1. ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی و کاربردهای صنعتی اولیه صفحه Inconel 718 (N07718) و Inconel 625 (N06625) چیست، و چگونه اینها انتخاب مواد در هوافضا در مقابل پردازش شیمیایی را تعیین می‌کنند؟
در حالی که هر دو سوپرآلیاژهای-بر پایه نیکل{1}}با عملکرد بالا هستند، اینکونل 718 و 625 برای پیک های عملکردی اساساً متفاوت طراحی شده اند که منجر به سلطه های صنعتی متمایز می شود.
Inconel 718 (N07718): آلیاژ فوق العاده-استحکام بالا
متالورژی و خواص: آلیاژ کروم{0}}نیکل سخت‌شدنی{1}}بارشی حاوی نیوبیم، مولیبدن، تیتانیوم و آلومینیوم قابل توجه است. استحکام فوق‌العاده آن از یک بدنه منسجم-گامای چهار ضلعی دوگانه-پرایم ( '') در مرکز تشکیل شده است که در طی یک- عملیات حرارتی پیری دو مرحله‌ای شکل گرفته است. بالاترین استحکام کششی و تسلیم این گروه را، به ویژه در دماهای تا 1300 درجه فارنهایت (700 درجه)، همراه با مقاومت در برابر خزش و خستگی عالی ارائه می دهد.
کاربردهای اولیه: بر هوافضا و تولید برق که در آن قدرت در اولویت است، تسلط دارد. برای دیسک‌های موتور توربین گاز، تیغه‌ها، شفت‌ها و بست‌های فشار قوی- استفاده می‌شود. اجزای موتور موشک؛ و-تجهیزات سرچاهی با فشار بالا در نفت و گاز.
Inconel 625 (N06625): قهرمان مقاومت در برابر خوردگی
متالورژی و خواص: یک محلول جامد-نیکل-کروم-آلیاژ مولیبدن با نیوبیم تقویت شده است. استحکام آن ناشی از اثر سفت کننده مولیبدن و نیوبیم در ماتریکس است که با بارش کاربید ثانویه افزایش می یابد. ویژگی امضای آن استثنایی، مقاومت در برابر خوردگی طیف وسیع-، از جمله مقاومت فوق العاده در برابر حفره، خوردگی شکاف، ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید-(SCC) و اکسیداسیون تا 1800 درجه فارنهایت (980 درجه) است.
کاربردهای اولیه: بر فرآوری های دریایی، شیمیایی و کنترل آلودگی که در آن خوردگی تهدید اصلی است، غالب است. برای صفحات مبدل حرارتی آب دریا، آسترهای دودکش، سیستم های اسکرابر، مخازن راکتورهای شیمیایی و رایزرهای دریایی استفاده می شود.
قانون انتخاب: زمانی که محرک طراحی دارای بار مکانیکی شدید در دمای بالا است، 718 را انتخاب کنید. 625 را زمانی انتخاب کنید که محرک طراحی بقا در یک محیط شیمیایی پیچیده و تهاجمی است.
2. برای اجزای کوره با دمای بالا و تجهیزات عملیات حرارتی، چرا ممکن است Inconel 601 (N06601) یا Inconel X-750 (N07750) روی 718 یا 625 مشخص شود؟
کاربردهای کوره، پایداری طولانی مدت در برابر اکسیداسیون، کربوریزاسیون، و تنش حرارتی چرخه ای را بیش از حداکثر استحکام کششی مطلق ارائه شده توسط 718 اولویت دارند.
Inconel 601 (N06601): متخصص اکسیداسیون و خستگی حرارتی
دلیل: حاوی محتوای بالای آلومینیوم (~1.4٪) علاوه بر 23٪ کروم است. این به آن اجازه می دهد تا یک مقیاس آلومینا (Al2O3) فوق العاده پایدار، چسبنده و خود ترمیم شونده در زیر مقیاس کروم اولیه تشکیل دهد. این مقاومت فوق‌العاده در برابر اکسیداسیون، کربوریزه شدن و حمله گوگردی تا دمای 2300 درجه فارنهایت (1260 درجه) ایجاد می‌کند. همچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر خستگی حرارتی دارد.
موارد استفاده معمولی کوره ها: لوله های تابشی، صدا خفه کن ها، تسمه های کوره تسمه ای، و غلاف های محافظ ترموکوپل در کوره های کربورسازی، سخت شدن خنثی و لحیم کاری.
