Inconel 713C
Inconel 713C का परिचय
Inconel 713C एक उच्च-शक्ति, अवक्षेपण-कठोर होने वाला कास्ट निकेल-क्रोमियम सुपरएलॉय है, जिसे अत्यधिक थर्मल और यांत्रिक परिस्थितियों में सेवा के लिए अनुकूलित किया गया है। इसकी उत्कृष्ट क्रीप प्रतिरोध, ऑक्सीकरण सुरक्षा और कास्टेबिलिटी का संयोजन इसे विशेष रूप से टरबाइन ब्लेड्स, हॉट गैस पाथ घटकों और 950°C (1742°F) से ऊपर लगातार काम करने वाले संरचनात्मक इंजन भागों के लिए उपयुक्त बनाता है।
निकेल (~75%) के आधार पर इंजीनियर किया गया और क्रोमियम (12–14%), एल्युमिनियम (5.5–6.5%), मोलिब्डेनम (4–5%) तथा निओबियम (1.5–2.5%) से एलॉय किया गया, Inconel 713C सूक्ष्म γ′ अवक्षेप संरचना प्राप्त करता है और थर्मल फटीग के तहत स्थिर यांत्रिक व्यवहार बनाए रखता है। यह मानक Inconel 713 एलॉय का एक उन्नत संस्करण है, जिसे बेहतर कास्ट फ्लुइडिटी और थोड़ा बेहतर हॉट-कोरोशन प्रदर्शन देने के लिए सुधारा गया है।
Inconel 713C के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel 713C (UNS N07713C / AMS 5381) का उपयोग मुख्यतः कास्ट और एज्ड रूप में उच्च-प्रदर्शन एयरोस्पेस और ऊर्जा घटकों के लिए किया जाता है। यह AMS 5381 और MIL-C-24707 जैसे मानकों का अनुपालन करता है।
रासायनिक संरचना (AMS 5381)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | शेष (~75.0%) | थर्मल स्थिरता के लिए मैट्रिक्स धातु |
क्रोमियम (Cr) | 12.0–14.0 | ऑक्सीकरण और हॉट-कोरोशन प्रतिरोध |
एल्युमिनियम (Al) | 5.5–6.5 | γ′ चरण स्ट्रेंथनिंग को बढ़ावा देता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 4.0–5.0 | क्रीप रप्चर प्रतिरोध बढ़ाता है |
निओबियम (Nb) | 1.5–2.5 | NbC निर्माण और γ″ के माध्यम से मजबूती बढ़ाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 0.6–1.2 | γ′ चरण स्थिरता |
कार्बन (C) | 0.10–0.20 | उच्च-तापमान मजबूती के लिए कार्बाइड बनाता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | 0.05–0.15 | ग्रेन बाउंड्री कोहेशन सुधारता है |
बोरॉन (B) | 0.005–0.015 | हॉट स्ट्रेंथ और डक्टिलिटी बढ़ाता है |
आयरन (Fe) | ≤3.0 | रेज़िडुअल तत्व |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.50 | ऑक्सीकरण स्केलिंग को न्यूनतम करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤0.50 | कास्टेबिलिटी में सहायता करता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.01 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1250–1330°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 11.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी | 1.22 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 13.8 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 455 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 197 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एज्ड कास्ट कंडीशन)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 940–1060 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 610–740 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥3–5% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 330–390 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | ≥160 MPa @ 871°C, 100h | ASTM E139 |
Inconel 713C की प्रमुख विशेषताएँ
उन्नत तापमान मजबूती: 940 MPa से ऊपर टेंसाइल स्ट्रेंथ बनाए रखता है और 871°C पर >150 MPa की निरंतर क्रीप प्रतिरोध क्षमता दिखाता है, जिससे यह रोटेटिंग और स्टैटिक हॉट-सेक्शन भागों के लिए आदर्श बनता है।
ऑक्सीकरण और हॉट गैस प्रतिरोध: Cr-Al ऑक्साइड परतें 1000°C तक टरबाइन वातावरण में सतह क्षरण से सुरक्षा देती हैं, यहाँ तक कि बदलते थर्मल लोड्स के तहत भी।
गामा प्राइम रिइनफोर्समेंट: उच्च γ′ वॉल्यूम फ्रैक्शन (~60%) हार्डनेस बढ़ाता है और कठिन सेवा चक्रों में आकार अखंडता बनाए रखता है।
