Inconel X-750
Inconel X-750 का परिचय
Inconel X-750 एक प्रीसिपिटेशन-हार्डनेबल निकेल-क्रोमियम मिश्र धातु है, जो अपनी असाधारण उच्च-तापमान शक्ति, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और स्ट्रेस-करप्शन क्रैकिंग प्रतिरोध के लिए प्रसिद्ध है। एल्युमिनियम और टाइटेनियम की एडिशन के माध्यम से गामा प्राइम (γ′) प्रिसिपिटेशन द्वारा मजबूत की गई यह मिश्र धातु 700°C तक स्थिर यांत्रिक गुण प्रदान करती है और 980°C तक इंटरमिटेंट एक्सपोज़र सहन कर सकती है।
जेट इंजन और न्यूक्लियर अनुप्रयोगों में इसकी उत्पत्ति के साथ, Inconel X-750 का व्यापक उपयोग स्प्रिंग्स, फास्टनर्स, गैस टर्बाइन ब्लेड्स और प्रेशर वेसल घटकों के लिए किया जाता है। यह व्रॉट (wrought) और कास्ट दोनों रूपों में उपलब्ध है और अंतिम उपयोग की प्रदर्शन आवश्यकताओं के अनुसार, आमतौर पर सॉल्यूशन-ट्रीटेड या एज-हार्डन्ड अवस्था में CNC मशीनीकरण की जाती है।
Inconel X-750 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Inconel X-750 (UNS N07750 / AMS 5667 / ASTM B637) कई हीट-ट्रीटेड कंडीशन्स में सप्लाई किया जाता है, जिनमें सॉल्यूशन-एनील्ड, एज-हार्डन्ड, या स्ट्रेस-इक्वलाइज़्ड शामिल हैं, ताकि संरचनात्मक और फटीग-क्रिटिकल घटकों के लिए उपयुक्त प्रदर्शन मिले।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | ≥70.0 | बेस तत्व; उच्च-तापमान शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध सुनिश्चित करता है |
क्रोमियम (Cr) | 14.0–17.0 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और पासिवेशन स्थिरता प्रदान करता है |
लोहा (Fe) | 5.0–9.0 | लागत-प्रभावशीलता और संरचनात्मक टफनेस में योगदान |
टाइटेनियम (Ti) | 2.25–2.75 | γ′ स्ट्रेंथनिंग प्रिसिपिटेट्स बनाता है |
एल्युमिनियम (Al) | 0.40–1.0 | Ti के साथ मिलकर उच्च-तापमान शक्ति बढ़ाता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी सुधारता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध बढ़ाता है |
कॉपर (Cu) | ≤0.5 | संक्षारण जोखिम से बचने हेतु कम रखा जाता है |
कार्बन (C) | ≤0.08 | डक्टिलिटी और वेल्डेबिलिटी के लिए नियंत्रित |
सल्फर (S) | ≤0.01 | हॉट क्रैकिंग रोकने हेतु न्यूनतम |
नायोबियम (Nb+Ta) | 0.5–1.0 | तनाव के तहत संरचनात्मक स्थिरता को बढ़ावा देता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.28 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1390–1430°C | ASTM E1268 |
ताप चालकता | 11.2 W/m·K at 100°C | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.25 µΩ·m at 20°C | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 13.3 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 460 J/kg·K at 20°C | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 214 GPa at 20°C | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एज-हार्डन्ड, AMS 5667)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्य शक्ति | 1000–1200 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 750–900 MPa | ASTM E8/E8M |
लंबन | ≥15% (25mm गेज) | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 320–370 HB | ASTM E10 |
स्ट्रेस रप्चर स्ट्रेंथ | ≥120 MPa @ 704°C, 1000h | ASTM E139 |
Inconel X-750 की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च क्रीप और स्ट्रेस रप्चर प्रतिरोध: 600–700°C पर लंबे समय के एक्सपोज़र के दौरान यांत्रिक गुण बनाए रखता है, जेट टर्बाइन और स्प्रिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।
उत्कृष्ट ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध: क्लोराइड और सल्फाइड अटैक का प्रतिरोध करता है, मरीन और न्यूक्लियर वातावरण में सिद्ध प्रदर्शन।
