1. الميزة الأساسية لـ Inconel 718 هي ردها على تصلب هطول الأمطار (الشيخوخة). ما هي الآلية المعدنية وراء هذا ، ولماذا تزور طريقة التصنيع المفضلة لتجهيزات القوة العالية-؟
القوة الملحوظة لـ Inconel 718 ليست متأصلة في حلها - الحالة الصلبة ؛ تم تصميمه من خلال تسلسل دقيق للمعالجة الحرارية التي تترسب مراحل تقوية في جميع أنحاء المصفوفة.
الآلية المعدنية (الشيخوخة): العناصر الرئيسية هي النيوبيوم (NB) ، وبدرجة أقل ، الألومنيوم (AL) وتيتانيوم (TI). تتضمن العملية:
علاج الحل: يتم تسخين التركيب إلى حوالي 980 درجة (1800 درجة فهرنهايت) ، مع حل جميع المراحل الثانوية (مثل مرحلة الدلتا والكربيد) في مصفوفة النيكل الأوستنيتي ، مما يخلق محلول صلب موحد.
التبريد السريع: هذا "يتجمد" الحل غير المشبع.
الشيخوخة (تصلب هطول الأمطار): يتم استخدام عملية الشيخوخة اثنين-:
العصر الأول: عادة في 720 درجة (1350 درجة فهرنهايت) لمدة 8 ساعات.
العصر الثاني: عادةً عند 620 درجة (1150 درجة فهرنهايت) لمدة إجمالية من العمر 18 ساعة ، تليها تبريد الفرن.
خلال هذا الشيخوخة ، مرحلة تعزيز الأولية ، '' (Gamma Double Prime ، جسم - مرحلة رباعية رباعية مركزية) ، يترسب بشكل متماسك في جميع أنحاء الحبوب. مرحلة ثانوية ، '(gamma prime ، ni₃ (al ، ti)) ، تشكل أيضًا ولكنها تسهم أقل في قوة 718. تعمل رواسب النانو هذه كعقبات هائلة أمام حركة الخلع ، مما يمنح السبائك قوتها عالية العائد.
لماذا يفضل التزوير: التزوير هو عملية ميكانيكية حرارية - تتضمن تشكيل المعدن باستخدام قوى الضغط الموضعية أثناء وجودها في حالة حارة أو دافئة. بالنسبة لتجهيزات Inconel 718 ، فإن التزوير متفوق على الصب أو الآلات من الأسهم البار لأنه:
تحسين الحبوب وتدفق: تنهار عملية التزوير الخشنة كهيكل الحبوب المصبوب وتصرفه. يتم توجيه تدفق الحبوب لمتابعة الشكل العام للتركيب (على سبيل المثال ، حول منحنى الكوع) ، مما يؤدي إلى خصائص ميكانيكية فائقة ، وخاصة تؤثر على صلابة ومقاومة التعب ، في المناطق الأكثر شدًا.
الكثافة والنزاهة: يزيل التزوير microporosity والفراغات التي يمكن أن تكون موجودة في المسبوكات ، وإنشاء بكث ، وأكثر تجانس بنية microstructure مع وجود سلامة هيكلية أعلى - شرط ضغوط غير مفاوض- لأنظمة الضغط العالية -.
2. ميزة رئيسية من Distiel 718 على مدار العمر الآخر - superalloys القابلة للتصلب مثل Waspaloy هي قابلية اللحام المتفوقة. ما هي السمة المعدنية المحددة التي تسمح بذلك ، وكيف تؤثر على استراتيجية Post- معالجة حرارة اللحام (PWHT) للأنظمة المجهزة؟
هذه هي السمة المميزة التي جعلت Inconel 718 سبيكة ثورية. الفرق يكمن في حركية عملية هطول الأمطار.
السمة المعدنية: بطيئة تقوية الحركية. في السبائك مثل Waspaloy ، فإن مرحلة التعزيز الأساسية هي (Gamma Prime) ، والتي تترسب بسرعة كبيرة. عندما يتم لحام مثل هذه السبائك ، تتسبب الحرارة من اللحام في أن تترسب المرحلة بشكل لا يمكن السيطرة عليها في المنطقة المتأثرة- ، مما يؤدي إلى احتضان شديد وعرضًا كبيرًا للتكسير. ومع ذلك ، يتم تعزيز Inconel 718 بشكل رئيسي من خلال المرحلة "". تكوين "" أبطأ بشكل كبير ، ويتطلب ساعات في درجة حرارة الشيخوخة. تحدث عملية اللحام بسرعة كبيرة حتى يحدث هطول "كبير" في HAZ.
