Inconel 751
Inconel 751 का परिचय
Inconel 751 एक प्रिसिपिटेशन-हार्डनेबल निकेल-क्रोमियम सुपरएलॉय है, जिसे विशेष रूप से एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव इंजन कंपोनेंट्स में उच्च-तापमान प्रदर्शन के लिए विकसित किया गया है। यह एलॉय Inconel 600 के स्थापित बेस पर आधारित है, लेकिन टाइटेनियम और एल्युमिनियम की मिलावट से इसे मजबूत बनाया गया है, जो सूक्ष्म γ′ प्रिसिपिटेट्स बनाकर 871°C (1600°F) तक ऊँचे तापमान पर स्ट्रेंथ में सुधार करते हैं।
Inconel 751 उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध, अच्छी क्रीप-रप्चर स्ट्रेंथ और भरोसेमंद थर्मल फटीग व्यवहार प्रदर्शित करता है। इसकी वेल्डेबिलिटी और फोर्जेबिलिटी इसे एग्जॉस्ट वाल्व्स, टर्बोचार्जर रोटर्स और टरबाइन हार्डवेयर जैसे कंपोनेंट्स के लिए उपयुक्त बनाती है। हाई-परफॉर्मेंस पार्ट्स में टाइट डायमेंशनल टॉलरेंस और क्रिटिकल सतह फिनिश प्राप्त करने के लिए Inconel 751 की CNC मशीनीकरण अत्यंत आवश्यक है।
Inconel 751 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel 751 (UNS N07751 / ASTM B637) सामान्यतः हॉट-रोल्ड, सॉल्यूशन-ट्रीटेड और प्रिसिपिटेशन-हार्डन्ड कंडीशंस में सप्लाई किया जाता है, जो एयरोस्पेस, एनर्जी और ऑटोमोटिव के हाई-हीट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
रासायनिक संरचना (टिपिकल)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | ≥70.0 | उच्च-तापमान स्ट्रेंथ और संक्षारण प्रतिरोध के लिए बेस एलॉय |
क्रोमियम (Cr) | 14.0–17.0 | ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है |
आयरन (Fe) | ≤6.0 | स्ट्रक्चरल मैट्रिक्स को बेहतर बनाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 2.0–2.6 | उच्च-तापमान स्ट्रेंथ बढ़ाने हेतु γ′ प्रिसिपिटेट्स बनाता है |
एल्युमिनियम (Al) | 0.90–1.50 | γ′ फेज स्ट्रेंथनिंग में योगदान |
कार्बन (C) | ≤0.08 | क्रीप स्ट्रेंथ और कार्बाइड स्टेबिलिटी बढ़ाता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी में सुधार |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.0 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध को बढ़ावा देता है |
कॉपर (Cu) | ≤0.5 | फेज अस्थिरता से बचने हेतु नियंत्रित |
सल्फर (S) | ≤0.015 | बेहतर वेल्डेबिलिटी और हॉट डक्टिलिटी हेतु न्यूनतम |
भौतिक गुण
गुण | मान (टिपिकल) | टेस्ट स्टैंडर्ड/कंडीशन |
|---|---|---|
घनत्व | 8.22 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1320–1380°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 11.0 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी | 1.10 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 13.3 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 430 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 200 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एज-हार्डन्ड कंडीशन)
गुण | मान (टिपिकल) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 930–1080 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 720–860 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥15% (25mm gauge) | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 250–320 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | ≥120 MPa @ 760°C, 1000h | ASTM E139 |
Inconel 751 की प्रमुख विशेषताएँ
प्रिसिपिटेशन-हार्डनिंग स्ट्रेंथ: Ti और Al से बनने वाला γ′ फेज 871°C तक उच्च टेंसाइल स्ट्रेंथ और क्रीप रेसिस्टेंस सक्षम करता है।
ऑक्सीकरण और स्केलिंग प्रतिरोध: लंबे समय तक ऊष्मा एक्सपोज़र में स्थिर ऑक्साइड लेयर्स बनती हैं, जिससे मटेरियल डिग्रेडेशन कम होता है।
फटीग और थर्मल शॉक प्रतिरोध: इंजन कम्बशन ज़ोन्स जैसे साइक्लिक थर्मल वातावरणों में भरोसेमंद प्रदर्शन।