Inconel X-750 (N07750): فنر و آلیاژ اتصال دهنده با دمای بالا
دلیل: آلیاژ کروم-نیکل سخت‌شدنی-بارشی مشابه 718 اما بهینه‌سازی شده برای مجموعه ویژگی‌های متفاوت. وقتی کهنه می‌شود، مقاومت عالی{4}}در دمای بالا- ایجاد می‌کند، به این معنی که در برابر تنش فنر یا بار گیره‌ای تحت تنش در دما مقاومت می‌کند. این استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون را تا 1300 درجه فارنهایت (700 درجه) حفظ می کند.
کاربردهای معمولی کوره: فنرها، پیچ‌ها و بست‌ها در مناطق داغ کوره‌ها، پین‌ها و گیره‌های ثابت و میله‌های نگهدارنده که در آنها بار حفظ شده حیاتی است.
چرا اینجا 718/625 نیست؟ درمان پیچیده پیری 718 را می توان با قرار گرفتن طولانی مدت در کوره تخریب کرد، و مقاومت در برابر اکسیداسیون آن، در حالی که خوب است، آنقدر تخصصی نیست که 601. 625 اغلب برای خدمات اکسیداسیون با دمای بالا{5} خالص، گران تر است، و استحکام آن برای بسیاری از کاربردهای یراق آلات مورد نیاز نیست.
3. چه چیزی صفحه Inconel 690 (N06690) را به یک ماده تقریباً منحصر به فرد در صنعت انرژی هسته ای، به ویژه برای لوله های مولد بخار و مخازن تحت فشار بحرانی تبدیل می کند؟
Inconel 690 یک آلیاژ نیکل-کروم است که به طور خاص برای حل یک حالت شکست فراگیر در راکتورهای آب تحت فشار (PWRs) ساخته شده است: ترک خوردگی استرس اولیه آب (PWSCC).
مشکل با سلف خود (Inconel 600): آلیاژ اصلی 600 (با 15% کروم) به PWSCC در آب با درجه خلوص بالا و دمای بالا (~ 600 درجه فارنهایت / 315 درجه ) در مدارهای اولیه رآکتور هسته ای حساس است که منجر به خرابی مدارهای اولیه ژنتیکی در راکتورهای هسته ای می شود.
راه حل 690: نوآوری اساسی افزایش قابل توجه محتوای کروم (29٪) است. این سطح بالای کروم به طور چشمگیری رفتار الکتروشیمیایی لایه غیرفعال آلیاژ را در آب با دمای بالا تغییر می‌دهد.
پتانسیل خوردگی را به منطقه ای منتقل می کند که ترک خوردگی از نظر ترمودینامیکی نامطلوب است.
باعث ایجاد یک لایه اکسید غنی از کروم{0}} پایدارتر، محافظ و پیوسته تر می شود.
نتیجه: Inconel 690 مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر PWSCC از خود نشان می‌دهد و آن را به ماده استاندارد جهانی برای لوله‌های جدید مولد بخار، صفحات تقسیم‌کننده و جوش‌های بحرانی در PWR تبدیل می‌کند. محتوای بالای کروم آن همچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی توسط اسید نیتریک و نمک های اکسید کننده ایجاد می کند و از استفاده از آن در پردازش مجدد سوخت هسته ای و مخازن تصفیه زباله های رادیواکتیو پشتیبانی می کند. هیچ آلیاژ دیگری در کلاس خود این ترکیب آزمایش شده و آزمایش شده در میدان را برای محیط هسته ای ارائه نمی دهد.
4. پارامترهای حیاتی تضمین کیفیت و الزامات پردازش آسیاب برای صفحه هوافضای "کیفیت بالا"-گرید Inconel 718 طبق مشخصات AMS چیست؟
"کیفیت بالا" برای صفحه درجه{0} هوافضا به معنای رعایت مشخصات دقیق مواد هوافضا (AMS) است، معمولاً AMS 5596 (ورق، نوار، صفحه) یا AMS 5542 (صفحه)، که بسیار فراتر از الزامات استاندارد ASTM است.
کنترل شیمیایی پیشرفته: محدودیت‌های ترکیبی سخت‌تر در عناصر اصلی و کمیاب برای اطمینان از پاسخ عملیات حرارتی ثابت و یکنواختی ویژگی.
روش های ذوب سخت: اغلب به ذوب القایی خلاء (VIM) و به دنبال آن ذوب مجدد خلاء الکترود مصرفی (CEVAR یا VAR) نیاز دارد. این فرآیند مذاب دوگانه خلاء، ذوب‌های غیرفلزی و محتوای گاز (O، H، N) را به حداقل می‌رساند که برای خستگی- اجزای حیاتی بسیار مهم است.
