اینکونل 718 - Inconel 718
اینکونل 718، یک نوع سوپرآلیاژ نیکل کروم است که استحکام و مقاومت به خوردگی بالایی دارد و در بازه دمایی 253- تا 704 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود. سختی آلیاژ از طریق فرایند پیرسازی، افزایش می‌یابد و قابلیت تولید و شکل‌دهی آن نیز بسیار مناسب است. مهندسان با استفاده از قابلیت تولید آسان اینکونل 718، قطعات پیجیده‌ای می‌سازند.
این آلیاژ قابلیت جوش‌پذیری مناسبی دارد و مقاومت آن در برابر ترک ناشی از تنش‌زادیی نیز بسیار مطلوب است. وجود ویژگی‌هایی همچون سهولت و صرفه‌جویی در ساخت به همراه استحکام کششی بالا، رفتار خستگی و خزشی مطلوب و استحکام گسیختگی مناسب، موجب شده تا Inconel 718 کاربرد وسیعی در صنعت داشته باشد.
ترکيب شيميايی Inconel 718 - اینکونل 718
Nickel
Ni
50/00-55/00 |
Chromium
Cr
17/00-21/00 |
Iron
Fe
17/13 |
Niobium
Nb
4/75-5/50 |
Molybdenum
Mo
2/80-3/30 |
Titanium
Ti
0/65-1/15 |
Cobalt
Co
1/00 |
Aluminium
Al
0/20-0/80 |
Manganese
Mn
0/35 |
Silicon
Si
0/35 |
Carbon
C
0/08 |
Sulfur
S
0/015 |
خواص مکانيکی Inconel 718 - اینکونل 718
| سختی (HB) |
مدول الاستیک (GPa) |
درصد تغییر طول در 50 میلیمتر (2 اینچ) |
استحکام تسلیم (MPa) |
استحکام کششی (MPa) |
|
|
21 |
1185 |
1435 |
خواص فیزیکی Inconel 718- اینکونل 718
| چگالی Inconel718(g/cm3) |
مقاومت الکتریکی (cm/Ωµ) |
نقطه ذوب (ºC) |
(J/mol.°C) ظرفیت گرمایی ویژه |
| 8/21 |
|
|
|
خواص خوردگی Inconel 718 - اینکونل 718
| تیزاب سلطانی |
هیدروژن سولفید
(H2S) |
اسید فرمیک
(HCOOH) |
اسید استیک
(CH3COOH) |
کلر
(-Cl) |
آب دریا
(3/5%NaCl) |
اسید نیتریک
(HNO3) |
اسید فسفریک
(H3PO4) |
اسید هیدروفلوئوریک
(HF) |
اسید هیدروکلریک
(HCl) |
اسید سولفوریک
(H2SO4) |
|
|
|
|
|
خوب |
قابل قبول |
قابل قبول |
قابل قبول |
قابل قبول |
قابل قبول |
خواص حرارتی و اکسیداسیون Inconel 718 - اینکونل 718
| حداکثر دمای کاری ºC ، Inconel718 |
ضريب هدايت حرارتی Inconel718 W/m.K |
ضریب انبساط حرارتی، m/K/µm |
|
پیوسته
|
ناپیوسته
982 |
|
|
استانداردهای Inconel 718 - اینکونل 718
| نام‌های دیگر |
ASTM |
AMS |
UNS |
EN Chemical Designation |
EN Numeric Designation
(DIN) |
AISI |
Nicrofer 5219
Superimphy 718
Haynes 718
Pyromet 718
Supermet 718
Udimet 718 |
|
|
|
|
N07718 |
NiCr19NbMo |
ویژگی‌های کلیدی Inconel 718 - اینکونل 718
- مقاوم به حرارت و خوردگی (اسیدی)
- مقاوم به خوردگی تنشی (در محیط‌های سولفیدی و کلریدی)
- استحکام مکانیکی بالا
- خواص بهتر جوشکاری
- آلیاژ نیکل-کروم (Ni-Cr) رسوب سخت شده
- استحکام خزشی بالا تا 700 درجه سانتی‌گراد
- استحکام بالاتر از اینکونل X 750
- خواص مکانیکی بالاتر در دمای پایین‌تر نسبت به نایمونیک 90 و اینکونل X 750
- مناسب برای کاربردهای دینامیک دردمای بالا
کاربردهای اینکونل 718
برخی از مهم‌ترین کاربردهای اینکونل 718 عبارتند از: ساخت اجزای موشک‌های دارای سوخت مایع ساخت قطعات هواپیما مثل حلقه‌ها، روکش‌ها و قطعات فلزی شکل گرفته، موتورهای توربین گازی زمینی و مخازن برودتی. سوپرآلیاژ Inconel 718 برای اتصال‌دهنده‌ها و قطعات ابزار نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
خواص سوپرآلیاژ اینکونل 718
همان‌طور که پیش‌تر ذکر شد، سوپرآلیاژ اینکونل 718 خواص مکانیکی مناسبی دارد و مقاومت به خزش و خستگی حرارتی آن، بسیار مناسب است. همچنین این ماده در مقابل خوردگی ناشی از محیط‌های اسیدی، اکسیداسیون و خوردگی تنشی، رفتار حفاظتی مطلوبی از خود نشان می‌دهد. در ادامه به بررسی دقیق‌تر این خواص می‌پردازیم.
