اینکونل 738LC - Inconel 738 LC
سوپرآلیاژ اینکونل 738 از گروه سوپرآلیاژهای رسوب سخت با مقاومت به خوردگی و مقاومت به خزش بسیار خوب است و به صورت گسترده در پره های توربین های گاز مورد استفاده قرار میگیرد . اینکونل 738LC سوپرآلیاژ کم کربن اینکونل 738 است. این آلیاژ همچنین زیرکونیوم کمتری هم دارد. این دو تفاوت موجب افزایش قابلیت ریختگی در اینکونل 738Lc نسبت به اینکونل 738 میشود.
UNS R30783 (Inconel 738LC)، یک آلیاژ پایه نیکل، نیکل-کبالت-آهن مقاوم در برابر اکسیداسیون، با انبساط کم و همراه با افزودنی های آلومینیوم، کروم و نیوبیم، رسوب سخت با مقاومت به خوردگی عالی و مقاومت به خزش-پارگی در دمای بالا است. Inconel 738 LC در پره های توربین گاز و غیره استفاده می شود.
آلیاژی جدید مورد توجه طراحان موتورهای توربین گاز هواپیما و مهندسان مواد برای اجزای مهار و کنترل ترخیص مانند حلقه‌ها، پوشش‌ها، روکش‌ها و آب‌بند برای کمپرسورها، توربین‌ها و سیستم‌های اگزوز است.
آلیاژ پیرسخت سه فازی اینکونل 738LC، طیف وسیعی از ویژگی های بهتر را برای کاربردهای فوق، نسبت به آلیاژهای جایگزین در استفاده فعلی ارائه می‌کند: ضریب انبساط حرارتی آن تقریباً 20٪ کمتر از آلیاژ INCONEL 718 است.
در آزمایشات چرخه ای، مقاومتی عالی در برابر اکسیداسیون، در دماهای تا 1300 فارنهایت (704 درجه سانتیگراد) و بالاتر از آن نشان داده است. مقاومت در برابر SAGBO (اکسیداسیون مرز دانه ای ناشی از تنش) آن قابل مقایسه با آلیاژ INCONEL 718 و به طور قابل توجهی بهتر از آلیاژ INCOLOY 909 است.
چگالی آن 0.282 lb/in3 (7.81 g/cm3)، 5% کمتر از آلیاژ INCONEL 718 یا آلیاژ INCOLOY 909، که به بهبود نسبت استحکام به وزن کمک می کند. مشخصات ساخت/فرآوری آن قابل مقایسه با آلیاژ INCONEL 718 و محدودتر از آلیاژ INCOLOY 909 است. فلزات ویژه آلیاژ INCONEL 783 به صورت شمش آهنگری (AMS 5940)، میله و تیر برای ماشین کاری، بخش اکسترود شده و سیم موجود است. محصول ورق در حال حاضر در دست توسعه است.
ترکيب شيميايی Inconel 738LC (اینکونل 738LC)
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 738LC (اینکونل 738LC)
| سختی (HRC) |
مدول الاستیک (GPa) |
درصد تغییر طول در 50 میلی‌متر (2 اینچ) |
استحکام تسلیم (MPa) |
استحکام کششی (psi) |
|
204 |
5.5 |
138 |
159 |
خواص فیزیکی Inconel 738LC (اینکونل 738LC)
| چگالی Inconel 738LC(g/cm3) |
مقاومت الکتریکی (cm/Ωµ) |
نقطه ذوب (ºC) |
(J/mol.°C) ظرفیت گرمایی ویژه |
| 8/11 |
|
|
|
خواص خوردگی Inconel 738LC (اینکونل 738LC)
| 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) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
خواص حرارتی و اکسیداسیون Inconel 738LC (اینکونل 738LC)
| حداکثر دمای کاری ºC ، Inconel738LC |
ضريب هدايت حرارتی Inconel738LC W/m.K |
ضریب انبساط حرارتی، m/K/µm |
|
پیوسته
|
ناپیوسته
-- |
|
|
استانداردهای Inconel 738LC (اینکونل 738LC)
| نام‌های دیگر |
ASTM |
AMS |
UNS |
EN Chemical Designation |
EN Numeric Designation
(DIN) |
AISI |
|
|
|
N07725 |
|
|
|
ویژگی‌های کلیدی Inconel 738LC (اینکونل 738LC)
- استحکام خزشی
- مقاومت به خوردگی بهتر از بسیاری از سوپرآلیاژها با مقدار کروم کمتر
- تولید با ریخته‌گری تحت خلأ و رسوب سختی شده
- خواص مکانیکی استثنایی تا دمای 982 درجه سانتیگراد
- مقاوم به خوردگی داغ که در صنایع توربین رایج است
کاربرد اینکونل LC738
سوپرآلیاژ Inconel 738LC به دلیل خواص مکانیکی استثنایی، پایداری حرارتی مناسب در دماهای بالا و مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون مطلوب، عمدتا در صنایع هوافضا و انرژی برای ساخت اجزای تحت تنش و دمای بالا مورد استفاده قرار میگیرد. کاربرد اصلی این سوپرآلیاژ، ساخت توربین‌های گازی است.
