Inconel 718
Inconel 718 का परिचय
Inconel 718 एक अवक्षेपण-कठोर होने वाला निकेल-क्रोमियम एलॉय है, जो अपनी उत्कृष्ट उच्च-तापमान मजबूती, संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डेबिलिटी के लिए प्रसिद्ध है। 704°C (1300°F) तक कार्य करने में सक्षम, उत्कृष्ट टेंसाइल, फटीग और क्रीप-रप्चर प्रदर्शन के साथ, Inconel 718 का व्यापक उपयोग एयरोस्पेस, पावर जनरेशन, तथा ऑयल एंड गैस उद्योगों में किया जाता है।
इस एलॉय में निकेल (50–55%), क्रोमियम (17–21%), निओबियम (4.75–5.50%), मोलिब्डेनम (2.80–3.30%), और आयरन (शेष) की उल्लेखनीय मात्रा होती है। इसका विशिष्ट हार्डनिंग मैकेनिज़्म—Ni₃Nb (γ″ चरण) और Ni₃(Al, Ti) (γ′ चरण) के माध्यम से एज-हार्डनिंग—लंबे समय तक थर्मल साइक्लिंग के दौरान भी असाधारण मजबूती और आयामी स्थिरता प्रदान करता है।
Inconel 718 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel 718 (UNS N07718 / AMS 5662, AMS 5663, ASTM B637) व्रॉट, कास्ट और पाउडर-मैटालर्जी रूपों में उपलब्ध है और आमतौर पर सॉल्यूशन-एनील्ड तथा एज्ड कंडीशन के लिए हीट-ट्रीट किया जाता है।
रासायनिक संरचना (ASTM B637)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | 50.0–55.0 | आधार तत्व; उच्च-तापमान मजबूती |
क्रोमियम (Cr) | 17.0–21.0 | संक्षारण और ऑक्सीकरण प्रतिरोध |
आयरन (Fe) | शेष | संरचनात्मक सपोर्ट, लागत नियंत्रण |
निओबियम (Nb) + टैंटलम (Ta) | 4.75–5.50 | γ″ अवक्षेपण के माध्यम से मजबूती बढ़ाता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 2.80–3.30 | क्रीप और संक्षारण प्रतिरोध बढ़ाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 0.65–1.15 | γ′ चरण स्ट्रेंथनिंग |
एल्युमिनियम (Al) | 0.20–0.80 | उच्च-तापमान मजबूती के लिए γ′ अवक्षेप बनाता है |
कोबाल्ट (Co) | ≤1.00 | हॉट स्ट्रेंथ बढ़ाता है (वैकल्पिक) |
कार्बन (C) | ≤0.08 | वेल्डेबिलिटी और टफनेस के लिए नियंत्रित |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤0.35 | हॉट वर्केबिलिटी में सुधार |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.35 | ऑक्सीकरण नियंत्रण |
सल्फर (S) | ≤0.015 | हॉट क्रैकिंग को न्यूनतम करता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.19 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1260–1336°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 11.4 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी | 1.23 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 13.0 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 435 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 200 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (AMS 5662/5663 – एज्ड कंडीशन)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 1240–1380 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 1030–1180 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥12% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 330–380 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | ≥160 MPa @ 650°C, 1000h | ASTM E139 |
Inconel 718 की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च-तापमान मजबूती: 650°C तक 1000 MPa से अधिक यांत्रिक मजबूती बनाए रखता है और 700°C पर लंबे समय तक क्रीप प्रतिरोध प्रदान करता है, जिससे यह एयरोस्पेस टरबाइन्स और ऊर्जा प्रणालियों के लिए आदर्श है।
उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध: क्लोराइड पिटिंग, सल्फाइड स्ट्रेस-कोरोशन और अम्लीय/क्षारीय माध्यमों का प्रतिरोध करता है—डाउनहोल टूल्स और मरीन उपकरणों के लिए उपयुक्त।
