هاينز 282 مقابل إنكونيل 718: مقارنة بين خواص المواد وتطبيقاتها

هاينز 282 و Inconel 718 كلاهما سبائك عالية الأداء قائمة على النيكل وتستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الفضاء وتوليد الطاقة ودرجات الحرارة العالية. في حين أنهما يتشاركان في أوجه التشابه مثل المقاومة الممتازة للتآكل والقوة في درجات الحرارة المرتفعة، إلا أنهما يختلفان بشكل كبير من حيث الخواص الميكانيكية والاستقرار الحراري وخصائص التصنيع. تقدم هذه المقالة مقارنة تفصيلية بين هاينز 282 و Inconel 718 لمساعدة المهندسين والمصممين على اتخاذ قرارات اختيار المواد عن علم.

التركيب الكيميائي

يتكون هاينز 282 في المقام الأول من النيكل (~55%)، والكروم (~19%)، والكوبالت (~8%)، والموليبدينوم (~2.5%)، مع إضافات صغيرة من الألومنيوم والتيتانيوم والحديد. وعلى النقيض من ذلك، يتكون Inconel 718 من النيكل (50-55%)، والكروم (17-21%)، والحديد (التوازن)، والنيوبيوم (4.75-5.5%)، والموليبدينوم (2.8-3.3%)، وكميات بسيطة من التيتانيوم والألومنيوم. يعزز المحتوى العالي من الكوبالت في هاينز 282 من قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة، في حين أن النيوبيوم في Inconel 718 يوفر تقوية الترسيب.

الخصائص الميكانيكية

تُظهر كلتا السبيكتين قوة ميكانيكية ممتازة، ولكن توجد اختلافات:

• قوة الشد: تتراوح قوة Inconel 718 عادةً ما بين 1,240-1,515 ميجا باسكال، بينما يحقق هاينز 282 حوالي 1,200-1,400 ميجا باسكال في درجة حرارة الغرفة، مع احتفاظه بقوة فائقة في درجات حرارة أعلى من 650 درجة مئوية.
• قوة المردود: إينكونيل 718: 1,035-1,240 ميجا باسكال؛ هاينز 282: 850-1,100 ميجا باسكال.
• الاستطالة: يُظهر هاينز 282 ليونة أعلى قليلًا (15-25%) مقارنةً بـ Inconel 718 (12-20%)، مما يسهل تشكيل الأشكال الهندسية المعقدة.
• الصلابة: كلتا السبيكتين تتمتعان بنطاقات صلابة متقاربة، حيث يكون Inconel 718 أكثر صلابة قليلاً في ظروف التقادم.

الخواص الحرارية

تم تصميم هاينز 282 لمقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية والثبات:

• درجة حرارة التشغيل: يمكن أن يعمل هاينز 282 بفعالية حتى 700-750 درجة مئوية، على غرار Inconel 718.
• نقطة الانصهار: هاينز 282: 1,345-1,370 درجة مئوية تقريبًا؛ إنكونيل 718: 1,360-1,370 درجة مئوية تقريبًا.
• التمدد الحراري: هاينز 282: 13.0 × 10-⁶ / درجة مئوية؛ Inconel 718: 13.0 × 10-⁶ / درجة مئوية، مما يدل على سلوك تمدد مماثل تحت التدوير الحراري.
• التوصيل الحراري: أعلى بقليل في هاينز 282 (~ 12 واط/م-ك) مقارنةً ب Inconel 718 (~ 11 واط/م-ك)، مما قد يقلل من التدرجات الحرارية في بعض المكونات.

مقاومة التآكل والأكسدة

تقاوم كلتا السبيكتين الأكسدة والتآكل في درجات الحرارة العالية. إن إنكونيل 718 مقاوم بشكل خاص للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي الناجم عن الكلوريد، بينما يُظهر هاينز 282 مقاومة فائقة للأكسدة في بيئات الهواء والاحتراق بسبب محتواه من الكوبالت والألومنيوم، والذي يشكل طبقة أكسيد واقية مستقرة.

التصنيع واللحام

يُعرف هاينز 282 بقابليته الممتازة للحام وميله المنخفض للتشقق أثناء التصنيع. ويمكن تشكيله بسهولة في أشكال هندسية معقدة دون معالجة حرارية مكثفة بعد اللحام. أما إنكونيل 718، على الرغم من قابليته للحام، إلا أنه يتطلب تحكمًا دقيقًا في المدخلات الحرارية والتعتيق بعد اللحام لتجنب التشقق الساخن والاحتفاظ بالقوة، مما يجعل التصنيع أكثر صعوبة.

التطبيقات

تُستخدم كلتا السبيكتين في البيئات القاسية، ولكن بتركيزات مختلفة قليلاً:

• هاينز 282: مكونات محرك التوربينات الغازية، وبطانات الاحتراق، والأجزاء الهيكلية الفضائية التي تتطلب مقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية على المدى الطويل.
• Inconel 718: أجزاء المحركات النفاثة، وحالات المحركات الصاروخية، وشفرات التوربينات، ومعدات المعالجة الكيميائية حيث تكون القوة العالية ومقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية.

أسئلة ذات صلة

أيهما أقوى، هاينز 282 أم إنكونيل 718؟ يتمتع Inconel 718 عمومًا بقوة شد وخضوع أعلى في درجة حرارة الغرفة، ولكن يحافظ هاينز 282 على القوة بشكل أفضل في درجات الحرارة العالية جدًا.

أي سبيكة أسهل في اللحام؟ إن لحام هاينز 282 أسهل في اللحام مع انخفاض خطر التشقق، بينما يتطلب Inconel 718 معالجة حرارية دقيقة بعد اللحام.

هل يمكن أن يحل هاينز 282 محل إنكونيل 718؟ يعتمد ذلك على التطبيق: يُفضل هاينز 282 للتطبيقات التي تتطلب أقصى قدر من القوة ومقاومة التآكل في درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة، بينما يُعد Inconel 718 مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب أقصى قدر من القوة ومقاومة التآكل في درجات الحرارة المرتفعة.