مقاومت به خوردگی
سوپرآلیاژ اینکونل 718، مقاومت به خوردگی فوق‌العاده‌ای در بسیاری از محیط‌ها دارد. به طور کلی مقاومت به خوردگی سوپرآلیاژهای نیکل کروم، تابع ترکیب شیمیایی آلیاژ است. عنصر نیکل در بهبود مقاومت به خوردگی در بسیاری از ترکیبات معدنی و آلی، تأثیر فوق‌العاده‌ای دارد. همچنین نیکل در افزایش مقاومت در مقابل اکسیدکننده‌های قوی و طیف وسیعی از اسیدها و بازها موثر است. یکی دیگر از تأثیرات مهم نیکل در بهبود مقاومت به خوردگی سوپرآلیاژ اینکونل 718، کمک به مقابله با ترک ناشی از خوردگی تنشی می‌باشد.
وجود کروم در ترکیب شیمیایی Inconel 718، باعث افزایش مقاومت در محیط‌های اکسیدکننده و ترکیبات گوگردی می‌شود. عنصر مولیبدن نیز بر بهبود رفتار حفاظتی در برابر خوردگی حفره‌ای تأثیر مثبتی دارد.
مقاومت خزشی اینکونل 718
سوپرآلیاژها موادی هستند که غالباً به منظور استفاده در دماهای بالا طراحی می‌گردند. در دماهای بالا، خزش یکی از خطرات جدی برای فلزات و آلیاژها است به همین دلیل مواد باید دارای مقاومت خزشی مناسبی باشند.
عوامل مختلفی در بهبود مقاومت خزشی سوپرآلیاژها نقش دارند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، ترکیب شیمیایی است. وجود عناصر دیرگداز مثل مولیبدن و کبالت در ساختار سوپرآلیاژ، باعث بهبود عمر خزشی و کاهش نفوذ می‌گردند. سوپرآلیاژ اینکونل 718 در ساختار خود حاوی عناصر دیرگداز می‌باشد و این موضوع تأثیر به‌سزایی در بهبود مقاومت خزشی آن گذاشته است.
وجود آلومینیوم و تیتانیوم در اینکونل 718، موجب بهبود تشکیل رسوب Ni3(Al,Ti) می‌شود و این اتفاق، اثر مثبتی بر مقاومت خزشی دارد. همچنین کاربیدزاهایی مثل نئوبیوم نیز در افزایش مقاومت خزشی، تأثیرگذار هستند.
مقاومت به خستگی حرارتی Inconel 718
خستگی عموماً در اثر بارگذاری مکانیکی و دینامیکی به وجود می‌آید و شکست آن به صورت ترد است. در دماهای بالا تنش‌های حرارتی نیز می‌توانند باعث ایجاد خستگی بشوند. در صورتی که ضریب هدایت حرارتی یک آلیاژ باشد، مقاومت آن در برابر خستگی حرارتی نیز بهتر خواهد بود. سوپرآلیاژ اینکونل 718 خواص مکانیکی مناسبی دارد و رفتار آن در برابر خستگی نیز، بسیار مطلوب است.