स्थिर माइक्रोस्ट्रक्चर: डबल-फेज प्रिसिपिटेशन (γ′ + γ″) थर्मल साइक्लिंग के तहत दीर्घकालिक यांत्रिक अखंडता और फेज स्थिरता सुनिश्चित करता है।
वेल्डेबिलिटी: कई सुपरएलॉय के विपरीत, Inconel 718 कम कार्बन और उच्च Nb/Al/Ti संतुलन के कारण बिना क्रैकिंग के आसानी से वेल्ड किया जा सकता है।
Inconel 718 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च वर्क-हार्डनिंग दर
तेजी से स्ट्रेन हार्डन होता है (n ≈ 0.4), कटिंग के दौरान सतह हार्डनेस को >30% तक बढ़ाता है, जिससे टूल वियर और डिफ्लेक्शन तेज होता है।
थर्मल प्रबंधन संबंधी समस्याएँ
कम थर्मल कंडक्टिविटी (11.4 W/m·K) कटिंग तापमान को 900°C से अधिक कर देती है, जिससे क्रेटर वियर और आयामी सटीकता में कमी आती है।
बिल्ट-अप एज और नॉचिंग
कार्बाइड-प्रिसिपिटेट एब्रैसिवनेस के साथ डक्टाइल फ्लो, डेप्थ-ऑफ-कट ट्रांज़िशन्स पर नॉचिंग और टूल एज चिपिंग का कारण बनता है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | कार्बाइड (PVD-कोटेड), हाई-स्पीड ऑप्स के लिए सिरेमिक | उच्च हॉट हार्डनेस, वियर प्रतिरोध |
कोटिंग | TiAlN, AlCrN, या TiSiN, 3–6 µm | हीट ट्रांसफर और वियर कम करता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक (8–12°), मजबूत एज प्रेप | वर्क हार्डनिंग और BUE कम करता है |
कटिंग पैरामीटर्स (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 20–30 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–100 |
फिनिशिंग | 40–60 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
मशीन्ड Inconel 718 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP पोरोसिटी को समाप्त करता है और हाई-प्रेशर टरबाइन तथा एयरोस्पेस कास्टिंग्स में फटीग लाइफ को 30% तक बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 980–1065°C पर सॉल्यूशन एनीलिंग और 718°C पर एजिंग शामिल है, ताकि γ′/γ″ प्रिसिपिटेशन और यांत्रिक गुणों को अनुकूलित किया जा सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग Nb-स्टेबलाइज़्ड फिलर्स के साथ GTAW या EB वेल्डिंग का उपयोग करती है, ताकि पोस्ट-वेल्ड क्रैकिंग के बिना माइक्रोस्ट्रक्चरल अखंडता बनी रहे।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग APS या EB-PVD के माध्यम से 125–300 µm सिरेमिक कोटिंग्स लागू करती है, जिससे सतह तापमान कम होता है और थर्मल फटीग प्रतिरोध बढ़ता है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM हार्डन या एज्ड Inconel 718 में ±0.01 mm टॉलरेंस और उत्कृष्ट फिनिश सुनिश्चित करता है, जो कूलिंग स्लॉट्स और मोल्ड डिटेल्स के लिए आदर्श है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग इंजन बोर्स और ट्यूबिंग में आवश्यक उच्च स्ट्रेटनेस और सतह फिनिश के साथ L/D ≥ 40:1 प्राप्त करता है।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में टेंसाइल, फटीग, अल्ट्रासोनिक, और मेटालोग्राफिक विश्लेषण (ASTM E112, E139, AMS 5663) शामिल है, ताकि एयरोस्पेस-ग्रेड विश्वसनीयता सुनिश्चित हो सके।
Inconel 718 घटकों के उद्योग-उपयोग
एयरोस्पेस इंजन
टरबाइन डिस्क्स, शाफ्ट्स, फास्टनर्स, और कम्बस्टर लाइनर्स।
क्रीप विकृति या फटीग फेल्योर के बिना उच्च थ्रस्ट/लोड पर कार्य करता है।
पावर जनरेशन
स्टीम टरबाइन ब्लेड्स, सील्स, और ट्रांज़िशन डक्ट्स।
उच्च प्रेशर, ऑक्सीकरण और वाइब्रेशन के तहत विश्वसनीय प्रदर्शन।
ऑयल & गैस
डाउनहोल टूल्स, वाल्व्स, और कम्प्लीशन इक्विपमेंट।
सॉर गैस, हाई-प्रेशर ब्राइन, और क्लोराइड-प्रेरित SCC का प्रतिरोध करता है।
औद्योगिक मोल्डिंग और टूलिंग
इंजेक्शन मोल्ड्स और हॉट रनर सिस्टम्स।
रैपिड साइक्लिंग और हीट स्ट्रेस के तहत यांत्रिक अखंडता बनाए रखता है।
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