Inconel 738
Inconel 738 का परिचय
Inconel 738 एक उच्च-मजबूती वाला, कास्ट निकेल-आधारित सुपरएलॉय है, जिसे 980°C (1796°F) तक के उन्नत तापमानों पर उत्कृष्ट क्रीप प्रतिरोध, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, और थर्मल फटीग परफॉर्मेंस की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है। अत्यधिक थर्मल और यांत्रिक तनाव के तहत काम करने वाले टरबाइन कंपोनेंट्स के लिए डिज़ाइन किया गया Inconel 738 एयरोस्पेस, पावर जनरेशन, और हाई-एफिशिएंसी गैस टरबाइन सिस्टम्स में व्यापक रूप से उपयोग होता है।
मुख्यतः निकेल (~62%) से बना और क्रोमियम (16%), टंग्स्टन (2.6–3.3%), मोलिब्डेनम (1.5–2.1%), कोबाल्ट (8.0–9.0%), टाइटेनियम (3.3–3.7%), और एल्युमिनियम (3.2–3.7%) द्वारा मजबूत किया गया यह एलॉय एक स्थिर गामा प्राइम (γ′) फेज बनाता है, जो उच्च तापमानों पर लंबे समय तक एक्सपोज़र के दौरान भी मजबूती बनाए रखता है। Inconel 738 उत्कृष्ट कास्टेबिलिटी और आयामी स्थिरता प्रदान करता है, जिससे यह नियर-नेट-शेप इन्वेस्टमेंट कास्टिंग्स के लिए आदर्श बनता है, जिनके बाद टाइट टॉलरेंस के लिए CNC मशीनीकरण किया जाता है।
Inconel 738 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel 738 (UNS R30738 / AMS 5389) आमतौर पर टरबाइन इंजनों और इंडस्ट्रियल हॉट-सेक्शन कंपोनेंट्स के लिए कास्ट और प्रिसिपिटेशन-हार्डन्ड कंडीशन में सप्लाई किया जाता है।
रासायनिक संरचना (टिपिकल कास्ट विश्लेषण)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | ~61.0 | उच्च-तापमान मजबूती के लिए बेस मैट्रिक्स |
क्रोमियम (Cr) | 16.0 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करता है |
कोबाल्ट (Co) | 8.5 | हॉट स्ट्रेंथ और फटीग लाइफ बढ़ाता है |
टंग्स्टन (W) | 2.6–3.3 | सॉलिड-सॉल्यूशन स्ट्रेंथनिंग |
मोलिब्डेनम (Mo) | 1.5–2.1 | क्रीप प्रतिरोध में सुधार |
टाइटेनियम (Ti) | 3.3–3.7 | γ′ फेज निर्माण और स्ट्रेंथनिंग |
एल्युमिनियम (Al) | 3.2–3.7 | γ′ प्रिसिपिटेशन में योगदान |
टैंटलम (Ta) | ≤0.05 | ग्रेन बॉउंड्रीज़ को मजबूत करता है (वैकल्पिक) |
कार्बन (C) | 0.11–0.17 | ग्रेन बॉउंड्री स्थिरता के लिए कार्बाइड निर्माण |
बोरॉन (B) | 0.005–0.01 | डक्टिलिटी और हॉट स्ट्रेंथ बढ़ाता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | ≤0.05 | ग्रेन बॉउंड्री कोहेशन |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्सीकरण स्केल की चिपकने की क्षमता में सुधार |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤0.5 | कास्टेबिलिटी को बढ़ावा देता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.15 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1260–1330°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 11.2 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी | 1.28 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 13.2 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 450 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 190 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (कास्ट + एज्ड कंडीशन)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 980–1120 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 700–820 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥4–8% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 330–400 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | ≥140 MPa @ 870°C, 1000h | ASTM E139 |
Inconel 738 की प्रमुख विशेषताएँ
गामा प्राइम स्ट्रेंथनिंग: उच्च γ′ फेज कंटेंट (~60%) 980°C तक के तापमानों पर उत्कृष्ट क्रीप और फटीग प्रतिरोध प्रदान करता है।
उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध: टरबाइन एग्जॉस्ट और हॉट-गैस वातावरणों में दीर्घकालिक सतह सुरक्षा के लिए स्थिर Al₂O₃ और Cr₂O₃ ऑक्साइड लेयर्स बनाता है।