عملیات حرارتی اینکونل 718
سوپرآلیاژ Inconel 718 در شرایط آنیل انحلالی و یا رسوب سخت شده در عمده کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. سختی آلیاژ 718 در اثر رسوب فازهای ثانویه مثل گاما گریم (́γ) و ̋γ در زمینه فلزی، افزایش می‌یابد. رسوب فازهای نیکل – آلومینیوم، نیکل-تیانیوم و نیکل-نئوبیوم در اثر عملیات حرارتی در محدوده دمایی 593 تا 815 درجه سانتی‌گراد رخ می‌دهد.
به منظور اینکه واکنش متالورژیکی مربوط به افزایش سختی به درستی انجام بگیرد، باید عناصر فرایند پیرسازی نظیر آلومینیوم، تیتانیوم و نئوبیوم در زمینه حل شوند. در صورتی که آن‌ها به صورت فاز دیگری رسوب کنند و یا ترکیب دیگری به وجود آورند، رسوب سختی به درستی انجام نمی‌شود. نتیجه چنین اتفاقی، عدم حصول استحکام کامل آلیاژ است. بدین منظور، ماده ابتدا بایستی عملیات حرارتی آنیل انحلالی قرار بگیرد.
انواع عملیات حرارتی اینکونل 718
به طور کلی دو عملیات حرارتی برای سوپرآلیاژ Inconel 718 انجام می‌شود که بدین شرح هستند:
آنیل انحلالی در محدوده دمایی 927 تا 1010 درجه سانتی‌گراد و به دنبال آن سرد کردن سریع که معمولاً در آب انجام می‌گیرد. همچنین عملیات پیرسازی در دمای 718 درجه سانتی‌گراد به مدت 8 ساعت اجرا میگردد. در ادامه سرد کردن در کوره در دمای 621 درجه سانتی‌گراد و نگهداری در این دما برای تکمیل پیرسختی به مدت 18 ساعت انجام می‌شود. سرد کردن نیز در هوا صورت می‌گیرد.
این عملیات برای سوپرآلیاژ اینکونل 718، عملیات حرارتی بهینه است و در آن تمرکز اصلی بر روی عمر گسیختگی و انعطاف‌پذیری گسیختگی قرار دارد. در اثر این عملیات حرارتی، بالاترین استحکام کششی و استحکام تسلیم در دمای اتاق حاصل می‌شود. همچنین بخاطر اندازه مناسب دانه‌ها، استحکام خستگی نیز به شدت بهبود می‌یابد.
آنیل انحلالی در محدوده دمایی 1038 تا 1065 درجه سانتی‌گراد که به دنبال آن سرد کردن سریع در آب انجام می‌شود. رسوب سختی یا پیرسازی در دمای 760 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ساعت اجرا میگردد. در ادامه سرد کردن در کوره تا دمای 649 درجه سانتی‌گراد و نگهداری در این دما تا اتمام زمان پیرسختی (20 ساعت) صورت می‌گیرد. در انتها نیز سرد کردن در هوا انجام می‌شود.
این عملیات در کاربردهای محدود کشش مورد استفاده قرار می‌گیرد زیرا موجب ایجاد بهترین شکل‌پذیری در مقاطع بزرگ می‌شود. همچنین بر روی بهبود استحکام ضربه در دمای پایین نیز تأثیر مثبتی دارد. با این حال در عملیات حرارتی نوع دوم، تمایل به شکست ترد در تنش گسیختگی افزایش می‌یابد.
در صورتی که ماشین‌کاری، جوشکاری و یا شکل‌دهی سوپرآلیاژ اینکونل 718 مدنظر باشد، باید حتما در شرایط آنیل شده و بدون تنش باقیمانده استفاده شود. در عملیات پیرسازی، سرعت سرد کردن در کوره اهمیت چندانی ندارد. با این حال توصیه می‌شود که این سرعت در حدود C/h ˚ 38 باشد. در شکل 17، می‌توان تأثیر عملیات آنیل 30 دقیقه‌ای را در دماهای مختلف بر اندازه دانه ورقه اینکونل 718 مشاهده نمود.
پاسخ پیرسختی سوپرآلیاژ اینکونل 718 که حاوی عناصر نئوبیوم، آلومینیوم و تیتانیوم است در مقایسه با آلیاژهایی که شامل آلومینیوم و تیتانیوم هستند، کوتاه‌تر می‌باشد.
