Inconel 738C
Inconel 738C का परिचय
Inconel 738C एक कास्ट निकेल-आधारित सुपरएलॉय है, जिसे उच्च-तापमान संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए इंजीनियर किया गया है जहाँ क्रीप प्रतिरोध, ऑक्सीकरण सुरक्षा और थर्मल फटीग प्रतिरोध अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं। यह एलॉय Inconel 738 का एक उन्नत वैरिएंट है, जिसे बेहतर कास्टेबिलिटी और अधिक अच्छी वेल्डेबिलिटी के लिए ट्यून किया गया है—इसलिए यह प्रिसिशन-कास्ट कंपोनेंट्स के लिए भरोसेमंद विकल्प है, जिन पर CNC पोस्ट-प्रोसेसिंग की जाती है।
Inconel 738C में समान उच्च γ′ कंटेंट (~60%) बना रहता है और इसे निकेल (~62%), क्रोमियम (16%), कोबाल्ट (8.5–9.5%), टाइटेनियम (3.4–3.8%) और एल्युमिनियम (3.2–3.7%) जैसे तत्व स्थिर करते हैं। यह 980°C (1796°F) तक उत्कृष्ट उच्च-तापमान यांत्रिक स्थिरता दिखाता है, जिससे इसे टरबाइन वेन्स, कम्बस्टर हार्डवेयर और अन्य ऐसे कंपोनेंट्स में उपयोग किया जाता है जो आक्रामक थर्मल साइक्लिंग के संपर्क में रहते हैं।
Inconel 738C के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel 738C (UNS R30738 / ASTM A297) आमतौर पर इन्वेस्टमेंट कास्ट, सॉल्यूशन हीट-ट्रीटेड और एज्ड कंडीशन्स में सप्लाई किया जाता है, जो हाई-इंटीग्रिटी एयरोस्पेस और पावर टरबाइन पार्ट्स के लिए उपयुक्त है।
रासायनिक संरचना (टिपिकल कास्ट विश्लेषण)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | ~62.0 | बेस मैट्रिक्स; उच्च थर्मल स्ट्रेंथ |
क्रोमियम (Cr) | 15.5–16.5 | ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध |
कोबाल्ट (Co) | 8.5–9.5 | फटीग और थर्मल स्थिरता बढ़ाता है |
टंग्स्टन (W) | 2.6–3.3 | सॉलिड-सॉल्यूशन स्ट्रेंथ |
मोलिब्डेनम (Mo) | 1.5–2.1 | क्रीप परफॉर्मेंस सुधारता है |
टाइटेनियम (Ti) | 3.4–3.8 | एज-हार्डनिंग के लिए γ′ निर्माण |
एल्युमिनियम (Al) | 3.2–3.7 | Ti के साथ मिलकर γ′ फेज को स्थिर करता है |
कार्बन (C) | 0.08–0.12 | कार्बाइड निर्माण और ग्रेन स्ट्रेंथ के लिए नियंत्रित |
बोरॉन (B) | 0.005–0.01 | डक्टिलिटी और क्रैक-रेज़िस्टेंस सुधारता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | ≤0.05 | ग्रेन बॉउंड्री कोहेशन बढ़ाता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्साइड स्केल की चिपकने की क्षमता बढ़ाता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤0.5 | कास्टेबिलिटी और स्लैग रिमूवल में सहायक |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | टेस्ट स्टैंडर्ड/कंडीशन |
|---|---|---|
घनत्व | 8.15 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1260–1330°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 11.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी | 1.28 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 13.3 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 450 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 188 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (कास्ट + एज्ड कंडीशन)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 980–1100 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 680–800 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥4–8% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 330–390 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | ≥135 MPa @ 870°C, 1000h | ASTM E139 |
Inconel 738C की प्रमुख विशेषताएँ
अनुकूलित कास्टेबिलिटी: बेहतर फ्लुइडिटी और फीडिंग बिहेवियर जटिल टरबाइन कंपोनेंट्स में श्रिंकैज और पोरोसिटी को कम करता है।
