فهرست محتوای
نشان دادن
1. مقدمه
سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل موتورهای کار مهندسی مدرن با درجه حرارت بالا و خدمات خورنده هستند..
دو مورد از پرکاربردترین آنها هستند ناله 718 (N07718 ایالات متحده) وت ناله 625 (N06625 ایالات متحده).
هر دو آلیاژ نیکل کروم هستند, اما آنها برای اهداف مختلف عملکرد اولیه مهندسی شده بودند: 718 برای مقاومت بسیار بالا و مقاومت در برابر خزش/خستگی در محدوده 400-700 درجه سانتیگراد, وت 625 برای مقاومت استثنایی در برابر خوردگی / اکسیداسیون و پایداری در دمای بالا.
این مقاله آنها را از متالورژی از طریق کاربرد مقایسه می کند, ارائه داده ها و راهنمایی های عملی تا مهندسان بتوانند آلیاژ مناسب را برای یک پاکت خدماتی خاص انتخاب کنند.
2. چرا این دو آلیاژ را مقایسه کنید?
در نگاه اول, ناله 718 وت ناله 625 هر دو سوپرآلیاژ نیکل هستند,اما این شباهت اساساً فلسفه‌های طراحی متفاوت و پوشش‌های حالت شکست را رد می‌کند.
مقایسه آنها آکادمیک نیست - این یک گام مهندسی عملی است که به طور مستقیم حاشیه های ایمنی را تعیین می کند, فواصل بازرسی, هزینه تولید و اقتصاد کل عمر.
اهداف طراحی متفاوت, نقاط قوت مختلف
- ناله 718 عمدا بود مهندسی شده برای مکانیک: این یک آلیاژ سخت‌کننده بارش است که برای تولید یک آلیاژ بسیار خوب بهینه شده است, پراکندگی منسجم γ″/γ' پس از محلول رسوب می‌کند + پیری.
نتیجه این است استحکام کششی و تسلیم استثنایی, عملکرد خستگی بسیار خوب, و مقاومت در برابر خزش قوی در حدود 400-700 درجه سانتیگراد دامنه.
این ترکیب به همین دلیل است 718 در ماشین آلات دوار همه جا وجود دارد, بست های پر بار, اجزای توربین و اقلام ساختاری هوافضا که در آن تنش‌های مکانیکی چرخه‌ای و بارهای ساکن بر طیف شکست غالب است.. - ناله 625 برای ثبات محیطی: عالی در + مس + NB سطوح تولید مشخص شده است مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون محلول جامد, همراه با پایداری ریزساختاری در دماهای بالا.
625 بنابراین هنگامی که خطرات اصلی هستند، انتخاب منطقی است حمله شیمیایی, خوردگی حفره ای/شکافی, SCC ناشی از کلرید, یا جوهای اکسید کننده بسیار تهاجمی, و جاهایی که جوشکاری یا تعمیرات میدانی گسترده انتظار می رود.
3. این چه Impinel است 718?
ناله 718 (ما N07718) یک سوپرآلیاژ نیکل-کروم-آهن است که به صورت مهندسی شده است با استحش, درجه حرارت بالا مواد ساختاری.
ویژگی تعیین کننده آن این است که هست رسوب پذیر: پس از درمان محلول و یک چرخه پیری کنترل شده، به خوبی رسوب می کند,
منسجم Ni3Nb (ج) و Ni3(با هم,از) (ج) ذراتي كه تسليم و استحكام كششي بسيار بالايي توليد مي‌كنند در حالي كه شكل‌پذيري مفيد و چقرمگي شكستگي را حفظ مي‌كنند..
به دلیل این ترکیب - به علاوه مقاومت در برابر اکسیداسیون خوب - 718 یک انتخاب استاندارد برای قطعات با فشار زیاد در هوافضا است, نیروگاه, روغن & کاربردهای گاز و فضا.
ویژگی های کلیدی
- سخت شدن بارش برای استحکام استثنایی.
هنگامی که به درستی عملیات حرارتی شود, 718 یک پراکندگی متراکم از رسوبات γ″/γ' ایجاد می کند.
استحکام کششی معمولی در اوج سن در 1.2-1.4 گیگا پاسکال محدوده و 0.2% نقاط قوت تسلیم در اطراف 1.0-1.1 گیگا پاسکال (مقادیر به شکل و خلق و خوی محصول بستگی دارد).