اصول حرارت‌دهی اینکونل 718
در زمان حرارت‌دهی سوپرآلیاژ اینکونل 718، نگهداری مواد و کوره در دمای مناسب از اهمیت بسیار بالایی، برخوردار است. سوخت‌های مورد استفاده برای حرارت‌دهی آلیاژ 718، نباید گوگرد زیادی داشته باشند.
تمیز کردن آلیاژ و پاکسازی آن از روغن، گریس، رنگ و خاک پیش از قرار دادن در کوره ضروری است. اتمسفر کوره برای فورج و یا آغاز آنیل، باید کمی کاهنده باشد. همچنین، میزان گاز کربن مونواکسید نیز باید کمتر از 2 درصد باشد. به منظور جلوگیری از نفوذ هوا، بایستی یک فشار مثبت اندک در کوره، حفظ گردد.
زمانی که حرارت‌دهی اینکونل 718، در یک اتمسفر کاهنده صورت بگیرد، یک فیلم اکسیدی نازک و چسبنده به رنگ سبز و سیاه بر روی سطح ماده به وجود می‌آید. اما در اتمسفرهای اکسید کننده، یک رسوب یا لایه سیاه‌رنگ سنگینی نیز ایجاد می‌شود که حذف کار دشواری است. بنابراین در زمان حرارت‌دهی اینکونل 718، باید از تشکیل این رسوب سیاه، جلوگیری کرد.
استحکام ضربه‌ای بعد از عملیات حرارتی
در جدول 29، استحکام ضربه‌ای دمای اتاق برخی از محصولات پرداخت گرم سوپرآلیاژ اینکونل 718 در مقایسه با خواص کششی آن به نمایش درآمده است. همچنین تأثیر هر دو نوع عملیات حرارتی معرفی شده به همراه فرایندهای پیرسختی آن‌ها بر روی خواص ضربه در جدول 29 مشخص می‌باشد.
استحکام خستگی بعد از عملیات حرارتی
خواص خستگی سوپرآلیاژ اینکونل 718 در دمای اتاق در جدول 31 قابل مشاهده می‌باشد. این نمونه‌ها تحت عملیات آنیل و پیرسازی نوع اول قرار گرفته اند و علاوه بر این فورج نیز بر روی آن‌ها انجام شده است. همچنین شکل 3 نیز، استحکام خستگی ورقه نورد سرد Inconel 718 را نشان می‌دهد.
در صورتی که هدف دستیابی به استحکام خستگی بالا باشد، آلیاژ اینکونل 718 فورج و آنیل شده نسبت به آلیاژ آنیل و پیرسخت شده در اولویت است. پیرسازی تأثیر قابل توجهی بر افزایش استحکام خستگی ندارد (این موضوع را می‌توان در جدول 31 به خوبی مشاهده کرد به طوری که در اثر پیرسازی، استحکام خستگی کمتر از ksi 4 افزایش یافته است.)
اندازه دانه، یک فاکتور اساسی و اصلی در دستیابی به استحکام خستگی بالا محسوب می‌شود. تأثیر این فاکتور را می‌توان در شکل 4 مشاهده کرد. مطابق شکل با افزایش متوسط اندازه دانه، استحکام خستگی افت می‌کند.
شکل‌دهی داغ اینکونل 718
با توجه به استحکام بالای اینکونل 718، مقاومت این آلیاژ در مقابل شکل‌دهی گرم نسبت به بسیاری از مواد، بیشتر است. البته در صورتی که از تجهیزات قوی استفاده شود، شکل‌دهی گرم آن کار دشواری نیست.
فرایند شکل‌دهی گرم در بازه دمایی حدود 900 تا 1121 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. عملیات انتهایی شکل‌دهی آلیاژ بایستی به طور یکنواخت و با کاهش تدریجی دما باشد. پرداخت نهایی نیز در محدوده 900 تا 954 درجه سانتی‌گراد انجام شود.
به منظور جلوگیری از ایجاد دانه‌های داپلکس در ساختار سوپر آلیاژ Inconel 718 در زمان کار گرم، باید کاهش دما به صورت یکنواخت باشد. در ضمن سرد کردن نیز باید از دمای کار گرم و در هوا صورت بگیرد. به عبارتی دیگر، سرد کردن در آب مجاز نیست.
