Inconel 718: التركيب والخصائص والتطبيقات في الصب

HDCMFG
22 نوفمبر 2023

ما هو Inconel 718؟

إن Inconel 718 عبارة عن سبيكة فائقة القوة تعتمد على النيكل وتتميز بقوتها العالية ومقاومتها للتآكل في الظروف القاسية. وتتكون هذه السبائك بشكل أساسي من النيكل والكروم والحديد وسبائك أخرى، وهي تتفوق في العديد من التطبيقات الصعبة. تساهم التركيبة الفريدة للسبائك، إلى جانب المعالجة الحرارية الدقيقة، في قوتها ومتانتها ومقاومتها للأكسدة والتآكل، مما يجعلها مادة مفضلة للمكونات الحيوية في البيئات الصعبة.

يمثل الرقم "718" في Inconel 718 ما

لا يعطي الرقم 718 في Inconel 718 أي تجسيد لصفات السبائك أو العناصر كما هو الحال في أكواد المواد الأخرى. ومع ذلك، فهو ليس رقمًا فريدًا يميزه عن سبائك Inconel الأخرى، بل هو جزء من سلسلة الأرقام التي تحدد السبيكة نفسها. عائلة سبائك Inconel هي مجموعة من سبائك النيكل والكروم الفائقة التي تغطي متطلبات الأداء فيما يتعلق بمقاومة التآكل والقدرة على تحمل درجات الحرارة العالية، فضلاً عن القوة الهيكلية. إن تسمية نظام الترقيم، الذي يشمل "718"، هي في الحقيقة تسمية أو معرف للتركيبة الموليبدينومية المحددة التي شاركت في تطوير وتسويق هذا السبائك. يتميز Incoloy 718 بخصائصه العالية في الارتفاع والضغط والتآكل الزاحف حتى حوالي 1300 درجة فهرنهايت (700 درجة مئوية) ويُستخدم على نحو مناسب في محركات التوربينات الغازية ومعدات الفضاء والحفر للنفط والغاز.

التركيب الكيميائي لـ Inconel 718

خصائص عناصر المكونات	متري	إنجليزي
الألومنيوم، Al	0.20 – 0.80 %	0.20 – 0.80 %
البورون، ب	<= 0.0060 %	<= 0.0060 %
الكربون، ج	<= 0.080 %	<= 0.080 %
الكروم، الكروم	17 – 21 %	17 – 21 %
الكوبالت، كو	<= 1.0 %	<= 1.0 %
النحاس، النحاس	<= 0.30 %	<= 0.30 %
الحديد، Fe	17%	17%
المنغنيز، المنغنيز	<= 0.35 %	<= 0.35 %
الموليبدينوم، مو	2.8 – 3.3 %	2.8 – 3.3 %
النيكل، ني	50 – 55 %	50 – 55 %
النيوبيوم، Nb (كولومبيوم، Cb)	4.75 – 5.5 %	4.75 – 5.5 %
الفوسفور، ف	<= 0.015 %	<= 0.015 %
السيليكون	<= 0.35 %	<= 0.35 %
الكبريت، س	<= 0.015 %	<= 0.015 %
التيتانيوم، تي	0.65 – 1.15 %	0.65 – 1.15 %

تأثير التركيب الكيميائي على خصائص Inconel 718

إن Inconel 718 هو عبارة عن سبيكة فائقة الجودة تعتمد على النيكل، وهي موضع تقدير لخصائصها الميكانيكية غير العادية، فضلاً عن قدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية والتآكل، وهي عبارة عن تركيبة متوازنة بعناية من المواد الكيميائية. يشكل النيكل إطار السبائك مما يقويها ويجعلها مقاومة للتآكل ومن ثم يعمل الكروم على تعزيز مقاومتها للأكسدة. النيوبيوم والتيتانيوم هما مصدران للتعزيز، حيث يشكلان رواسب أثناء المعالجة الحرارية التي توفر الصلابة والاستقرار. يتم توفير القوة ومقاومة الزحف من خلال الموليبدينوم، في حين أن التعزيز عن طريق الترسيب هو ما يوفره الألومنيوم. يؤثر الحديد، بالإضافة إلى العناصر النزرة مثل الكربون والكبريت والسيليكون، على قابلية اللحام وسمات التآكل. يعد التفاعل بين هذه العناصر العنصر الأساسي في تصميم Inconel 718 لتلبية احتياجات التطبيق.