این باعث می شود 718 یکی از قوی ترین آلیاژهای مبتنی بر نیکل با سخت شدن سن قابل استفاده در دماهای بالا. - مقاومت خوب در برابر خزش و خستگی در دماهای متوسط بالا.
پنجره سرویس طراحی شده آن تقریباً است 200-700 درجه سانتیگراد; 718 در مقایسه با آلیاژهای محلول جامد، عمر خزش/پارگی و استقامت خستگی را در آن نوار حفظ می کند.. - چقرمگی و شکل پذیری متعادل برای استفاده ساختاری.
با وجود استحکام بالا, اوج درمان 718 ازدیاد طول قابل اجرا را حفظ می کند (معمولاً >10% بسته به شرایط) و چقرمگی شکست برای قطعات دوار و باربر کافی است. - مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون قابل قبول.
تعادل کروم/نیکل آن مقاومت معقولی در برابر اکسیداسیون و بسیاری از جوهای صنعتی می دهد, هر چند مقاومت SCC ناشی از حفره و کلرید نسبت به آلیاژهای با مولیبدن بالا پایین تر است (به عنوان مثال, ناله 625). - عوامل شکل & فرم های عرضه.
به طور گسترده به عنوان آهنگری در دسترس است, نوار, بشقاب, ورق, ریخته گری لوله و سرمایه گذاری. کاربردهای هوافضا اغلب از فرم های آهنگری یا فرفورژه با کنترل متالورژیکی دقیق استفاده می کنند. - ملاحظات ساخت.
718 قابل جوش است, اما جوشکاری ریزساختار سخت شدن سن را تغییر می دهد; محلول های پس از جوش و درمان های پیری معمولا برای بحرانی مورد نیاز است, اجزای با استحکام بالا.
در شرایط پیر 718 ماشینکاری نسبتا سخت است; تولیدکنندگان اغلب آن را با محلول تصفیه شده برای ساخت عرضه می کنند و پس از ماشینکاری نهایی کهنه می کنند. - برنامه های معمولی (گویا): دیسک ها و شفت های توربین, بست و پیچ و مهره با استحکام بالا, ساختار موتور موشک, اجزای بخش داغ که به استحکام و چقرمگی نیاز دارند.
4. این چه Impinel است 625?
ناله 625 (ما N06625) یک نیکل بالا است, مولیبدن بالا, آلیاژ تثبیت شده با نیوبیم فرموله شده برای مقاومت در برابر خوردگی استثنایی و پایداری حرارتی.
برخلاف 718, 625 عملکرد خود را عمدتاً از طریق به دست می آورد تقویت محلول جامد (محتوای Ni بالا با افزودن Mo/Nb) به جای مسیر سخت شدن بارش.
این آلیاژ به دلیل مقاومت در برابر سوراخ شدن مشهور است, خوردگی شکاف و ترک خوردگی تنشی کلرید; همچنین جوشکاری و ساخت آن آسان است, که آن را به یک اسب کار در فرآوری شیمیایی تبدیل کرده است, محیط های زیر دریا و هسته ای.
ویژگی های کلیدی
- مقاومت در برابر خوردگی برجسته.
نیکل بالا + مس + شیمی Nb مقاومت عالی به گودال, خوردگی شکاف و کلرید SCC, و عملکرد قوی در بسیاری از اسیدهای احیا کننده و اکسید کننده و محیط های آب دریا.
این باعث می شود 625 یک انتخاب پیش فرض که در آن خوردگی خطر شکست را به همراه دارد. - پایداری محلول جامد & مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا.
ماتریس آستنیتی پایدار در برابر تغییرات فاز و شکنندگی بین فلزات در محدوده دمایی وسیع مقاومت می کند..
625 اغلب مشخص می شود که کجا پایداری شیمیایی یا مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا لازم است (تا دمای 900 درجه سانتیگراد در برخی از محیط های اکسیداسیون سرویس دهید,
اگرچه تحمل بار طولانی مدت (خزیدن) توانایی کمتر از 718 در باند 400-700 درجه سانتیگراد). - جوش پذیری و تعمیر پذیری عالی.
625 نسبت به جوشکاری ذوبی بخشنده است و به طور معمول نیازی به پیری پس از جوش ندارد برای بازیابی خواص, ساده سازی ساخت و تعمیرات میدانی.
معمولاً به عنوان پرکننده جوش یا برای کاربردهای روکش یا روکش زمانی که مقاومت در برابر خوردگی بر روی یک بستر ساختاری متفاوت مورد نیاز است استفاده می شود.. - شکل پذیری و چقرمگی خوب.