جلوگیری از گرمایش بیش از حد آلیاژ در حین شکل‌دهی داغ، ضروری است. زمانی که دمای قطعات به کمتر از 900 درجه سانتی‌گراد برسد، باید گرمایش مجدد انجام شود.
شکل‌دهی سرد اینکونل 718
شکل‌دهی سرد سوپرآلیاژ اینکونل 713 را می‌توان با روش‌های استاندارد مورد استفاده برای فولاد زنگ‌نزن، انجام داد. شکل 16، نرخ کارسختی این آلیاژ را در مقایسه با مواد دیگر همچون اینکونل‌های 400، 600، 750-X، 718، 625 و همچنین فولاد زنگ نزن 304، مس، آلومینیوم، نیکل 200 و فولاد نرم (mild steel) نشان می‌دهد.
ماشین‌کاری و جوشکاری آلیاژ اینکونل 718
سوپرآلیاژ اینکونل 718 را می‌توان به آسانی ماشین‌کاری نمود. با این حال با توجه به استحکام و کارسختی بالای این ماده، باید ابزار کارآمد و مناسبی در ماشین‌کاری مورد استفاده قرار گیرند.
زمانی که آلیاژ در شرایط پیرسختی ماشین‌کاری شود، پرداخت نهایی آن بهتر خواهد بود. با این حال ماشین‌کاری مواد آنیل شده، ساده‌تر است و در این حالت عمر ابزار نیز بیشتر می‌باشد.
سوپرآلیاژ اینکونل 718 را می‌توان به راحتی با استفاده از روش جوشکاری تنگستن گاز خنثی یا TIG جوشکاری کرد. همچنین فیلر مورد استفاده نیز، فیلر فلزی 718 است. در جدول 34، می‌توان ترکیب شیمیایی این فیلر را ملاحظه کرد. در جدول 35 نیز، خواص مکانیکی تمام نمونه‌های فلزی جوش داده شده نیز به نمایش درآمده است. این داده‌ها، تاثیر عملیات تنش‌زدایی یا Post welding را بر خواص کششی نشان می‌دهند.
بالاترین میزات شکل‌پذیری دمای اتاق بعد از انجام عملیات آنیل در دمای 1065 درجه سانتی‌گراد و قبل از پیرسختی، حاصل می‌شود. پاسخ کند آلیاژ 718 به پیرسختی، موجب می‌شود تا سختی قطعات جوش داده شده بدون هیج تنش باقیمانده‌ای و به طور مستقیم در اثر پیرسازی، افزایش یابد.
لحیم‌کاری اینکونل 718
ترکیبات لحیم‌کاری نقره معمولاً به عنوان یکی از عوامل ایجاد ترک در سوپرآلیاژهای پایه نیکل شناخته می‌شوند. اگر آلیاژ 718 تحت نورد سرد و یا رسوب سختی قرار گرفته باشد، نباید ترکیبات لحیم‌کاری نقره برای آن استفاده شود. همچنین، ترجیحاً نباید از آلیاژهای لحیم‌کاری حاوی کادمیم (Cd) نیز استفاده نمود. البته تحقیقات، ثابت نکرده که کادمیم نقش مستقیم در ایجاد ترک دارد؛ اما با این حال این عنصر می‌تواند موجب تشدید ترک گردد.
تاریخچه Inconel 718
اینکونل 718، یک سوپرآلیاژ پایه نیکل و آهن محسوب می‌شود که در سال 1950 توسط شرکت بین‌المللی اینکونل ساخته شد و به طور گسترده در ساخت اجزای توربین مورد استفاده قرار گرفت. اگرچه مدت زمان زیادی از معرفی و عرضه سوپرآلیاژ Inconel 718 می‌گذرد، اما این آلیاژ همچنان در کاربردهای ویژه‌ای همچون قطعات در معرض دماهای بالا مثل توربین گازی و تجهیزات عملیات حرارتی استفاده می‌شود.