कास्टेबिलिटी और आयामी स्थिरता: उत्कृष्ट फ्लुइडिटी के साथ इन्वेस्टमेंट कास्टिंग के लिए डिज़ाइन किया गया, फिर कड़ी टॉलरेंस (±0.02 mm) और कम सतह खुरदरापन (Ra ≤ 0.8 µm) हेतु पोस्ट-मशीनीकरण किया जाता है।
Inconel 713C के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च कठोरता और टूल वियर
पोस्ट-एज्ड कास्टिंग्स का हार्डनेस 390 HB तक मापा जा सकता है, जो कार्बाइड इंसर्ट्स पर वियर को तेज करता है और फ्लैंक चिपिंग का कारण बनता है।
कम डक्टिलिटी और भंगुरता
एलॉन्गेशन सीमित (~3–5%) होता है, जिससे फिनिशिंग पासेस के दौरान सतह क्रैकिंग या किनारे के विकृति का जोखिम बढ़ जाता है।
थर्मल लोड का संकेन्द्रण
कम थर्मल कंडक्टिविटी के कारण टूल-चिप इंटरफेस पर तेजी से ऊष्मा जमा होती है, जिससे क्रेटर वियर और आयामी ड्रिफ्ट हो सकता है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | SiAlON सिरेमिक या कोटेड कार्बाइड (फिनिशिंग के लिए CBN) | ऊष्मा और घिसाव के प्रति उच्च प्रतिरोध |
कोटिंग | TiAlN/AlCrN, 3–6 µm PVD | डिफ्यूज़न वियर और ऑक्सीकरण को न्यूनतम करता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक (10–12°), रिइनफोर्स्ड एज | टूल लाइफ और सतह नियंत्रण में सुधार |
कटिंग पैरामीटर्स (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 15–25 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–120 |
फिनिशिंग | 30–45 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
मशीन्ड Inconel 713C भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP श्रिंकेज पोरोसिटी हटाता है और फटीग स्ट्रेंथ को 25% से अधिक बढ़ाता है, जिससे साइक्लिक उच्च-तापमान सेवा में संरचनात्मक प्रदर्शन बेहतर होता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1150–1175°C पर सॉल्यूशनाइज़िंग और एजिंग शामिल है, ताकि γ′ वितरण और बड़े कास्ट सेक्शनों में टेंसाइल गुणों को अनुकूलित किया जा सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग मैचिंग फिलर्स के साथ GTAW या EBW का उपयोग करती है, ताकि HAZ एम्ब्रिटलमेंट को न्यूनतम किया जा सके और थर्मल साइक्लिंग के तहत संरचनात्मक अखंडता बनी रहे।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग APS या EB-PVD के माध्यम से 100–300 µm YSZ परतें लागू करती है, जो सतह तापमान को 200°C तक कम करती हैं और टरबाइन भागों की आयु बढ़ाती हैं।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM ±0.01 mm सटीकता के साथ कठोर Inconel 713C कास्टिंग्स में जटिल आंतरिक ज्योमेट्री और स्लॉट्स का समर्थन करता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग टरबाइन सेगमेंट्स में कूलिंग होल्स और एयर पैसेजेस के लिए L/D अनुपात ≥40:1 प्राप्त करती है।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में अल्ट्रासोनिक, एक्स-रे और ग्रेन स्ट्रक्चर विश्लेषण (ASTM E112, AMS 2175) शामिल है, ताकि सेफ्टी-क्रिटिकल भागों में अखंडता प्रमाणित की जा सके।
Inconel 713C घटकों के उद्योग-उपयोग
एयरोस्पेस और एविएशन
टरबाइन ब्लेड्स, नोज़ल गाइड वेंस, और कम्बशन सपोर्ट स्ट्रक्चर्स।
साइक्लिक थर्मल और सेंट्रीफ्यूगल लोड्स के साथ कठोर वातावरण में विश्वसनीय रूप से कार्य करता है।
औद्योगिक गैस टरबाइन्स
फर्स्ट-स्टेज नोज़ल्स, बकेट्स, और श्राउड्स।
क्रीप या ऑक्सीकरण क्षरण के बिना 950–1000°C गैस स्ट्रीम्स के लंबे समय तक संपर्क को सहन करता है।
मरीन प्रोपल्शन
टर्बोचार्जर रोटर्स और हाई-स्पीड एग्जॉस्ट हाउसिंग्स।
थर्मल ग्रेडिएंट्स और नमक-प्रेरित हॉट-कोरोशन को प्रभावी ढंग से संभालता है।
ऑटोमोटिव परफॉर्मेंस
हाई-परफॉर्मेंस टर्बोचार्जर व्हील्स और इनलेट घटक।
अत्यधिक तापमान उतार-चढ़ाव के तहत आयामी अखंडता बनाए रखता है।
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