Incoloy 890 یک Superalloy مبتنی بر نیکل-آهن-کروم است که با ترکیبی از عناصر اولیه و ثانویه برای بهینه سازی عملکرد آن در محیط های با دمای بالا ، خورنده و مکانیکی خواستار شده است. ترکیب اصلی آن بر روی نیکل (نیکل) ، آهن (آهن) و کروم (CR) متمرکز شده است که ماتریس پایه را تشکیل می دهد ، در حالی که عناصر آلیاژی اضافی برای تقویت خواص خاص مانند مقاومت اکسیداسیون ، مقاومت خزش و پایداری حرارتی گنجانیده شده است. این عناصر ثانویه به طور معمول شامل کبالت (CO) ، آلومینیوم (AL) ، تیتانیوم (TI) و مقادیر ردیابی عناصر دیگر مانند کربن (C) ، منگنز (منگنز) و سیلیکون (SI) است. با هم ، این ترکیب ماده ای را برای مقاومت در برابر شرایط شدید در صنایعی مانند تولید برق ، هوافضا و پردازش پتروشیمی ایجاد می کند.
ترکیب شیمیایی Incoloy 890 برای اطمینان از عملکرد مداوم ، با دامنه های معمولی (با درصد وزن) به شرح زیر کنترل می شود:
نیکل (نیکل): 38-46 ٪ (عنصر پایه اولیه ، ارائه ثبات در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی).
آهن (آهن): 22-30 ٪ (به قدرت ساختاری و مقرون به صرفه بودن کمک می کند).
کروم (CR): 20-24 ٪ (برای مقاومت در برابر اکسیداسیون بسیار مهم ، تشکیل یک لایه اکسید کروم محافظ بر روی سطح).
کبالت (CO): 10-14 ٪ (قدرت درجه حرارت بالا و مقاومت خزش را افزایش می دهد).
آلومینیوم (AL): 0.5-1.5 ٪ (ایدز در سخت شدن بارش ، افزایش استحکام در دمای بالا).
تیتانیوم (TI): 0.3-0.8 ٪ (با آلومینیوم کار می کند تا رسوبات تقویت کننده ، بهبود خاصیت مکانیکی را ایجاد کند).
کربن (ج): کمتر از یا مساوی با 0.05 ٪ (برای کاهش تشکیل کاربید به حداقل می رسد ، که می تواند مرزهای دانه را در دماهای بالا تضعیف کند).
منگنز (MN): کمتر از یا برابر با 0.5 ٪ (کمک به اکسیداسیون در هنگام تولید).
سیلیکون (SI): کمتر از یا مساوی با 0.5 ٪ (در تشکیل اکسیدهای محافظ و بهبود کارایی).
سایر عناصر کمیاب: فسفر (P) کمتر از یا مساوی با 0.02 ٪ ، گوگرد (S) کمتر از یا مساوی 0.01 ٪ ، مس (مس) کمتر از یا برابر با 0.3 ٪ و بور (ب) کمتر از یا مساوی با 0.005 ٪ (به شدت کنترل شده برای جلوگیری از آغوش یا کاهش مقاومت خوردگی).
نمایشگاه incoloy 890ماتریس آستنیتی مکعب صورت محور (FCC)به عنوان ریزساختار اصلی آن ، که نمونه ای از Superalloys مبتنی بر نیکل است و انعطاف پذیری و چقرمگی بسیار خوبی را حتی در دماهای بالا فراهم می کند. این ساختار آستنیتی با محتوای نیکل بالا تثبیت می شود و اطمینان حاصل می کند که در دوچرخه سواری حرارتی پایدار است و از تحولات فاز شکننده جلوگیری می کند.
ویژگی های کلیدی ریزساختاری شامل موارد زیر است:
گاما () ماتریس: فاز FCC مداوم که بخش عمده ای از آلیاژ را تشکیل می دهد ، مسئول قدرت و انعطاف پذیری پایه آن است.
گاما-پیش (') رسوب می کند: ذرات خوب ، منسجم Ni₃ (Al ، Ti) در داخل ماتریس پراکنده شدند. این رسوبات در حین عملیات حرارتی (به عنوان مثال ، پیری) شکل می گیرد و با جلوگیری از حرکت جابجایی ، برای مقاومت در برابر خزش ، قدرت درجه حرارت بالا را به طور قابل توجهی تقویت می کند.
مرزهای غلات: به طور معمول توسط عناصر کمیاب (به عنوان مثال ، بور) تثبیت می شود تا از کشویی مرزی دانه یا ترک خوردگی تحت استرس درجه حرارت بالا جلوگیری شود.