به طور کلی سوپرآلیاژها مزیت‌های زیادی نسبت به سایر مواد دارند که از جمله مهم‌ترین آن‌ها، استحکام و چقرمگی دمای بالا است. اینکونل 718 به عنوان یکی از مهم‌ترین سوپرآلیاژهای پایه نیکل، مزایا و ویژگی‌های مثبت پرشماری دارد. این ویژگی‌ها عبارتند از: مقاومت در برابر خستگی حرارتی، مقاومت به اکسیداسیون، مقاومت به خوردگی، قابلیت فورج آسان، قابلیت جوش و لحیم کاری مطلوب.
بررسی ریزساختار Inconel 718
ریزساختار سوپرآلیاژهای پایه نیکل از جمله اینکونل 718، شامل فازهای مختلفی است که هرکدام از آن‌ها تأثیر مهمی بر روی خواص آلیاژ دارند. برخی از این فازها عبارتند از: γ (گاما)، ́γ (گاما پریم)، γ ̋ کاربیدها، ́γ مرزدانه‌ای و فازهای مضر TCP. در فاز گاما، نیکل که عنصر پایه آلیاژ محسوب می‌شود، با برخی از عناصر دیگر تشکیل محلول جامد می‌دهد.
گاما پریم هم یک نوع ترکیب بین فلزی است که فرمول شیمیایی آن به صورت Ni3(Al,Ti) می‌باشد. رسوبب گاما پریم، شکل‌های مختلفی دارد که با توجه به نوع آلیاژ، متفاوت است. وجود کربن و عناصر کاربیدزا در ساختار سوپرآلیاژهای پایه نیکل، باعث ایجاد کاربیدهای مختلفی در دماهای بالا می‌شود.
استحکام بخشی اینکونل 718
در استحکام بخشی اینکونل 718، هم محلول جامد و هم رسوب‌سختی، جزو مکانیزم‌های اصلی محسوب می‌شوند. به همین دلیل، همان‌طور که پیش‌تر نیز بیان شد، عملیات حرارتی اینکونل 718 شامل عملیات انحلالی و عملیات پیرسازی است. در ابتدا دمای عملیات انحلال اینکونل 718، 980 درجه سانتی‌گراد بود و پیرسازی دوبل در دمای 620+720 درجه سانتی‌گراد صورت می‌گرفت. بعدها دمای عملیات انحلال، برروی 1032 درجه سانتی‌گراد ثابت گردید.
فازهای ́γ و γ ̋وظیفه ایجاد استحکام دمای بالا اینکونل 718 را برعهده دارند. سایر فازها مثل کاربیدها، استحکام اندکی را در ساختار ایجاد می‌کنند زیرا کسر حجمی آن‌ها در آلیاژ کم است. فاز همدوس γ ̋ ساختار شبکهای bct دارد و ترکیب شیمیایی آن به صورت Ni3Nb می‌باشد. نئوبیوم یا Nb یکی از عناصر مهم تشکیل دهنده اینکونل 718 است. این عنصر می‌تواند در ترکیب بین فلزی رسوب گاما پریم، جای آلومینیوم را بگیرد. نئوبیوم یک عنصر تقویت‌کنننده رسوب و کاربیدزا برای سوپرآلیاژهای پایه نیکل نظیر Inconel 718 محسوب می‌شود.
γ ̋ فاز اصلی استحکام‌بخشی آلیاژ اینکونل 718 به شمار می‌رود. فاز دیگر یعنی ́γ تأثیر کمتری در افزایش استحکام دارد. تحقیقات صورت گرفته، نشان داده که پتانسیل بالاتر فاز γ ̋ برای استحکام‌بخشی، به دلیل کرنش‌های همدوس آن است. تحقیقات دیگر، نشان داده که نسبت حجمی فاز γ ̋ به فاز ́γ بین 5/2 تا 4 متغیر می‌باشد.
در صورتی که آلیاژ در بازه دمایی 700 تا 900 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود، ممکن است فاز γ ̋ تجزیه شده و شرایط را برای رسوب فاز δ (دلتا) با فرمول Ni3Nb و ساختار اورتورومبیک فراهم کند. در این حالت سختی‌پذیری آلیاژ به واسطه کاهش فاز γ ̋، افت می‌کند.