الخصائص الفيزيائية لـ Inconel 718

الخصائص الفيزيائية	متري	إنجليزي
كثافة	8.19 جرام/سم مكعب	0.296 رطل/بوصة مكعبة

الخصائص الميكانيكية لـ Inconel 718

الخواص الميكانيكية	متري	إنجليزي
قوة الشد القصوى	1100 ميجا باسكال @درجة الحرارة 650 درجة مئوية	160000 رطل/بوصة مربعة @درجة الحرارة 1200 درجة فهرنهايت
قوة الشد القصوى	1375 ميجا باسكال @درجة الحرارة 23.0 درجة مئوية	199400 رطل/بوصة مربعة @درجة الحرارة 73.4 درجة فهرنهايت
قوة الشد، الخضوع	1100 ميجا باسكال @سلالة 0.200 %	160000 رطل/بوصة مربعة @سلالة 0.200 %
قوة الشد، الخضوع	980 ميجا باسكال @سلالة 0.200 %، درجة الحرارة 650 درجة مئوية	142000 رطل/بوصة مربعة @سلالة 0.200 %، درجة الحرارة 1200 درجة فهرنهايت
الاستطالة عند الكسر	25%	25%
الاستطالة عند الكسر	18 % @درجة الحرارة 650 درجة مئوية	18 % @درجة الحرارة 1200 درجة فهرنهايت
قوة التمزق	593 ميجا باسكال @درجة الحرارة 649 درجة مئوية، الوقت 3.60e+6 ثانية	86000 رطل/بوصة مربعة @درجة الحرارة 1200 درجة فهرنهايت، الوقت 1000 ساعة
قوة التمزق	703 ميجا باسكال @درجة الحرارة 649 درجة مئوية، الوقت 360000 ثانية	102000 رطل/بوصة مربعة @درجة الحرارة 1200 درجة فهرنهايت، الوقت 100 ساعة

الخصائص الكهربائية لـ Inconel 718

الخصائص الكهربائية	متري	إنجليزي
المقاومة الكهربائية	0.000125 أوم-سم	0.000125 أوم-سم
النفاذية المغناطيسية	1.0011	1.0011
درجة حرارة كوري	-112 درجة مئوية	-170 درجة فهرنهايت

الخصائص الحرارية لـ Inconel 718

الخصائص الحرارية	متري	إنجليزي
CTE، خطي	13.0 ميكرومتر/متر-درجة مئوية عند درجة حرارة 20.0 – 100 درجة مئوية	7.22 µin/in-°F عند درجة حرارة 68.0 – 212 درجة فهرنهايت
السعة الحرارية النوعية	0.435 جول/جم-درجة مئوية	0.104 وحدة حرارية بريطانية/رطل-درجة فهرنهايت
الموصلية الحرارية	11.4 واط/متر كلفن	79.1 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم مربع-درجة فهرنهايت
نقطة الانصهار	1260 – 1336 درجة مئوية	2300 – 2437 درجة فهرنهايت
سوليدوس	1260 درجة مئوية	2300 درجة فهرنهايت
ليكويدوس	1336 درجة مئوية	2437 درجة فهرنهايت

التطبيقات الشائعة لـ Inconel 718

يجد Inconel 718 تطبيقًا واسع النطاق في مختلف الصناعات نظرًا لخصائصه الاستثنائية. تشمل الاستخدامات الشائعة مكونات الطيران والآلات الصناعية والتطبيقات التي تتطلب مواد عالية القوة ومقاومة للتآكل. تجعله تعدد استخداماته خيارًا مثاليًا في المواقف التي تكون فيها الموثوقية والمتانة في غاية الأهمية، مثل تصنيع محركات التوربينات ومحركات الصواريخ والمكونات المعرضة لدرجات حرارة شديدة وبيئات قاسية.

فوائد استخدام Inconel 718 في الصب الاستثماري

إن استخدام Inconel 718 في الصب الاستثماري يوفر مجموعة من الفوائد الهامة:

مقاومة درجات الحرارة العالية والتآكل:
- يحافظ على القوة في درجات الحرارة العالية ويظهر مقاومة استثنائية للتآكل.
خصائص ميكانيكية مثيرة للإعجاب:
- يتميز بقدرة عالية على الشد والتحمل، مما يضمن أداءً قويًا.
المتانة وطول العمر:
- توفر المكونات متانة طويلة الأمد، مما يعزز موثوقية المعدات بشكل عام.
مقاومة التعب والزحف:
- يظهر مقاومة للتعب والتشوه الزاحف لتحقيق الاستقرار لفترة طويلة.
سهولة التشكيل والتشغيل:
- يسهل إنشاء المكونات المعقدة أثناء عملية الصب الاستثماري.
مجموعة واسعة من التخصيص:
- يسمح بإنتاج مكونات مصممة خصيصًا وفقًا لاحتياجات محددة.

باختصار، إن استخدام Inconel 718 في الصب الاستثماري يوفر حلاً متعدد الاستخدامات ودائمًا وموثوقًا به للمكونات الحيوية في مختلف الصناعات.

