Nimonic 901
निमोनिक 901 का परिचय
निमोनिक 901 एक निकल-लोहा-क्रोमियम आधारित प्रिसिपिटेशन-हार्डेन्ड सुपरएलॉय है, जो 650°C तक के वातावरण में अपनी उच्च मजबूती और जंग-प्रतिरोध के लिए जाना जाता है। कई अन्य निमोनिक ग्रेड्स के विपरीत, इसमें लोहे की मात्रा काफी अधिक (~40%) होती है, जिससे यह लागत-प्रभावी और अत्यधिक मशीन योग्य बनता है, जबकि यह उत्कृष्ट थर्मल फटीग और क्रीप प्रतिरोध भी बनाए रखता है। यह जेट इंजन घटकों, गैस टरबाइनों और परमाणु अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहाँ चक्रीय थर्मल और यांत्रिक लोडिंग के तहत उच्च मजबूती और स्थिरता आवश्यक होती है।
इसके एंड-यूज़ अनुप्रयोगों की क्रिटिकल प्रकृति के कारण, निमोनिक 901 पार्ट्स अक्सर CNC मशीनिंग सेवाओं के माध्यम से बनाए जाते हैं, ताकि सटीक टॉलरेंस पूरे हों और यांत्रिक अखंडता सुनिश्चित हो। CNC मशीनिंग संरचनात्मक एयरोस्पेस और पावर सिस्टम घटकों के लिए आवश्यक प्रिसीजन, रिपीटेबिलिटी और सतह नियंत्रण प्रदान करती है।
निमोनिक 901 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
निमोनिक 901 (UNS N09901 / W.Nr. 2.4662) को उच्च यील्ड स्ट्रेंथ, उत्कृष्ट फटीग प्रतिरोध और आयामी स्थिरता के लिए इंजीनियर किया गया है, जो एजिंग हीट ट्रीटमेंट और γ′ प्रिसिपिटेशन हार्डनिंग के माध्यम से प्राप्त होती है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकल (Ni) | 40.0–45.0 | बेस मैट्रिक्स; जंग और ऑक्सीकरण प्रतिरोध बढ़ाता है |
लोहा (Fe) | 35.0–45.0 | लागत-प्रभावी मिश्रधातुकरण; मजबूती और मशीनबिलिटी का संतुलन |
क्रोमियम (Cr) | 11.0–14.0 | ऊँचे तापमान पर ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 5.0–6.5 | सॉलिड सॉल्यूशन सुदृढ़ीकरण और क्रीप प्रतिरोध |
टाइटेनियम (Ti) | 2.8–3.3 | γ′ चरण (Ni₃Ti) के माध्यम से प्रिसिपिटेशन सुदृढ़ीकरण |
एल्युमिनियम (Al) | ≤0.35 | प्रिसिपिटेशन हार्डनिंग में योगदान |
मैंगनीज (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी में सुधार |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.0 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सहायक |
कार्बन (C) | ≤0.10 | कार्बाइड निर्माण उच्च-तापमान क्रीप स्ट्रेंथ में सुधार करता है |
बोरॉन (B) | ≤0.01 | ग्रेन बॉउंड्री स्ट्रेंथ वृद्धि |
जिरकोनियम (Zr) | ≤0.06 | ग्रेन बॉउंड्री की नमनीयता और टफनेस में सुधार |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.14 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1320–1380°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 100°C पर 13.0 W/m·K | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 20°C पर 1.15 µΩ·m | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 13.5 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 20°C पर 435 J/kg·K | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 20°C पर 208 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 965–1080 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 690–860 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥20% | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 220–250 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | 650°C पर 190 MPa (1000 घंटे) | ASTM E139 |
फटीग प्रतिरोध | उत्कृष्ट | ASTM E466 |
निमोनिक 901 की प्रमुख विशेषताएँ
ऊँचे तापमान पर उच्च यील्ड स्ट्रेंथ 650°C तक के सर्विस तापमान पर 690 MPa से अधिक यील्ड स्ट्रेंथ बनाए रखता है, जिससे जेट इंजनों और गैस टरबाइनों में लोड-बेयरिंग क्षमता सुनिश्चित होती है।
उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी और फैब्रिकेबिलिटी लोहे की मात्रा मशीनबिलिटी बढ़ाती है और हॉट क्रैकिंग के बिना विश्वसनीय वेल्डिंग संभव बनाती है।