उच्च गामा प्राइम स्ट्रेंथ: लगभग 60% γ′ वॉल्यूम फ्रैक्शन उच्च ऑपरेटिंग तापमानों पर उत्कृष्ट यांत्रिक स्थिरता देता है।
सतह स्थिरता: साइक्लिक हीटिंग कंडीशन्स में बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए Cr₂O₃ और Al₂O₃ जैसी प्रोटेक्टिव ऑक्साइड स्केल बनाता है।
CNC मशीनीकरण तत्परता: हाई-परफॉर्मेंस टूलिंग के साथ कास्टिंग्स को ±0.02 mm टॉलरेंस और Ra ≤ 0.8 µm तक फाइन सतह फिनिश में पोस्ट-मशीन किया जा सकता है।
Inconel 738C के लिए CNC मशीनीकरण: चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च हार्डनेस
एज-हार्डन्ड 738C पार्ट्स में 390 HB से अधिक हार्डनेस हो सकती है, जिससे लंबे मशीनीकरण साइकिल्स में टूल लाइफ और सतह फिनिश बनाए रखना कठिन हो जाता है।
ऊष्मा धारण (Heat Retention)
12 W/m·K से कम थर्मल कंडक्टिविटी कटिंग ज़ोन में ऊष्मा को केंद्रित करती है, इसलिए एडवांस्ड कूलिंग और कोटिंग सॉल्यूशंस आवश्यक होते हैं।
माइक्रोस्ट्रक्चरल एब्रैसिवनेस
इंटरमेटैलिक फेज़ और कार्बाइड्स तेज़ एज वियर और क्रेटर फॉर्मेशन में योगदान देते हैं, विशेषकर उच्च कटिंग स्पीड्स पर।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | SiAlON सिरेमिक या PVD-कोटेड कार्बाइड | अत्यधिक ऊष्मा और एब्रैसिव वियर को सहन करता है |
कोटिंग | TiAlN, AlCrN (3–6 µm मोटाई) | थर्मल लोड और घर्षण कम करता है |
ज्योमेट्री | 10–12° पॉज़िटिव रेक, एज-प्रेप्ड इन्सर्ट | कटिंग फोर्स नियंत्रित करता है और एज फेलियर में देरी 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 738C पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP आंतरिक माइक्रोस्ट्रक्चर को डेंसिफाई करता है और कास्टिंग्स में सामान्य माइक्रोपोरोसिटी को हटाकर लो-साइकिल फटीग प्रतिरोध में सुधार करता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1120–1170°C पर सॉल्यूशनिंग के बाद 845°C पर एजिंग शामिल है, ताकि स्ट्रेंथ और थर्मल स्थिरता के लिए γ′ फेज पूरी तरह प्रिसिपिटेट हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग प्रीहीटिंग और नियंत्रित फिलर मेटल एप्लीकेशन के साथ संभव है, जिससे जॉइनिंग या रिपेयर के दौरान क्रैकिंग को न्यूनतम किया जा सके।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग 125–250 µm YSZ सिरेमिक्स लागू करती है, जो थर्मल फटीग लाइफ बढ़ाती है और एयरफॉइल सतहों के इन-सर्विस ऑक्सीकरण को कम करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM पोस्ट-कास्टिंग ±0.01 mm एक्यूरेसी के साथ कूलिंग स्लॉट्स, फिर्स-ट्री रूट्स और जटिल फीचर्स की प्रिसाइस कटिंग सक्षम बनाता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग टरबाइन कूलिंग फ्लो चैनल्स के लिए आवश्यक उच्च आस्पेक्ट-रेशियो होल्स (L/D ≥ 40:1) सटीकता से प्रदान करती है।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में ASTM E139, E112 और AMS 5389 मानकों के अनुसार माइक्रोस्ट्रक्चरल एनालिसिस, टेंसाइल/कोरोजन टेस्टिंग और NDT शामिल हैं।
Inconel 738C कंपोनेंट्स के उद्योग-उपयोग
एयरक्राफ्ट टरबाइन्स
नोज़ल गाइड वेन्स, टरबाइन ब्लेड्स और श्राउड सेगमेंट्स।
साइक्लिक फ्लाइट कंडीशन्स में 900–980°C पर यांत्रिक इंटीग्रिटी प्रदान करता है।
इंडस्ट्रियल गैस टरबाइन्स
ट्रांज़िशन डक्ट्स, कम्बस्टर पार्ट्स और रोटर सेगमेंट्स।
उच्च-दबाव दहन और तेज़ थर्मल साइक्लिंग के तहत प्रदर्शन करता है।
पावर & एनर्जी
टरबाइन एग्जॉस्ट फ्रेम्स, सील्स और हीट शील्ड सिस्टम्स।
ऑक्सीकरण प्रतिरोध को दीर्घकालिक क्रीप स्ट्रेंथ के साथ जोड़ता है।
डिफेंस & स्पेस प्रोपल्शन
उच्च-तापमान जेट इंजन और रॉकेट नोज़ल कंपोनेंट्स।
कठोर री-एंट्री और लॉन्च वातावरणों में लोड-बेयरिंग स्ट्रेंथ बनाए रखता है।
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