در شرایط آنیل شده 625 به طور معمول نمایش می دهد کشیدگی ~30% و سختی متوسط (≤~240 HB), تسهیل شکل دهی و ماشین کاری در مقایسه با سخت شده 718. - عوامل شکل & فرم های عرضه.
به راحتی در بشقاب موجود است, لوله, نوار, لوله, مواد مصرفی جوش و قالب های ریخته گری; به طور گسترده برای روکش و پوشش های مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود. - برنامه های معمولی (گویا): دریچه ها و اتصالات زیر دریا, مبدل های حرارتی فرآیند شیمیایی و لوله کشی, اجزای هسته ای, اجزای اگزوز و روکش برای قطعات حساس به خوردگی.
5. شیمی & متالورژی - چه چیزی باعث می شود هر آلیاژ تیک دار شود
این بخش موارد عملی را ارائه می دهد, شیمی در سطح مهندسی برای ناله 718 وت ناله 625, و توضیح می دهد که چگونه عناصر خاص و برهمکنش آنها ریزساختارها و خواص مشخصه آلیاژها را ایجاد می کند.
اعداد هستند محدوده ترکیبی معمولی بر اساس درصد وزنی توسط طراحان و مهندسان تدارکات استفاده می شود; همیشه با تجزیه و تحلیل شیمیایی تایید شده تامین کننده برای دسته ای که خریداری می کنید تأیید کنید.
ناله 718 (N07718 ایالات متحده) - پنجره مشخصات معمولی
| عنصر | دامنه معمولی (وزنی ٪) | یادداشت ها |
| در | 50.0 - 55.0 | عنصر اصلی ماتریس (ماتریس آستنیتی). |
| کلوچه | 17.0 - 21.0 | اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی; ماتریس را تثبیت می کند. |
| با | بال. (± 17 - 21 معمولی) | عنصر تعادل; متغیر. |
| NB + روکش | 4.75 - 5.50 | عنصر تقویت کننده اولیه (تشکیل c″). |
مس |
2.80 - 3.30 | تقویت کننده محلول جامد; به مقاومت در برابر خوردگی کمک می کند. |
| از | 0.65 - 1.15 | به γ' و شیمی کاربید کمک می کند; با ال. |
| با هم | 0.20 - 0.80 | ج سابق; به استحکام در دمای بالا کمک می کند. |
| جف | ~0.03 - 0.08 | کاربید تشکیل دهنده - برای محدود کردن کاربیدهای مرز دانه کنترل می شود. |
منگنه |
رده 0.35 | ناخالصی / آلیاژ جزئی. |
| وت | رده 0.35 | ناخالصی / باقیمانده اکسید کننده. |
| حرف, پ | ردیابی (خیلی کم) | برای جلوگیری از شکنندگی حداقل نگه داشته شود. |
| شرح, Zr (اثر) | سطوح ppm بسیار کوچک | اضافات ردیابی کنترل شده (B ~0.003-0.01٪) ممکن است برای بهبود خواص خزش/ مرز دانه وجود داشته باشد. |
ناله 625 (N06625 ایالات متحده) - پنجره مشخصات معمولی
| عنصر | دامنه معمولی (وزنی ٪) | یادداشت ها |
| در | ≥ 58.0 (تعادل) | عنصر ماتریس غالب (آستنیت با نیکل بالا). |
| کلوچه | 20.0 - 23.0 | مقاومت در برابر خوردگی/اکسیداسیون. |
| مس | 8.0 - 10.0 | سهم عمده ای در مقاومت حفره ای/شکافی و تقویت محلول جامد. |
| NB + روکش | 3.15 - 4.15 | Nb کاربیدها را تثبیت می کند و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد. |
با |
≈ ≤ 5.0 | عنصر تعادل جزئی. |
| جف | رده 0.10 | پایین نگه داشته شد; کاربیدهای کنترل شده. |
| منگنه, وت | رده 0.5 هر یک | اجزای جزئی (اکسید زدایی و باقیمانده های فرآیند). |
| حرف | به طور معمول بسیار پایین است (کنترل شده) | نیتروژن ممکن است برای بهبود مقاومت در برابر استحکام/حفره در برخی زیرگریدها کنترل شود. |
| حرف, پ | ردیابی (خیلی کم) | برای جلوگیری از شکنندگی/تفکیک به حداقل رسیده است. |
6. ساختار & مکانیسم های تقویت
- 718: آلیاژ سخت کننده سن. فاز اصلی سخت شدن Ni3Nb ناپایدار است (ج), با مشارکت Ni3(با هم,از) (ج).