التأثير على Post - معالجة حرارة اللحام (PWHT): يمنح هذه الحركية البطيئة مرونة هائلة. بالنسبة لنظام يحتوي على تركيبات مزورة ملحومة 718 ، يمكن أن تكون استراتيجية PWHT:
المعالجة الحرارية الكاملة (محلول + العمر): هذا مثالي ولكن غالبًا ما يكون غير عملي للهياكل الكبيرة المجمعة. يتطلب تسخين التجميع بأكمله إلى 980 درجة.
الشيخوخة المباشرة (DA): النهج الأكثر شيوعًا. يتم توفير التجهيزات في حل - المعالجة. بعد اللحام ، يتعرض التجميع بأكمله فقط لدورة الشيخوخة - (720 درجة /620 درجة). يتمتع معدن اللحام و HAZ بوقت كافٍ للعمر - تصلب مع المعدن الأساسي ، مما يحقق قوة المفصل مماثلة للمادة الأصل دون التسبب في التضمين.
تعمل هذه اللحام على تبسيط التصنيع ويسمح ببناء أنظمة القوة المعقدة ، العالية - التي ستكون مستحيلة أو باهظة الثمن مع سبائك درجة الحرارة العالية - الأخرى.
3. في تطبيقات الفضاء والنفط والغاز ، تتعرض التجهيزات للأحمال الدورية. كيف يوفر الجمع بين التزوير والبنية المجهرية لـ Devinel 718 مقاومة استثنائية للتعب والزحف؟
إن مقاومة التعب (الفشل تحت الإجهاد الدوري) والزحف (تشوه بطيء تحت الضغط المستمر في درجة حرارة عالية) أمر بالغ الأهمية في هذه الصناعات.
مقاومة التعب: غالبًا ما تبدأ تشققات التعب في عيوب السطح أو انقطاع البنية المجهرية.
دور التزوير: بنية الحبوب المكررة والموحدة الناتجة عن التزوير يقلل من الحبوب الكبيرة غير المنتظمة التي يمكن أن تكون بمثابة مركبات الإجهاد. يتماشى نمط تدفق الحبوب مع شكل التركيب ، مما يوفر مسارًا مستمرًا لتوزيع الإجهاد.
دور البنية المجهرية: يترسب "الغرامة المتماسكة" المتماسكة بشكل فعال حركة الاضطرابات التي تتراكم لتشكيل تشققات التعب. هذا يؤدي إلى حد كبير قوة التعب.
مقاومة الزحف: يحافظ Inconel 718 على قوة مفيدة تصل إلى حوالي 650 درجة (1200 درجة فهرنهايت). تكون "المترسبات" مستقرة ضمن نطاق درجة الحرارة هذا وتوفر مقاومة قوية لتسلق الخلع والانزلاق - الآليات الأساسية للزحف. ومع ذلك ، من الأهمية بمكان أن نلاحظ أن التعرض المطول فوق ~ 650 درجة سيؤدي إلى تحول المرحلة "القابلة للانفصال" إلى المستقرة ، ولكن غير متماسكة وأقل فعالية ، مرحلة دلتا (Ni₃nb). هذا أكثر من - يؤدي الشيخوخة إلى فقدان كبير للقوة. لذلك ، يتم تحديد 718 للتطبيقات التي يلزم وجود قوة عالية الشد والتعب في درجات حرارة وسيطة ، وليس لأعلى درجات الحرارة زحف - المحدودة.
4. من منظور ضمان الجودة ، ما هي الاختبارات والشهادات المحددة التي تعتبر حاسمة لاستفادة من التجهيزات المزورة المتقدمة من Inconel 718؟
تتطلب شراء هذه القطاعات الحرجة مستوى من التدقيق إلى ما هو أبعد من تقارير اختبار المواد القياسية.
مواصفات المواد الصارمة: يجب أن تتوافق التركيبات مع معايير مثل ASME SB - 564 (للتركيبات المزورة) وغالبًا ما تكون مواصفات خاصة خاصة بالعميل مع عناصر تحكم أكثر تشددًا.