پژوهش‌ها نشان داده که پلاستیسیته سوپرآلیاژ اینکونل 718 در دماهای بالا، با افزایش میزان فاز دلتا، کاهش پیدا می‌کند. علاوه بر این، تنش گسیختگی و الانگیشن خزش در حالتی که فاز دلتا در ساختار سوپرآلیاژ به وجود نیامده باشد، به ترتیب 2 و 5 برابر بیشتر از حالتی است که فاز دلتا در ساختار ایجاد گردد.
در شکل 2، تصاویر TEM از فازهای دلتا (δ)، گاما پریم (́γ) و γ ̋ در سوپرآلیاژ اینکونل 718، به نمایش درآمده است. با اینکه فاز دلتا در سوپرآلیاژها معمولاً به عنوان یک فاز مضر و آسیب‌زننده شناخته می‌شود، اما اخیرا تحقیقات نشان داده که فاز δ می‌تواند اندازه دانه و لغزش مرزدانه‌ای را کنترل نماید.
 |
تحقیقات صورت گرفته بر روی ریزساختار اینکونل 718، نشان داده که فازهای لاوز (یک نوع فاز مضر) و کاربیدها را نمی‌توان در دمای 1032 درجه سانتی‌گراد حل کرد. با این حال، در صورتی که دما تا 1095 درجه سانتی‌گراد افزایش یابد، برخی از فازهای لاوز و کاربیدها می‌توانند در زمینه حل شوند.
سوالات متداول در مورد سوپرآلیاژ اینکونل718
سوال: سوپرالیاژاینکونل718چیست؟
جواب :اینکونل 718، یک سوپرآلیاژ نیکل-کروم- مولیبدن است که به منظور استفاده در محیط‌های خورندگی شدید طراحی میگردد. از طرفی این آلیاژ مقاومت به خوردگی شیاری و خوردگی حفره‌ای مطلوبی نیز دارد. استحکام کششی و خواص خزشی اینکونل 718، فوق‌العاده است. اینکونل 718 را می‌توان از دماهای برودتی و سرد تا دمای 1200 درجه فارنهایت (649 درجه سانتی‌گراد) استفاده نمود.
در ترکیب شیمیایی سوپرآلیاژ اینکونل 718، عنصر نئوبیوم به عنوان یکی از عناصر آلیاژی مهم شناخته می‌شود. این عنصر تأثیر مهمی بر بهبود سختی ناشی از پیرسازی دارد. وجود نئوبیوم و مولیبدن در اینکونل 718، باعث افزایش سفتی زمینه می‌شود و از طرفی استحکام بسیار بالایی را بدون عملیات حرارتی استحکام‌بخشی، فراهم می‌‌سازد.
در سایر آلیاژهای نیکل و کروم، افزایش سختی عموماً با افزودن آلومینیوم و تیتانیوم صورت می‌گیرد؛ اما در اینکونل 718، نئوبیوم در این خصوص بسیار مهم است.
سوال:اینکونل 718، در چه شکل‌هایی قابل دسترس است؟
جواب:
- ورقه
- صفحه
- شمش
- سیم
- نوار
- لوله
- اجزای جوشکاری شده
سوال:ترکیب شیمیایی سوپرآلیاژ اینکونل 718، شامل چه عناصری است؟
جواب:
Nickel
Ni
50/00-55/00 |
Chromium
Cr
17/00-21/00 |
Iron
Fe
17/13 |
Niobium
Nb
4/75-5/50 |
Molybdenum
Mo
2/80-3/30 |
Titanium
Ti
0/65-1/15 |
Cobalt
Co
1/00 |
Aluminium
Al
0/20-0/80 |
Manganese
Mn
0/35 |
Silicon
Si
0/35 |
Carbon
C
0/08 |
Sulfur
S
0/015 |
سوال:اینکونل 718 چه مشخصات و ویژگی‌هایی دارد؟
جواب:
- خواص مکانیکی مطلوب (استحکام خزشی- خستگی و کششی)
- استحکام تسلیم کششی و استحکام گسیختگی بسیار بالا
- مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی تنشی ناشی از محیط‌های کلریدی و سولفیدی
- مقاومت عالی در برابر خوردگی آبی
- مقاومت استثنایی در دماهای بالا
- مشخصات جوشکاری عالی و مقاومت در برابر عالی در برابر تنش‌زدایی (Post welding)
سوال:اینکونل 718 چه کاربردهایی دارد؟
جواب:
- فرایندها و پردازشهای شیمیایی
- اجزای موتور توربین گازی (به دلیل قابلیت جوشکاری مناسب و مقاومت عالی در برابر حرارت)
- صنایع هوافضا
- صنایع دریایی
- اجزای موتور سوخت مایع راکت
- تجهیزات کنترل آلودگی
- رآکتورهای هسته‌ای
- مخازن ذخیره برودتی (دماهای پایین)
- شیرآلات (Valves)، اتصال‌دهنده‌ها، فنر، سنبه و آویزهای لوله
- تجهیزات مربوط به سرچاه نفت (Well head)
سوال:آیا اینکونل 718 در پرینت سه بعدی کاربرد دارد؟
جواب:بله، این سوپرآلیاژ اخیرا در فناوری چاپ سه بعدی مورد استفاده قرار گرفته است.