درمان محلول مناسب + پیری باعث ایجاد جریمه می شود, توزیع متراکم رسوب که نابجایی ها را پین می کند و استحکام تسلیم/کششی و مقاومت در برابر خزش را ایجاد می کند..
کنترل فاز δ (اورتورومبیک Ni3Nb) و کاربیدها اهمیت دارند زیرا δ درشت یا کاربیدها چقرمگی و شکل پذیری را کاهش می دهند. - 625: محلول جامد با مقداری سفارش کوتاه برد از Nb و Mo تقویت شد; این را انجام می دهد نه بر یک چرخه بارش-سخت شدن تکیه کنید.
ریزساختار آستنیتی پایدار است (مکعب صورت محور) ماتریس با محتوای نیکل بالا که در برابر تبدیل فاز مقاومت می کند و چقرمگی و شکل پذیری را حتی پس از جوشکاری یا در دماهای بالا حفظ می کند..
این پایداری همچنین به جلوگیری از مراحل ترد شدن در بسیاری از محیط‌ها کمک می‌کند.
7. خصوصیات مکانیکی: ناله 718 در مقابل اینکونل 625
(نماینده, مقادیر اسمی - همیشه برای شکل دقیق محصول و خلق و خوی خود، با گواهی کارخانه/تامین کننده تأیید کنید.)
| دارایی | ناله 718 (محلول درمان شد & سالخورده) | ناله 625 (ساکت شده / معمولی) |
| ما | N07718 | N06625 |
| تراکم (g · cm⁻³) | ~ 8.19. | 8.44 ~. |
| استحکام کششی (RM) | ≥ ~ 1200-1380 مگاپاسکال معمولی (سالخورده). | ~690-930 مگاپاسکال (ساکت شده, وابسته به محصول). |
| قدرت عملکرد (0.2% جبران کردن) | ≥ ~ 1030 مگاپاسکال (سالخورده) معمولی. | ~ 275-520 مگاپاسکال (ساکت شده, محدوده به محصول/فرم بستگی دارد). |
کشیدگی |
≥ ~ 12٪ (سالخورده; وابسته به شرایط). | 30 ٪ (معمولی آنیل شده). |
| سختی | ≈ 330-380 HB (با گرما). | ≈ ≤240 HB (ساکت شده). |
| دمای معمولی با استفاده بالا (ساختاری) | عالی تا 650-700 درجه سانتیگراد برای خدمات تحمل بار. | برای مقاومت در برابر اکسیداسیون / خوردگی در خدمات داغتر/اکسید کننده تا ~ 900 درجه سانتیگراد استفاده می شود, اما قدرت خزش کمتر از 718 در دماهای متوسط. |
تفسیر:
718 در شرایط عملیات حرارتی به طور قابل توجهی قوی تر است (تسلیم و استحکام کششی بالاتر), در هر صورت 625 شکل پذیری و عملکرد خوردگی بهتری را با استحکام مناسب در حالت آنیل ارائه می دهد.
8. مقایسه عملکرد دمای بالا
عملکرد دمای بالا یک معیار ترکیبی است: مقاومت در برابر اکسیداسیون, ثبات فاز, کوتاه- و قدرت طولانی مدت (خزش و پاره شدن), خستگی حرارتی, و ثبات ابعادی تحت چرخه حرارتی تمام مواد.