خواص مکانیکی تضمین شده در شرایط خاص: ویژگی‌ها برای مواد در شرایط "محلول عملیات حرارتی و پیری" در یک چرخه تعریف شده تضمین می‌شوند (به عنوان مثال، محلول 1750 درجه فارنهایت، سپس دو سن در 1325 درجه فارنهایت + 1150 درجه فارنهایت). آزمایش شامل کشش اتاق و دمای بالا، گسیختگی تنش و خزش است.
ارزیابی جامع غیر مخرب (NDE): بازرسی 100% اولتراسونیک به ازای ASTM A-578 تا یک سطح پذیرش خاص (مثلاً سطح II) برای شناسایی لایه‌های داخلی یا آخال‌ها الزامی است. بازرسی سطحی برای عیوب نیز مورد نیاز است.
کنترل های ریزساختاری: اندازه دانه ممکن است مشخص شود (به عنوان مثال، ASTM 5-10)، و ماده باید عاری از رسوبات مرزی پیوسته دانه یا سایر فازهای مضر باشد.
قابلیت ردیابی کامل: هر صفحه باید تا یک عمل گرما و مذاب خاص قابل ردیابی باشد، با یک گزارش جامع تست مواد (MTR) که جزئیات تمام شیمی، آزمایش‌های مکانیکی، عملیات حرارتی و نتایج NDE را نشان می‌دهد. داده های کنترل فرآیند آماری (SPC) از کارخانه اغلب مورد نیاز است.
5. در ساخت ورق فلزی برای سیستم‌های اگزوز یا محفظه‌های احتراق، ملاحظات اولیه شکل‌دهی و جوشکاری که بین کار-آلیاژ سخت‌کننده 625 و سن{3}}آلیاژ سخت‌شدنی 718 متفاوت است، چیست؟
استراتژی های ساخت به دلیل متالورژی زیربنایی آنها به طور قابل توجهی متفاوت است.
عملیات تشکیل:
Inconel 625 (Work-Hardening): دارای سرعت کار-سریع شدن است. با تغییر شکل به تدریج سخت تر و قوی تر می شود.
تمرین: به ظرفیت های مطبوعاتی بالاتری نیاز دارد. شکل دهی گرم (1000-1200 درجه فارنهایت / 540-650 درجه) اغلب برای اشکال پیچیده برای کاهش نیروی مورد نیاز و به حداقل رساندن برگشت فنر استفاده می شود. برای شکل‌دهی سرد، شعاع‌های خمش سخاوتمندانه مورد نیاز است و ممکن است به بازپخت میانی بین مراحل شکل‌دهی شدید برای بازیابی شکل‌پذیری نیاز باشد.
Inconel 718 (سن-سخت پذیر): شکل دهی همیشه در شرایط نرم و محلول- آنیل شده انجام می شود.
تمرین: در این حالت شکل پذیر است اما همچنان کار می کند-سخت می شود. پس از اتمام تمام شکل دهی و ماشینکاری، عملیات حرارتی نهایی پیری انجام می شود. طراحان باید اعوجاج بالقوه و تغییرات ابعادی را در طول این فرآیند پیری نهایی که می تواند برای قطعات پیچیده قابل توجه باشد، در نظر بگیرند.
عملیات جوشکاری:
Inconel 625: قابل جوش‌پذیرترین آلیاژ نیکل-با عملکرد بالا است. ماهیت محلول جامد-به این معنی است که فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت{4}}(HAZ) شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی خوبی را حفظ می کنند. تمرکز اولیه بر پاکیزگی و کنترل گرمای ورودی برای جلوگیری از بارش فاز ثانویه است.
Inconel 718: جوشکاری یک عملیات پرخطر-به دلیل حساسیت به ترک خوردگی کرنشی-در HAZ است.
چالش: HAZ که در محدوده دمای پیری گرم می شود، می تواند سخت شود و شکننده شود در حالی که انقباض جوش باعث ایجاد کرنش کششی می شود.
اقدامات بحرانی: باید از یک روش واجد شرایط با حرارت ورودی بسیار کم استفاده کنید. ERNiFeCr-2 (پرکننده منطبق با 718) یا ERNiCrMo-3 (پرکننده 625) استفاده می‌شود. عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) تقریباً همیشه مورد نیاز است، معمولاً یک محلول مجدد کامل و سن برای قطعات بحرانی یا یک سن مستقیم برای جوش‌های کمتر بحرانی.
