خواص المواد Inconel 718

إنكونيل 718 عبارة عن سبيكة نيكل كروم عالية الأداء معروفة على نطاق واسع بخصائصها الميكانيكية الاستثنائية ومقاومتها للتآكل وقدرتها على الاحتفاظ بالقوة في درجات الحرارة المرتفعة. تُستخدم على نطاق واسع في صناعات الطيران وتوليد الطاقة والمعالجة الكيميائية نظرًا لأدائها المتفوق في ظل الظروف القاسية. تقدم هذه المقالة نظرة عامة متعمقة لخصائص مادة Inconel 718، بما في ذلك التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية والسلوك الحراري والتطبيقات.

التركيب الكيميائي

يتألف Inconel 718 في المقام الأول من النيكل (50-55%) والكروم (17-21%) والحديد (التوازن). وتؤدي عناصر السبائك الإضافية مثل النيوبيوم (4.75-5.5%) والموليبدينوم (2.8-3.3%) والتيتانيوم (0.65-1.15%) والألومنيوم (0.2-0.8%) أدوارًا حاسمة في تعزيز قوته ومقاومته للتآكل. كما توجد كميات ضئيلة من الكوبالت والمنجنيز والسيليكون والكربون لتحسين المتانة والصلابة والاستقرار المعدني العام. ويسمح التوازن الدقيق لهذه العناصر ل Inconel 718 بالحفاظ على قوة عالية في كل من درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المرتفعة.

الخصائص الميكانيكية

يتميز Inconel 718 بخصائص ميكانيكية رائعة تجعله مناسبًا للبيئات عالية الضغط:

• قوة الشد: تتراوح عادةً من 1,240 ميجا باسكال إلى 1,515 ميجا باسكال بعد المعالجة الحرارية المناسبة.
• قوة المردود: ما يقرب من 1,035 ميجا باسكال إلى 1,240 ميجا باسكال، مما يضمن السلامة الهيكلية تحت الأحمال الثقيلة.
• الاستطالة: حوالي 12-20%، مما يشير إلى ليونة وقابلية تشكيل جيدة.
• الصلابة: روكويل B 90-100 أو روكويل C 35-40، حسب المعالجة الحرارية وظروف المعالجة.
• مقاومة التعب والإجهاد: مقاومة استثنائية للإجهاد الدوري، مما يجعلها مثالية لشفرات التوربينات ومحركات الصواريخ والمكونات عالية الأداء.

الخواص الحرارية

يحافظ Inconel 718 على قوته وثباته على نطاق واسع من درجات الحرارة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية:

• نقطة الانصهار: 1,360-1,370 درجة مئوية تقريباً.
• درجة حرارة التشغيل: يمكن أن تعمل بفعالية في بيئات تصل درجة حرارتها إلى 700 درجة مئوية دون فقدان كبير في القوة.
• التوصيل الحراري: توصيل حراري منخفض (حوالي 11 واط/م-ك)، مما يساعد في تقليل الإجهاد الحراري.
• معامل التمدد الحراري: حوالي 13.0 × 10 ⁶ / درجة مئوية، مما يضمن سلوك تمدد يمكن التنبؤ به في المكونات الدقيقة.

مقاومة التآكل والأكسدة

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية ل Inconel 718 في مقاومته الممتازة للتآكل، خاصةً في البيئات المؤكسدة والمختزلة بشكل معتدل. يشكل محتوى الكروم طبقة أكسيد مستقرة تحمي المادة الأساسية من المزيد من الأكسدة. كما أنه يقاوم التشقق والتآكل الإجهادي الناجم عن الكلوريد والتآكل الإجهادي مما يجعله مناسبًا للتطبيقات البحرية وتطبيقات المعالجة الكيميائية.

المعالجة الحرارية والمعالجة

يحقق Inconel 718 الخصائص المثلى من خلال مزيج من معالجات التلدين بالمحلول والشيخوخة. تتم معالجة السبيكة أولاً بالمحلول عند درجة حرارة تتراوح بين 980 و020 درجة مئوية، يليها التبريد السريع. ويعزز التعتيق اللاحق عند درجة حرارة 720 درجة مئوية لمدة 8 ساعات ثم 620 درجة مئوية لمدة 8 ساعات ترسيب مراحل التقوية مثل غاما برايم (γ’) وغاما برايم المزدوج (γ”). تساهم هذه المراحل بشكل كبير في قوة الشد العالية وقوة الخضوع للسبائك. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تصنيع Inconel 718 باستخدام الطرق التقليدية مثل التشكيل والدرفلة والتشغيل الآلي، على الرغم من أن ميله للتصلب في العمل يتطلب تقنيات معالجة دقيقة.

التطبيقات

نظرًا لمزيجها الفريد من القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل والاستقرار الحراري، يُستخدم Inconel 718 على نطاق واسع في مختلف الصناعات التي تتطلب الكثير من المتطلبات:

• الفضاء الجوي: مكونات المحركات النفاثة، وشفرات التوربينات، وأنظمة العادم، وحالات المحركات الصاروخية.
• توليد الطاقة: التوربينات الغازية والمفاعلات النووية والمولدات البخارية.
• المعالجة الكيميائية: المبادلات الحرارية وأوعية الضغط وأنظمة الأنابيب المعرضة للبيئات المسببة للتآكل.
• البحرية: معدات تحت سطح البحر، وأعمدة المراوح، ومضخات لتطبيقات مياه البحر.

أسئلة ذات صلة

ما هي قوة الشد ل Inconel 718؟ يتميز Inconel 718 بقوة شد تتراوح عادةً من 1,240 ميجا باسكال إلى 1,515 ميجا باسكال بعد المعالجة الحرارية المناسبة.

هل يمكن أن يقاوم Inconel 718 التآكل؟ نعم، إنه يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، بما في ذلك مقاومة الأكسدة والتنقر والتشقق الإجهادي الناجم عن الكلوريد.

عند أي درجة حرارة يمكن استخدام Inconel 718؟ يمكن أن يعمل Inconel 718 بفاعلية في البيئات ذات درجات الحرارة العالية حتى 700 درجة مئوية تقريبًا مع الحفاظ على خواصه الميكانيكية.