تحديات استخدام Inconel 718 في الصب الاستثماري

نقطة الانصهار العالية: يتطلب معدات متخصصة ومتطلبات طاقة عالية.
السيولة وملء القالب: يتمتع Inconel 718 بسيولة ضعيفة، مما يتطلب تصميم قالب دقيق لملئه بشكل صحيح.
الإجهادات الحرارية: قد تؤدي قابلية التعرض للإجهادات الحرارية إلى حدوث تشققات أثناء الصب.
الأكسدة وإزالة الكربنة: عرضة للأكسدة وإزالة الكربنة، مما يتطلب أجواء أو طلاءات خاصة.
التحكم في حجم الحبوب: يعد التحكم الدقيق في معدلات التبريد ومعلمات التصلب أمرًا بالغ الأهمية للحصول على البنية الدقيقة المطلوبة.
التشطيب السطحي والمسامية: يعد تحقيق تشطيب ناعم أمرًا صعبًا بسبب اللزوجة العالية والقابلية لمسامية الغاز.
المعالجة الحرارية بعد الصب: يتطلب التحكم الدقيق لتجنب الضغوط الإضافية أو التشوهات.
اعتبارات التكلفة: إن Inconel 718 عبارة عن سبيكة متميزة، مما يؤثر على الجدوى الاقتصادية الشاملة.

وعلى الرغم من هذه التحديات، فإن الخصائص الاستثنائية لـ Inconel 718 تجعلها في كثير من الأحيان الخيار المفضل في تطبيقات محددة، مما يستلزم توازنًا دقيقًا بين الخبرة والموارد للاستخدام الناجح.

مقارنة بين Inconel 718 وInconel 625 في الصب الاستثماري

إن مادة Inconel 718 وInconel 625، عند مقارنتهما في مجال الصب الاستثماري، تظهر خصائص مميزة. حيث تتميز مادة Inconel 718، بمحتواها العالي من النيكل، بقوة فائقة ومقاومة عالية للحرارة، مما يجعلها الخيار الأول للتطبيقات الفضائية والصناعية ولكن بتكلفة أعلى. وعلى النقيض من ذلك، فإن مادة Inconel 625، المشهورة بمقاومتها الاستثنائية للتآكل، تجد مكانها في الصناعات الكيميائية والبحرية، حيث تقدم حلاً فعالاً من حيث التكلفة. ويعتمد القرار بينهما على متطلبات التطبيق المحددة، واعتبارات الميزانية، والتوازن المطلوب بين مقاومة درجات الحرارة، والقوة الميكانيكية، ومقاومة التآكل، مما يوجه الشركات المصنعة في اختيار المواد المثلى للصب الاستثماري.

اعتبارات التكلفة عند صب أجزاء Inconel 718 المخصصة

تكلفة المواد: Inconel 718 عبارة عن سبيكة متميزة ذات تكاليف مادية عالية.
المعدات المتخصصة: تتطلب نقطة الانصهار العالية معدات متخصصة باهظة الثمن.
متطلبات الطاقة: تتطلب عملية الصب استهلاكًا مرتفعًا للطاقة.
عمليات ما بعد الصب: تؤدي المعالجة الحرارية للحصول على خصائص مثالية إلى زيادة التكاليف.
تعقيد العملية: يؤدي تصميم القالب المعقد والضوابط الدقيقة إلى زيادة تكاليف العمالة والتشغيل.
النفايات والخردة: قد تؤدي التحديات في عملية الصب إلى ارتفاع مستويات النفايات، مما يؤثر على كفاءة التكلفة.
ضمان الجودة: تساهم عمليات الاختبار والتفتيش الصارمة في زيادة تكاليف الإنتاج.
الأدوات والصيانة: أقد تؤدي الطبيعة الكاشطة إلى زيادة تآكل الأدوات، مما يتطلب صيانة منتظمة.

إن الدراسة الدقيقة لهذه العوامل ضرورية لتحديد الجدوى الاقتصادية لصب الاستثمار في Inconel 718، وموازنة فوائد الأداء مع التكاليف المرتبطة بها.

أجزاء صب استثمارية مخصصة من Inconel 718

عند البحث عن أجزاء صب مخصصة من Inconel 718 من الشركات المصنعة، من الضروري البحث عن شركات ذات سمعة طيبة ولديها خبرة مثبتة في التعامل مع Inconel 718. قم بتقييم قدراتهم، والتأكد من أنها تلبي متطلبات التصميم والأبعاد المحددة الخاصة بك. تحقق من التزام الشركة المصنعة بضمان الجودة، وتتبع المواد، والامتثال لمعايير الصناعة. ناقش أوقات التسليم، واحصل على تقديرات تفصيلية للتكاليف، وأنشئ قنوات اتصال واضحة للإنتاج التعاوني. بالإضافة إلى ذلك، استفسر عن دعم ما بعد البيع وسياسات الضمان. يضمن هذا النهج الشامل الإنتاج الموثوق به لأجزاء Inconel 718 المخصصة لتطبيقك المحدد.