدور الرئيسي
النيكل (Ni)	الباقي (~50–55%)	المصفوفة الأساسية؛ توفر قوة في درجات الحرارة العالية
الكروم (Cr)	22.0–24.0	مقاومة الأكسدة وتكوين طبقة القشرة
الكوبالت (Co)	17.0–19.0	يحسن مقاومة التعب الحراري والاسترخاء الإجهادي
الموليبدينوم (Mo)	1.2–1.8	تقوية بالمحلول الصلب
الألومنيوم (Al)	1.2–1.6	تكوين طور γ′ للتقسية بالتعتيق
التيتانيوم (Ti)	3.0–3.6	يقوي راسب طور γ′
التنتالوم (Ta)	1.3–1.8	يعزز مقاومة الزحف والانهيار
الكربون (C)	0.13–0.17	يعزز تكوين الكربيدات لتقوية حدود الحبيبات
البورون (B)	0.01–0.015	يزيد الليونة ويمنع التشقق الساخن
الزركونيوم (Zr)	≤0.10	تثبيت حدود الحبيبات
السيليكون (Si)	≤0.5	يساعد على مقاومة الأكسدة
المنغنيز (Mn)	≤0.5	يحسن خصائص السباكة

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	المعيار/حالة الاختبار
الكثافة	8.27 جم/سم³	ASTM B311
نطاق الانصهار	1300–1365°م	ASTM E1268
الموصلية الحرارية	10.0 واط/م·ك عند 100°م	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية	1.38 µΩ·م عند 20°م	ASTM B193
التمدد الحراري	13.7 ميكرومتر/م·°م (20–1000°م)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	440 جول/كغ·ك عند 20°م	ASTM E1269
معامل المرونة	190 جيجا باسكال عند 20°م	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (حالة الصب + التعتيق)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	1000–1180 ميجا باسكال	ASTM E8/E8M
حد الخضوع (0.2%)	700–850 ميجا باسكال	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥5–8% (طول قياس 25 مم)	ASTM E8/E8M
الصلادة	330–390 HB	ASTM E10
مقاومة الانهيار بالزحف	≥140 ميجا باسكال عند 870°م لمدة 1000 ساعة	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 939

مقاومة عالية للزحف والتعب الحراري: أداء ميكانيكي ممتاز تحت ظروف التحميل العالي فوق 800°م في تطبيقات التوربينات والعادم.
مقاومة أكسدة فائقة: يدعم محتوى الكروم والألومنيوم تكوين طبقة أكسيد مستقرة حتى 1000°م.
قابلية السباكة والاستقرار البُعدي: مُحسّن للسباكة بالشمع المفقود مع بنية مجهرية دقيقة ومقاومة لتخشين الحبيبات.
قابلية التشغيل باستخدام CNC: يتيح التشغيل بعد الصب تحكمًا بسماحات ضيقة (±0.01 مم) وتشطيبًا سطحيًا عاليًا (Ra ≤ 1.2 ميكرومتر).

تحديات وحلول التشغيل باستخدام CNC لإنكونيل 939

تحديات التشغيل

صلادة عالية ومحتوى مرتفع من طور γ′

يمكن أن يصل إنكونيل 939 المُعتّق إلى 390 HB، مما يتطلب أدوات متقدمة وتجهيزات صلبة لتجنب الاهتزاز وانحراف الأداة.

كربيدات وطور بيني معدني كاشط

تزيد الكربيدات وراسبات طور γ′ من التآكل، مما يسبب تدهورًا سريعًا للأداة أثناء القطع المستمر.

تولّد الحرارة

يؤدي انخفاض الموصلية الحرارية إلى تراكم حراري موضعي، خصوصًا أثناء التشغيل الجاف أو مع انخفاض سائل التبريد.

استراتيجيات التشغيل المُحسّنة

اختيار الأداة

المعامل	التوصية	المبرر
مادة الأداة	سيراميك (SiAlON)، كربيد مطلي بطبقات PVD، أو CBN	يحافظ على سلامة الأداة تحت الحمل الحراري
الطلاء	AlTiN أو AlCrN (3–6 ميكرومتر)	يقلل التآكل الحراري والاحتكاك
الهندسة	زاوية ميل 10°–12° مع حافة قطع مصقولة	يعزز التحكم بالرايش ويطيل عمر الأداة