एजिंग के बाद अच्छी मशीनेबिलिटी: वाल्व सीट्स, शाफ्ट्स और सील्स की CNC फिनिशिंग सटीक डायमेंशंस और स्मूद फिनिश (Ra ≤ 0.8 µm) तक संभव।
Inconel 751 के लिए CNC मशीनीकरण: चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण की चुनौतियाँ
उच्च टफनेस और वर्क हार्डनिंग
Inconel 751 जल्दी वर्क-हार्डन हो सकता है, खासकर लो-फीड या रिपीटेड पासेस में; इसलिए स्थिर फीड्स और शार्प टूलिंग की आवश्यकता होती है।
ऊष्मा उत्पन्न होना
लो थर्मल कंडक्टिविटी के कारण टूल-टिप पर हीट बिल्ड-अप अधिक होता है, जिससे क्रेटर वियर, प्लास्टिक डिफॉर्मेशन और डायमेंशनल ड्रिफ्ट हो सकता है।
सतही गॉलिंग
टाइटेनियम और निकेल कंटेंट के कारण बिल्ट-अप एज और सतह टियरिंग हो सकती है, यदि ल्यूब्रिकेशन या एज प्रिपरेशन पर्याप्त न हो।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | PVD-कोटेड कार्बाइड या CBN इन्सर्ट्स | एज शार्पनेस और हीट रेसिस्टेंस बनाए रखता है |
कोटिंग | TiAlN या AlCrN (3–5 µm) | थर्मल वियर और एडहेसिव गॉलिंग घटाता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक (8–12°), होंड एजेस | कटिंग फोर्स कम करता है और चिप इवैक्यूएशन सुधारता है |
कटिंग पैरामीटर्स (ISO 3685)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | DOC (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 25–35 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 70–100 |
फिनिशिंग | 40–60 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 100–150 |
मशीन्ड Inconel 751 पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP कास्टिंग पोरोसिटी हटाकर फटीग और क्रीप रेसिस्टेंस बढ़ाता है, विशेष रूप से एयरोस्पेस वाल्व कंपोनेंट्स के लिए महत्वपूर्ण।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में सॉल्यूशन एनीलिंग और 760–790°C पर एजिंग शामिल है ताकि पीक γ′ प्रिसिपिटेशन और डायमेंशनल स्टेबिलिटी प्राप्त हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग में Ti और Al कंटेंट के कारण कड़ा प्रोसेस कंट्रोल आवश्यक होता है। स्ट्रक्चरल जॉइंट्स के लिए TIG वेल्डिंग के साथ पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट की सिफारिश की जाती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग (125–200 µm YSZ) थर्मल प्रोटेक्शन जोड़ती है, जिससे टरबाइन या एग्जॉस्ट वाल्व वातावरणों में पार्ट लाइफ बढ़ती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM छोटे फीचर्स, थ्रेड्स और शार्प कॉन्टूर्स की प्रिसिशन फिनिशिंग ±0.01 mm टॉलरेंस के साथ संभव बनाता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग वाल्व स्टेम्स या टरबाइन शाफ्ट्स में L/D ≥ 40:1 के साथ ऑयल-फ्लो चैनल्स और कूलिंग पासेजेस के लिए उपयोग होती है।
मटेरियल टेस्टिंग और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में टेंसाइल, क्रीप, माइक्रोहार्डनेस और अल्ट्रासोनिक इंस्पेक्शन्स शामिल हैं, ताकि ASTM B637 और एप्लिकेशन-स्पेसिफिक स्पेसिफिकेशन्स के अनुरूपता सत्यापित की जा सके।
Inconel 751 कंपोनेंट्स के उद्योग-उपयोग
एयरोस्पेस
एग्जॉस्ट वाल्व्स, टरबाइन डिस्क्स और फ्लेम होल्डर्स।
800°C+ पर कम्बशन गैसेज़ और थर्मल साइक्लिंग के लंबे एक्सपोज़र को सहन करता है।
ऑटोमोटिव परफॉर्मेंस इंजन्स
इनटेक/एग्जॉस्ट वाल्व्स, टर्बोचार्जर रोटर्स, वाल्व गाइड्स।
अत्यधिक इंजन लोड्स के तहत वियर रेसिस्टेंस और हॉट स्ट्रेंथ प्रदान करता है।
पावर जेनरेशन
गैस टरबाइन्स में हॉट-सेक्शन वाल्व बॉडीज़ और बेयरिंग हाउज़िंग्स।
थर्मल साइक्लिंग परिस्थितियों में सेवा-आयु बढ़ाता है।
इंडस्ट्रियल हीटिंग इक्विपमेंट
ऑक्सिडाइज़िंग और कार्बुराइज़िंग वातावरणों के संपर्क में आने वाले कंपोनेंट्स।
संक्षारक ऊष्मा के लंबे एक्सपोज़र में यांत्रिक अखंडता बनाए रखता है।
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