جناح الاختبار الشامل:
التحليل الكيميائي: تحليل المغرفة والمنتج للتحقق من جميع العناصر ، وخاصة ضمان النيوبيوم ، الموليبدينوم ، والكربون في حدود صارمة.
الاختبارات الميكانيكية: اختبارات التأثير الشد ، الصلابة ، وتنفيذها على العينات التي خضعت للمعالجة الحرارية نفسها مثل التركيبات.
التحقق من حجم الحبوب: يتم إجراء فحص البنية المجهرية لتأكيد أن حجم الحبوب يلبي المواصفات (عادةً ASTM 5 أو أدق). يمكن أن يشير حجم الحبوب الخشن إلى تزوير غير لائق أو معالجة الحرارة وسيؤذي منخفضًا من صلابة درجة الحرارة وقوة التعب.
اختبار غير- الاختبار المدمر (NDT): اختبار اختراق الصبغة 100 ٪ (PT) للكشف عن عيوب السطح على جميع الأسطح المناسب. بالنسبة للتطبيقات الحرجة ، يعد الاختبار بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100 ٪ (UT) إلزاميًا للكشف عن الانقطاعات الداخلية مثل الادراج أو الفراغات التي يمكن أن تبدأ الفشل.
قابلية التتبع وإصدار الشهادة: يجب أن يكون كل تركيب يمكن تتبعه إلى حرارة الذوبان الأصلية وتزوير الكثير. يجب على الشركة المصنعة تقديم تقرير اختبار المواد (MTR) وهو سجل معتمد لجميع نتائج الاختبار الكيميائي والميكانيكي. بالنسبة إلى Aerospace ، غالبًا ما يجب مراجعته واعتماده من قبل فريق هندسة مواد العميل.
5. عند مقارنة Inconel 718 بمزيد من التآكل - سبيكة مقاومة مثل Inconel 625 للتجهيزات المزورة ، في أي تطبيقات محددة ستكون 718 الخيار غير المبني؟
إن الاختيار مدفوع بشكل أساسي بمتطلبات القوة العالية - إلى نسبة الوزن - والأداء الميكانيكي المحدد مقابل مقاومة التآكل النقي.
| ميزة | Inconel 625 | Inconel 718 | الآثار المترتبة على الاختيار |
|---|---|---|---|
| تقوية آلية | محلول صلب (MO ، NB) | تصلب هطول الأمطار ('') | 718 لديه عائد أعلى بشكل كبير وقوة الشد. |
| قوة العائد | ~ 415 MPa (60 KSI) | >1035 MPa (150 KSI) | 718 يمكن أن تصمد أمام الضغوط والأحمال أعلى بكثير. |
| Max Service Temp (قوة) | ~ 590 درجة (1100 درجة و) | ~ 650 درجة (1200 درجة واو) | 718 أقوى في درجات حرارة مرتفعة. |
| مقاومة التآكل | ممتاز (عالي MO) | جيد | 625 متفوقة في تقليل الأحماض وبيئات الحفر الشديدة. |
يتم اختيار التجهيزات المزورة Distenel 718 بشكل لا لبس فيه من أجل:
Aerospace: أنظمة الهواء النزيف في المحرك ، ومشغلات عكس الدفع ، ومكونات محرك الصواريخ حيث يتم حفظ كل غرام وكل MPa من القوة أمر بالغ الأهمية.
الزيت والغاز (High - الضغط/High - درجة حرارة - HPht): مكونات رأس البئر ، أجسام شجرة عيد الميلاد ، وأدوات الصعوبات التي يجب أن تحمل chaint - في الضغوط والغازات الحامضة (H₂s) في درجات الحرارة العالية. قوة 718 ضرورية لاحتواء هذه الضغوط حيث تكون 625 غير كافية.
High - المكونات الهيكلية للإجهاد: أي تطبيق حيث يكون التركيب جزءًا من بنية الحمل - خاضعة للاهتزاز والتعب.
باختصار ، يمكنك اختيار التجهيزات المزورة Inconel 718 عندما يكون برنامج تشغيل التصميم الأساسي هو القوة الميكانيكية تحت الإجهاد الشديد ، والتعب ، وظروف درجة الحرارة المتوسطة. يمكنك تحديد Inconel 625 عندما يكون السائق الأساسي هو مقاومة التآكل العدواني.
