Inconel 738LC
Inconel 738LC का परिचय
Inconel 738LC कास्ट निकेल-आधारित सुपरएलॉय Inconel 738 का लो-कार्बन संस्करण है, जिसे वेल्डेबिलिटी बेहतर करने, हॉट-क्रैकिंग की संवेदनशीलता घटाने और कास्ट कंपोनेंट्स की संरचनात्मक अखंडता बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उच्च-तापमान वातावरणों में सेवा के लिए इंजीनियर किया गया है जहाँ यांत्रिक मजबूती, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और क्रीप परफॉर्मेंस अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं—विशेषकर एयरोस्पेस टरबाइन्स और इंडस्ट्रियल गैस टरबाइन्स में।
निकेल (~62%), क्रोमियम (16%), कोबाल्ट (8.5–9.5%), टाइटेनियम (3.4–3.8%) और एल्युमिनियम (3.2–3.7%) से युक्त Inconel 738LC मुख्य रूप से γ′ फेज द्वारा मजबूत होता है। इसका ऑप्टिमाइज़्ड कार्बन कंटेंट (0.02–0.06%) वेल्डिंग और सॉलिडिफिकेशन के दौरान माइक्रो-फिशरिंग के जोखिम को कम करता है, जबकि बेस एलॉय की उच्च-तापमान परफॉर्मेंस विशेषताओं को बनाए रखता है।
Inconel 738LC के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel 738LC (UNS R30738 / ASTM A297, AMS 5391) सामान्यतः प्रिसिशन-कास्ट, सॉल्यूशन-ट्रीटेड और एज-हार्डन्ड कंडीशन में सप्लाई किया जाता है, जो गैस टरबाइन हॉट-सेक्शन और एयरोस्पेस स्ट्रक्चरल अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
रासायनिक संरचना (टिपिकल कास्ट विश्लेषण)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | ~62.0 | हीट रेसिस्टेंस और स्ट्रेंथ के लिए बेस मैट्रिक्स |
क्रोमियम (Cr) | 15.5–16.5 | ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध बढ़ाता है |
कोबाल्ट (Co) | 8.5–9.5 | फटीग स्ट्रेंथ और हॉट कोरोजन रेसिस्टेंस बढ़ाता है |
टंग्स्टन (W) | 2.6–3.3 | सॉलिड सॉल्यूशन स्ट्रेंथनिंग |
मोलिब्डेनम (Mo) | 1.5–2.1 | क्रीप और रप्चर स्ट्रेंथ में सुधार |
टाइटेनियम (Ti) | 3.4–3.8 | एज-हार्डनिंग के लिए γ′ फेज बनाता है |
एल्युमिनियम (Al) | 3.2–3.7 | γ′ प्रिसिपिटेशन में योगदान |
कार्बन (C) | 0.02–0.06 | कम मात्रा वेल्डेबिलिटी और कास्टिंग विश्वसनीयता सुधारती है |
बोरॉन (B) | 0.005–0.01 | ग्रेन बॉउंड्री डक्टिलिटी बढ़ाता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | ≤0.05 | ग्रेन बॉउंड्री स्टेबलाइज़ेशन |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤0.5 | कास्टेबिलिटी और क्लीनलिनेस में सुधार |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | टेस्ट स्टैंडर्ड/कंडीशन |
|---|---|---|
घनत्व | 8.15 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1260–1330°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 11.1 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 | 320–390 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | ≥135 MPa @ 870°C, 1000h | ASTM E139 |
Inconel 738LC की प्रमुख विशेषताएँ
लो कार्बन कंटेंट: वेल्डिंग और कास्टिंग के दौरान हॉट क्रैकिंग को कम करता है, जिससे स्ट्रक्चरल टरबाइन पार्ट्स में विश्वसनीयता बढ़ती है।
हाई गामा प्राइम कंटेंट: मुख्य रूप से γ′ प्रिसिपिटेट्स से मजबूत होता है, जिससे ऊँचे तापमान पर उत्कृष्ट क्रीप और फटीग प्रतिरोध मिलता है।
डाइमेंशनल और स्ट्रक्चरल स्टेबिलिटी: थर्मल साइक्लिंग के दौरान 980°C तक ज्योमेट्री और लोड-बेयरिंग परफॉर्मेंस बनाए रखता है।