لایه اکسید: در هنگام قرار گرفتن در معرض دمای بالا ، یک لایه نازک و چسبنده اکسید کروم (CR₂O₃) روی سطح شکل می گیرد و از مواد زیرین از اکسیداسیون بیشتر و خوردگی محافظت می کند.
ریزساختار با دقت از طریق عملیات حرارتی (به عنوان مثال ، بازپرداخت محلول و به دنبال آن پیری) کنترل می شود تا اندازه و توزیع رسوبات را متعادل کند و هم قدرت و هم ساختگی را بهینه کند.
جوشکاری Incoloy 890 برای جلوگیری از بروز مشکلات مانند ترک خوردگی ، اکسیداسیون یا از بین رفتن خواص مکانیکی در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) نیاز به توجه دقیق دارد. دستورالعمل های زیر برای جوشکاری موفقیت آمیز بسیار مهم است:
فرایندهای جوشکاری: جوش قوس تنگستن گاز (GTAW/TIG) به دلیل دقت و توانایی کنترل ورودی گرما ، به حداقل رساندن اندازه HAZ ترجیح داده می شود. جوش قوس فلزی گاز (GMAW/MIG) همچنین می تواند برای بخش های ضخیم تر استفاده شود ، به شرط آنکه پارامترها کاملاً کنترل شوند. جوشکاری قوس فلزی محافظت شده (Smaw/Stick) به دلیل اجزاء احتمالی سرباره کمتر است.
فلز پرکننده: از یک پرکننده مبتنی بر نیکل سازگار ، مانند Ernicrcomo-1 یا Ernifecr-10 استفاده کنید ، برای مطابقت با مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ و قدرت درجه حرارت بالا طراحی شده است. از پرکننده ها با سیلیکون بیش از حد یا گوگرد خودداری کنید ، که می تواند ترک خوردگی گرم را ایجاد کند.
آماده سازی قبل از جوشکاری:
سطوح تمیز کاملاً تمیز برای از بین بردن آلاینده ها (روغن ، اکسیدها ، رنگ ها) با استفاده از برس های استیل ضد زنگ ، استون یا محلول های ترشی ، زیرا ناخالصی ها می توانند باعث تخلخل یا آغوش شوند.
از تناسب محکم برای به حداقل رساندن شکاف ها اطمینان حاصل کنید ، و نیاز به ورودی بیش از حد گرمای را کاهش می دهد.
گاز محافظ: از آرگون با خلوص بالا (99.99 ٪+) برای GTAW استفاده کنید ، با یک سپر دنباله دار برای محافظت از جوش و HAS از اکسیژن جوی و نیتروژن در هنگام خنک کننده ، جلوگیری از اکسیداسیون و تشکیل نیترید. برای GMAW ، ترکیبی از آرگون با هیدروژن 2-5 ٪ ممکن است پایداری قوس را بهبود بخشد ، اما برای جلوگیری از تخلخل ، سطح هیدروژن باید کم باشد.
کنترل ورودی گرما: ورودی گرما را کم نگه دارید (به طور معمول 80-150 j/mm) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد ، که می تواند درشت را در HAZ رسوب کند و باعث کاهش قدرت شود. برای محدود کردن دمای اوج از سرعت سفر کم و جریان متوسط استفاده کنید.
عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT): پس از جوشکاری ، یک درمان بازپرداخت محلول (به عنوان مثال ، 1150-1200 درجه به مدت 1-2 ساعت و به دنبال آن خنک کننده سریع) ممکن است برای حل فازهای ناخواسته و همگن سازی ریزساختار لازم باشد. این اغلب با پیری (به عنوان مثال ، 700-800 درجه به مدت 4-8 ساعت) دنبال می شود تا ذرات را دوباره به دست آورید و قدرت درجه حرارت بالا را بازگردانید.
اجتناب از ترک خوردگی داغ: گوگرد ، فسفر و سرب را در فلز و پرکننده به حداقل برسانید ، زیرا این عناصر به مرزهای دانه تفکیک می شوند و ترک خوردگی می کنند. برای کاهش استرس کششی در منطقه فیوژن ، یک شکل مهره جوش کمی محدب را حفظ کنید.
با دنبال کردن این مراحل ، جوشکاری در Incoloy 890 می تواند به خصوصیات مکانیکی قابل مقایسه با فلز پایه دست یابد و از قابلیت اطمینان در خدمات با درجه حرارت بالا اطمینان حاصل کند.