خواص مکانیکی اینکونل 837LC
خستگی اینکونل 738LC
عملیات حرارتی Inconel 738
بهترین خواص مکانیکی آلیاژ In-738 بعد از عملیات حرارتی آن به دست می‌آید. این عملیات حرارتی بدین شرح است:
آنیل انحلالی: حرارت تا دمای 2050 درجه فارنهایت (1120 درجه سانتیگراد)/ نگهداری به مدت 2 ساعت/ سرد کردن در هوا (نرخ حرارت‌دهی تا دمای کمتر از 800 درجه سانتیگراد، باید 25 تا C/min˚ 40 باشد.
پیرسازی: حرارت تا دمای 1550 درجه فارنهایت (843 درجه سانتیگراد)/ نگهداری به مدت 24 ساعت/ سرد کردن در هوا
ماشین‌کاری و جوشکاری Inconel 738LC
ماشین‌کاری سوپرآلیاژ Inconel 738LC از دیدگاه فنی، سخت و دشوار است. در حقیقت در این نوع ماشین‌کاری، احتمال تخریب ابزار و تغییرشکل وجود دارد. همچنین در اثر ماشین‌کاری، سختی ماده در هنگام تغییرشکل مکانیکی افزایش می‌یابد. این موضوع موجب ایجاد ارتعاش شده و بر روی ابزار اثر منفی می‌گذارد.
سوپرآلیاژ اینکونل LC738 به مانند سایر سوپرآلیاژهای پایه نیکل معمولا در حات عادی، جوش‌پذیر در نظر گرفته نمی‌شود. در حقیقت در اثر جوشکاری این آلیاژ، ممکن است در ناحیه متأثر از حرارت یا HAZ ترک به وجود آید.
بررسی ریزساختار Inconel 738LC
اینکونل LC738 یک نوع سوپرآلیاژ پایه نیکل ریخته‌گری است که استحکام آن از طریق تشکیل رسوب‌های فاز گاما پریم ́γ در زمینه افزایش می‌یابد. فاز گاما پریم ساختار شبکه‌ای fcc دارد و ترکیب شیمیایی آن به صورت Ni3(Al,Ti) است. عناصر الکترونگاتیو مثل کبالت می‌توانند جای نیکل را در این ترکیب بگیرند. همچنین عناصر الکتروپوزیتیو مثل نئوبیوم و تانتالیم، می‌توانند جایگزین آلومینیوم و تیتانیوم باشند. به طور کلی ترکیب شیمیایی رسوب گاما پریم و درصد عناصر تشکیل دهنده آن، به ترکیب شیمیایی سوپرآلیاژ وابسته است.
شکل گاما پریم می‌تواند به صورت صفحه‌ای، مکعبی و یا کروی باشد. عدم انطباق شبکه هریک از این شکل‌ها زمینه، متفاوت است.
در سوپرآلیاژهای پایه نیکل، فازهای دیگری هم وجود دارند که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
-
فاز زمینه یا گاما
-
کاربیدها
-
بوریدها
-
گاما پریم مرزدانه‌ای
-
فازهای مضر TCP
تشکیل فازهای مضر TCP در ساختار سوپرآلیاژهای پایه نیکل، بسیار محتمل است. این موضوع به دلیل عدم کنترل ترکیب شیمیایی در شرایط عملیات حرارتی و یا حین کار رخ می‌دهد. فازهای مضر TCP می‌توانند در زمینه و یا فاز گاما پریم تشکیل شوند.
سیگما یکی از مهم‌ترین فازهای TCP محسوب میشود که اثر منفی قابل توجهی بر خواص آلیاژ می‌گذارد. این فاز محلی مناسب برای جوانه‌زنی و رشد ترک است و وجود آن احتمال شکست ترد در دماهای پایین را افزایش می‌دهد. با توجه به اینکه سیگما از عناصر دیرگداز نظیر مولیبدن و کروم به وجود می‌آید، می‌تواند منجر به کاهش مقاومت خزشی در دماهای بالا گردد.
در صنایع توربین گازی حساسیت سوپرآلیاژ به تشکیل سیگما، اهمیت بسیار زیادی دارد. به منظور پیش‌بینی تمایل سوپرآلیاژها به تشکیل سیگما، از روش محاسبه جای خالی الکترونی استفاده میشود. برای سوپرآلیاژ Inconel 738LC این مقدار برابر با 31/2 می‌باشد.