उच्च संरचनात्मक स्थिरता: साइक्लिक थर्मल लोड्स और लंबे समय तक एक्सपोज़र के तहत आयामी सटीकता और यांत्रिक मजबूती बनाए रखता है।
कास्टेबिलिटी और CNC संगतता: कास्टिंग के दौरान उत्कृष्ट फ्लो और फीडिंग बिहेवियर जटिल ज्योमेट्री की अनुमति देता है, जिसके बाद टाइट टॉलरेंस (±0.02 mm) के लिए CNC मशीनीकरण किया जाता है।
Inconel 738 के लिए CNC मशीनीकरण की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च हार्डनेस और भंगुरता
एज्ड कास्टिंग्स में 400 HB तक हार्डनेस हो सकती है, जिससे फ्लैंक वियर तेज़ होता है और फिनिशिंग के दौरान टूल लाइफ सीमित हो जाती है।
थर्मल संचय
कम ऊष्मा अपव्यय (लो थर्मल कंडक्टिविटी) पर्याप्त कूलेंट रणनीतियों के बिना थर्मल डैमेज और तेज़ क्रेटर वियर का कारण बनता है।
टूल नॉचिंग और चिपिंग
एब्रैसिव इंटरमेटैलिक फेज़ और हार्ड कार्बाइड्स एज नॉचिंग पैदा करते हैं और रिइन्फोर्स्ड कटिंग-एज ज्योमेट्री की आवश्यकता होती है।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | SiAlON सिरेमिक या कार्बाइड (फिनिशिंग के लिए CBN के साथ) | उच्च हॉट हार्डनेस और वियर प्रतिरोध |
कोटिंग | TiAlN, AlCrN (PVD, 3–6 µm) | हीट डिफ्यूजन और गैलिंग को रोकता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक (10–12°), स्ट्रॉन्ग एज प्रेप | टूल डिफ्लेक्शन और चिपिंग कम करता है |
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 | 80–100 |
फिनिशिंग | 30–45 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
मशीन्ड Inconel 738 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP कास्ट संरचनाओं को डेंसिफाई करता है और श्रिंकैज पोरोसिटी को समाप्त करता है, जिससे साइक्लिक लोडिंग के तहत फटीग प्रतिरोध और आयामी स्थिरता में सुधार होता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में आमतौर पर 1120–1170°C पर सॉल्यूशन एनीलिंग और 845°C पर एजिंग शामिल है, ताकि γ′ फेज विकसित हो और सर्वोत्तम उच्च-तापमान मजबूती पूरी तरह प्राप्त हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग γ′-स्ट्रेंथन्ड एलॉयज़ में हॉट क्रैकिंग जोखिम कम करने के लिए प्रीहीट कंट्रोल के साथ TIG या EB वेल्डिंग जैसी उन्नत तकनीकों का उपयोग करती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग 125–250 µm yttria-stabilized zirconia (YSZ) लागू करती है, जिससे टरबाइन एयरफॉइल्स और एग्जॉस्ट पार्ट्स में सतह तापमान 150–200°C तक कम हो जाता है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM कूलिंग पैसिज, ब्लेड रूट फीचर्स, और जटिल स्लॉट्स को ±0.01 mm एक्यूरेसी के साथ बनाने में सक्षम बनाता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग टरबाइन ब्लेड्स और वेन कास्टिंग्स में प्रभावी कूलेंट फ्लो पाथ्स के लिए L/D ≥ 40:1 प्राप्त करती है।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में ASTM E112, E139, और AMS 5389 के अनुसार नॉन-डिस्ट्रक्टिव और डिस्ट्रक्टिव टेस्ट्स शामिल हैं, ताकि यांत्रिक, माइक्रोस्ट्रक्चरल, और आयामी अनुपालन प्रमाणित किया जा सके।
Inconel 738 घटकों के उद्योग-उपयोग
एयरोस्पेस टरबाइन्स
टरबाइन ब्लेड्स, वेन्स, कम्बस्टर सेगमेंट्स, और श्राउड्स।
साइक्लिक लोड और ऑक्सीकरण के तहत 950°C से ऊपर के सतत तापमानों पर कार्य करता है।
पावर जनरेशन
इंडस्ट्रियल गैस टरबाइन हॉट-सेक्शन पार्ट्स, स्टेटर रिंग्स, और सील्स।
उच्च-दबाव दहन वातावरणों के तहत ऑक्सीकरण प्रतिरोध और फटीग स्ट्रेंथ का संयोजन प्रदान करता है।
डिफेंस & प्रोपल्शन
जेट इंजन नोज़ल्स, एग्जॉस्ट डिफ्यूज़र्स, और थर्मल शील्ड्स।
फ्लाइट और लॉन्च सीक्वेंसेज़ के दौरान अत्यधिक थर्मल शॉक्स और वाइब्रेशन लोड्स का सामना करता है।
ऊर्जा क्षेत्र
कम्बाइंड-साइकिल पावर प्लांट्स में हाई-एफिशिएंसी टरबाइन कंपोनेंट्स।
आक्रामक हीट ट्रांसफर सिस्टम्स में यांत्रिक स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखता है।
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