γ′ चरण के साथ प्रिसिपिटेशन हार्डनिंग टाइटेनियम-समृद्ध Ni₃Ti प्रिसिपिटेट्स दीर्घकालिक लोडिंग के तहत क्रीप और फटीग प्रतिरोध को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाते हैं।
ऑक्सीकरण और जंग प्रतिरोध उच्च-तापमान, ऑक्सीकरण और हल्के संक्षारक वातावरण में सुरक्षा के लिए एक सतत Cr₂O₃ ऑक्साइड परत बनाता है।
आयामी स्थिरता कम थर्मल विस्तार और थर्मल साइक्लिंग के तहत उच्च संरचनात्मक अखंडता इसे जटिल, टाइट-टॉलरेंस CNC-मशीन किए गए पार्ट्स के लिए आदर्श बनाती है।
निमोनिक 901 के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
मध्यम वर्क हार्डनिंग
गलत फीड्स या कुंद टूल्स सतह हार्डनिंग का कारण बन सकते हैं और टूल लाइफ घटा सकते हैं।
कार्बाइड निर्माण
Mo- और Ti-समृद्ध प्रिसिपिटेट्स घर्षणकारी चरणों की तरह कार्य करते हैं, जिससे बिना कोटिंग वाले कार्बाइड टूल्स में फ्लैंक वियर तेजी से बढ़ता है।
थर्मल नियंत्रण
कम कंडक्टिविटी के कारण हीट बिल्डअप को नियंत्रित करने के लिए प्रभावी चिप इवैक्यूएशन और कूलेंट फ्लो आवश्यक है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | कार्बाइड (K30) या फिनिशिंग के लिए सिरेमिक इंसर्ट्स | उच्च कटिंग तापमान सहन कर सके |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN PVD (3–5 µm) | उच्च ऊष्मा में वियर और घर्षण कम करता है |
ज्योमेट्री | पॉजिटिव रेक (6–8°), होन्ड एज (~0.05 mm) | वर्क हार्डनिंग घटाता है और सतह फिनिश सुधारता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 15–25 | 0.15–0.25 | 2.0–3.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 30–40 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 120–150 |
मशीन किए गए निमोनिक 901 पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP >20% तक फटीग प्रदर्शन में सुधार करता है, आंतरिक पोरोसिटी को समाप्त करता है और यांत्रिक समानता बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में ~1080°C पर सॉल्यूशन ट्रीटमेंट के बाद 760°C पर एजिंग शामिल है, ताकि γ′ सुदृढ़ीकरण चरण पूर्ण रूप से विकसित हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग (मैचिंग संरचना फिलर ERNiFeCr-1 का उपयोग करते हुए) ऐसे वेल्ड बनाती है जिनमें बेस मटेरियल की >90% तक स्ट्रेंथ रिटेंशन बनी रहती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग सतह के ऑपरेटिंग तापमान को 200°C तक घटाती है, जिससे टरबाइन घटकों की सेवा आयु बढ़ती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM)
EDM हार्डनड ज़ोन्स में जटिल होल्स और टाइट कॉर्नर रेडियस के लिए ±0.005 mm के आयामी टॉलरेंस प्राप्त करता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग Ra <1.6 µm, स्ट्रेटनेस डिविएशन <0.3 mm/m, और L/D अनुपात >30:1 प्राप्त करती है।
मटेरियल परीक्षण और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में उच्च-तापमान टेंसाइल, क्रीप, SEM, और अल्ट्रासोनिक परीक्षण शामिल हैं, जो ASME और एयरोस्पेस मानकों के अनुरूप होते हैं।
निमोनिक 901 घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस इंजन: चक्रीय थर्मल तनाव के तहत कार्य करने वाले कंप्रेसर डिस्क, टरबाइन फास्टनर और इंजन केसिंग।
पावर जेनरेशन: उच्च दक्षता वाले पावर प्लांट्स में टरबाइन ब्लेड और वेंस, जहाँ आयामी स्थिरता और फटीग प्रतिरोध आवश्यक है।
न्यूक्लियर रिएक्टर: विकिरण और थर्मल लोड के संपर्क में आने वाले उच्च-तापमान बोल्ट और प्रेशर वेसल घटक।
औद्योगिक हीटिंग सिस्टम: ऊँचे तापमान पर निरंतर संचालन के लिए फर्नेस घटक, फिक्स्चर और सपोर्ट संरचनाएँ।
ऑटोमोटिव टर्बो सिस्टम: थर्मल साइक्लिंग झेलने वाले परफॉर्मेंस इंजनों में वाल्व गाइड, सील और ब्रैकेट।
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