CNC मशीनेबिलिटी: हाई-परफॉर्मेंस कटिंग टूल्स के साथ संगत; ±0.02 mm टॉलरेंस और Ra ≤ 0.8 µm तक सतह फिनिश के साथ CNC मशीनीकरण संभव है।
Inconel 738LC के लिए CNC मशीनीकरण: चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च सतही हार्डनेस
लगभग 390 HB के आसपास ब्रिनेल हार्डनेस कटिंग एज पर तेज़ वियर उत्पन्न करती है, इसलिए टूल मटेरियल और ज्योमेट्री का अनुकूलन आवश्यक है।
कम ऊष्मा अपसारण
लो थर्मल कंडक्टिविटी टूल–चिप इंटरफेस पर ऊष्मा जमा करती है, जिससे क्रेटर वियर और टूल फेलियर हो सकता है यदि पर्याप्त कूलिंग न हो।
एब्रैसिव माइक्रोस्ट्रक्चर
γ′ और कार्बाइड फेज़ इंटरप्टेड या हाई-फीड मशीनीकरण के दौरान नॉचिंग और गॉलिंग को बढ़ावा देते हैं।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | सिरेमिक (SiAlON) या कोटेड कार्बाइड | थर्मल लोड के तहत कटिंग एज बनाए रखता है |
कोटिंग | TiAlN, AlCrN (3–6 µm PVD) | हीट डिफ्यूज़न और टूल ऑक्सीकरण कम करता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक (10–12°), एज-होंड इन्सर्ट्स | कटिंग रेसिस्टेंस घटाता है 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 738LC पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP पोरोसिटी हटाता है और ग्रेन स्ट्रक्चर को मजबूत करता है, जिससे फटीग लाइफ और क्रीप रेसिस्टेंस में लगभग 25% तक सुधार हो सकता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1120–1170°C पर सॉल्यूशन एनीलिंग और 845°C पर एजिंग शामिल है, ताकि γ′ पूरी तरह प्रिसिपिटेट हो और हाई-टेम्परेचर स्ट्रेंथ बढ़ सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग लो-कार्बन के कारण कम क्रैकिंग रिस्क के साथ संभव है। प्रीहीट और पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट माइक्रोस्ट्रक्चर को और स्थिर करते हैं।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग APS या EB-PVD के माध्यम से 125–250 µm YSZ सिरेमिक्स लागू करती है, जिससे टरबाइन ब्लेड्स में थर्मल फटीग और ऑक्सीकरण कम होता है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM पोस्ट-कास्टिंग ±0.01 mm प्रिसिशन के साथ जटिल ज्योमेट्री, कूलिंग स्लॉट्स और शार्प फीचर्स हासिल करता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग उच्च L/D अनुपात वाली कूलिंग बोर और ऑयल चैनल्स बनाती है, जो टरबाइन एयरफॉइल्स और रोटर स्ट्रक्चर्स में आवश्यक होते हैं।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग ASTM E112 और AMS 5391 के अनुसार टेंसाइल, क्रीप, हार्डनेस और माइक्रोस्ट्रक्चर विश्लेषण द्वारा एलॉय इंटीग्रिटी सत्यापित करता है।
Inconel 738LC कंपोनेंट्स के उद्योग-उपयोग
एयरोस्पेस टरबाइन्स
गाइड वेन्स, श्राउड सेगमेंट्स और नोज़ल कंपोनेंट्स।
उच्च रोटेशनल स्ट्रेस और अत्यधिक थर्मल साइक्लिंग के तहत भरोसेमंद।
पावर जेनरेशन
गैस टरबाइन्स में हॉट-सेक्शन कास्टिंग्स, जिनमें कम्बशन चैम्बर्स और सील्स शामिल हैं।
950°C+ पर लंबे बेस-लोड ऑपरेशन के दौरान आकार और स्ट्रेंथ बनाए रखता है।
मरीन & एनर्जी
हाई-टेम्परेचर पंप हाउज़िंग्स, एग्जॉस्ट वाल्व्स और टरबाइन डिस्क्स।
कठोर ऑफशोर वातावरणों में कोरोजन और थर्मल डिस्टॉर्शन के प्रति प्रतिरोधी।
डिफेंस प्रोपल्शन सिस्टम्स
जेट इंजन हॉट पार्ट्स और आफ्टरबर्नर एलिमेंट्स।
तेज़ हीटिंग-कूलिंग साइक्ल्स में लगातार परफॉर्मेंस देता है।
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