एज-हार्डनेबल बहुमुखीपन: अनुप्रयोग के अनुसार सॉल्यूशन एनीलिंग और एजिंग ट्रीटमेंट्स से यांत्रिक गुणों को ट्यून किया जा सकता है।
CNC मशीनेबिलिटी: सावधानीपूर्ण टूल कंट्रोल की आवश्यकता होती है, लेकिन यह क्रिटिकल घटकों के लिए ±0.01 mm तक टॉलरेंस और Ra ≤ 1.0 µm के साथ प्रिसिजन और स्थिरता प्रदान करता है।
Inconel X-750 के लिए CNC मशीनीकरण चुनौतियाँ और समाधान
मशीनीकरण चुनौतियाँ
उच्च वर्क हार्डनिंग दर
मशीनीकरण के दौरान मिश्र धातु सतह की कठोरता तेजी से बढ़ाती है, जिससे यदि फीड और स्पीड ऑप्टिमाइज़ न हों तो टूल वियर और आयामी असटीकता हो सकती है।
एब्रैसिव स्ट्रेंथनिंग फेज़
प्रिसिपिटेटेड γ′ और कार्बाइड्स (विशेषकर एज्ड अवस्था में) टूल एजेस और कोटिंग्स को घिसते हैं, खासकर इंटरप्टेड कट्स में।
ऊष्मा का संकेन्द्रण
कम ताप चालकता कटिंग ज़ोन में ऊष्मा को केंद्रित करती है, इसलिए हाई-प्रेशर कूलेंट और एडवांस्ड टूल मटेरियल्स आवश्यक होते हैं।
अनुकूलित मशीनीकरण रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | PVD-कोटेड कार्बाइड या CBN टूल्स | थर्मल फटीग और एब्रैसिव फेज़ को सहन करते हैं |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN (2–5 µm) | घर्षण कम करता है और टूल लाइफ बढ़ाता है |
जियोमेट्री | 10–12° रेक, एज होनड या चैम्फर्ड | चिप इवैक्यूएशन सुधारता है और कटिंग फोर्स कम करता है |
कटिंग पैरामीटर (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 | 0.5–1.0 | 100–150 |
मशीन्ड Inconel X-750 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP पोरोसिटी हटाकर कास्ट या एडिटिवली मैन्युफैक्चर्ड Inconel X-750 भागों में क्रीप रप्चर और फटीग प्रतिरोध बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1095°C पर सॉल्यूशन एनीलिंग के बाद 705°C पर 16–20 घंटे एजिंग शामिल है, ताकि γ′ प्रिसिपिटेशन और तन्य शक्ति अनुकूलित हो।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग नियंत्रित हीट इनपुट के साथ GTAW और माइक्रोक्रैकिंग के प्रति संवेदनशीलता कम करने हेतु Inconel X वेल्डिंग फिलर का उपयोग करती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग 125–250 µm YSZ लागू करती है, ताकि 900°C से ऊपर काम करने वाले टर्बाइन रिंग्स और हीट शील्ड्स सुरक्षित रहें।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनीकरण (EDM)
EDM हार्डन्ड X-750 में ±0.01 mm तक टॉलरेंस के साथ प्रिसिजन स्लॉटिंग और प्रोफाइलिंग सक्षम बनाता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग एयरोस्पेस एक्ट्यूएटर्स और रिएक्टर स्प्रिंग सिस्टम्स में L/D ≥ 40:1 के साथ आंतरिक कूलिंग पैसिजेज को सपोर्ट करती है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में स्ट्रेस रप्चर परीक्षण (ASTM E139), ग्रेन स्ट्रक्चर विश्लेषण (ASTM E112), और संक्षारण क्वालिफिकेशन (NACE, ASTM G28) शामिल हैं।
Inconel X-750 घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस
टर्बाइन व्हील्स, एग्ज़ॉस्ट घटक, और जेट इंजन स्प्रिंग्स।
600–700°C पर चक्रीय लोड्स के तहत उत्कृष्ट थर्मल फटीग प्रतिरोध।
न्यूक्लियर रिएक्टर्स
कोर स्प्रिंग्स, बोल्टिंग, और संरचनात्मक सपोर्ट्स।
न्यूट्रॉन एक्सपोज़र और उच्च-दाब स्टीम करप्शन को सहन करता है।
गैस टर्बाइन्स
कंबस्टर हार्डवेयर, ट्रांज़िशन डक्ट्स, और सपोर्ट ब्रैकेट्स।
अत्यधिक ऊष्मा के तहत संरचनात्मक अखंडता और स्केल प्रतिरोध बनाए रखता है।
तेल और गैस
वाल्व सीट्स, डाउनहोल स्प्रिंग्स, और कंप्लीशन उपकरण।
हाइड्रोजन सल्फाइड, क्लोराइड, और उच्च-दाब साइकलिंग के तहत प्रदर्शन करता है।
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