سوال:مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون اینکونل 718 چگونه است؟
جواب:این ماده مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارد. در اینکونل 718، یک لایه اکسید قدرتمند و پایدار از ماده در برابر خطراتی همچون خوردگی دمای بالا محافظت می‌کند. به طور کلی وجود این لایه اکسید، موجب می‌شود تا اینکونل 718، مقاومت فوق‌العاده‌ای در بسیاری از محیط‌های خورنده و همچنین اکسیداسیون داشته باشد.
سوال:چرا مقاومت حرارتی اینکونل 718 بالا است؟
جواب:نقطه ذوب سوپرآلیاژ Inconel 718، در حدود 1430 درجه سانتی‌گراد می‌باشد و به همین دلیل مقاومت خیلی خوبی در برابر حرارت و گرما دارد. از طرفی از این آلیاژ می‌توان در شرایط برودتی استفاده کرد. بنابراین آلیاژ 718 در رنج دمایی گسترده‌ای کاربرد دارد.
سوال:چرا اینکونل 718، مقاومت خزشی بالایی دارد؟
جواب:وجود عناصر دیرگداز در ساختار اینکونل 718 و همچنین تشکیل محلول جامد مستحکم، باعث شده تا اینکونل 718 مقاومت خوبی در برابر خزش داشته باشد.
سوال:آیا اینکونل 718، جوش‌پذیر است؟
جواب:بله، جوشکاری سوپرآلیاژ اینکونل 718 را می‌توان با استفاده از روش جوشکاری تنگستن گاز خنثی (TIG) انجام داد. آلیاژ 718، قابلیت تولید آسانی دارد و در شرایط آنیل و پیرسخت شده نیز می‌توان آن را جوشکاری نمود
سوال:آیا اینکونل 718، قابلیت ماشین‌کاری خوبی دارد؟
جواب:بیشتر آلیاژها در زمان ماشین‌کاری، دچار کارسختی می‌شوند. اما اینکونل 718 نسبت به اکثر آلیاژها تفاوت دارد و ماشین‌کاری آن با استفاده از ابزار برش سخت و مکانیزم‌های برش آهسته، امکان‌پذیر است.
سوال: عملیات حرارتی اینکونل 718 به چه صورت انجام می‌شود؟
جواب:عملیات حرارتی اینکونل 718 شامل عملیات آنیل انحلالی و پیرسازی است. این عملیات‌ها را می‌توان به دو صورت انجام داد:
- عملیات آنیل انحلالی در محدوده 927 تا 1010 درجه سانتی‌گراد، پیرسازی در دمای 718 درجه سانتی‌گراد
- آنیل انحلالی در محوده 1-38 تا 1065 درجه سانتی‌گراد و پیرسازی در دمای 760 درجه سانتی‌گراد
سوال:آیا آلیاژ اینکونل 718 کار پذیر است؟
جواب:بله اینکونل 718 یک آلیاژ کارپذیر محسوب می‌شود که هم می‌توان شکل‌دهی گرم و هم شکل‌دهی سرد بر روی آن انجام داد. البته شکل‌دهی داغ این آلیاژ با توجه به استحکام بالای آن، کار آسانی نیست و نیاز به تجهیزات و نیروی زیادی دارد. شکل‌دهی سرد اینکونل 718 نیز با روش‌های استاندارد شکل‌دهی فولادهای زنگ‌نزن، انجام می‌شود.