| جنبه | ناله 718 | ناله 625 |
| پنجره دمای طراحی/سازه | بهترین کاربرد ساختاری ≈ 200-650/700 درجه سانتی گراد (استحکام سخت شده در برابر بارش و مقاومت در برابر خزش). | پایداری محلول جامد تا دماهای بالاتر (~800-980 درجه سانتیگراد) برای خدمات خوردگی/اکسیداسیون, اما قدرت خزش کمتر نسبت به 718 در محدوده 400 تا 700 درجه سانتیگراد. |
| قدرت خزش/پارگی | برتر در محدوده 400-700 درجه سانتیگراد به دلیل رسوبات γ″/γ'; مقاومت درازمدت خزش ثابت شده در صورت عملیات حرارتی صحیح. | معتاد; برای برخی از کاربردهای با T بالا خوب است، اما مقاومت خزشی پایین‌تر در برابر تنش بالا 718. |
| ثبات حرارتی / ثبات فاز | به عملیات حرارتی کنترل شده نیاز دارد; قرار گرفتن در معرض بیش از حد در نزدیکی محدوده تشکیل δ (~650-980 درجه سانتیگراد) می تواند فازهای δ/Laves را رسوب دهد که چقرمگی را کاهش می دهد. | ریزساختار از نظر حرارتی پایدارتر است (بدون بارش γ″ برای حل کردن); نسبت به چرخه های معمولی جوشکاری/حرارتی حساسیت کمتری دارد. |
مقاومت در برابر اکسیداسیون |
خوب (ایجاد کروم), اما در شرایط اکسیداسیون شدید در مقابل برخی از آلیاژهای Ni/Mo بیشتر محدود شده است. | عالی, به ویژه در اتمسفرهای اکسید کننده یا سولفید کننده به دلیل Ni+Mo بالا و تشکیل مقیاس پایدار. |
| خستگی حرارتی (دوچرخه سواری) | زمانی خوب است که طراحی دما را در محدوده پایدار در برابر رسوب نگه می دارد; مقاومت در برابر خستگی از استحکام بالا سود می برد. | مقاومت خوب در برابر چرخه حرارتی از دیدگاه اکسیداسیون / پوسته پوسته شدن مقیاس; عملکرد خستگی استرس کمتر تحت بار مکانیکی بالا. |
| پیامد مهندسی معمولی | از کجا استفاده کنید عمر مکانیکی (خزیدن, خستگی, پارگی) طراحی را کنترل می کند. | از کجا استفاده کنید ثبات محیطی (خوردگی/اکسیداسیون در T بالا) و طراحی کنترل جوش پذیری. |
9. مقایسه عملیات حرارتی
عملیات حرارتی مهمترین مرحله پردازش است 718 و یک گام نسبتا ساده برای 625.
چرخه های انتخاب شده ریزساختار را تعریف می کنند, رفتار مکانیکی, و ثبات بلند مدت.
ناله 718 (بارش بار)
- درمان راه حل: حل کردن اتم های نامطلوب Laves/δ و املاح - محدوده معمولی 980-1020 درجه سانتی گراد (استفاده از برخی مشخصات 1,030 درجه سانتیگراد), نگه دارید تا شیمی برابر شود, سپس آب را خاموش کنید.
این یک ماتریس γ همگن با املاح در محلول جامد تولید می کند. - پیری (دو مرحله ای, رویه تجاری رایج): اول پیری در ~720-740 درجه سانتیگراد برای چند ساعت, خنک کننده کنترل شده به ~620-650 درجه سانتیگراد با نگه داشتن بیشتر, سپس هوا خنک شود تا محیط.
این دنباله تولید می کند ج (نهن) رسوبات غالب و مقداری γ'.
بسیاری از OEM ها از استاندارد "718 aging" استفاده می کنند 720 ° C × 8 h → سرد به 620 ° C × 8 h → هوا خنک (زمان/دم بر اساس مشخصات و ضخامت بخش متفاوت است). - حساسیت ها: راه حل نادرست, نرخ خاموشی ناکافی, بیش از- یا کم پیری رسوبات درشت تولید می کند, فاز δ یا Laves که باعث کاهش چقرمگی و عمر خستگی می شود.
عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) اغلب برای مجموعه های حیاتی برای ایجاد مجدد ویژگی های اوج مورد نیاز است.
ناله 625 (آنیل راه حل / ساکت شده)
- آنیل / درمان راه حل: رایج در درمان آنیل یا محلول 625 در ≈980-1150 درجه سانتیگراد برای حل کردن هر گونه رسوب یا همگن کردن جداسازی, سپس هوا خنک است; به طور کلی آلیاژ نیازی به پیری ندارد برای بدست آوردن قدرت.
- حساسیت ها: 625 نسبت به جوشکاری و تورهای حرارتی متحمل است; اجتناب از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در محدوده هایی که ممکن است در صورت وجود آلیاژهای غیرعادی باعث ایجاد مواد بین فلزی مضر شود..
برای خزش بهبود یافته یا ریزساختارهای خاص, زیر درجه های تخصصی یا پردازش ممکن است مشخص شود.
10. خوردگی, اکسیداسیون, و مقاومت محیطی
- ناله 625: مقاومت برجسته به گودال, خوردگی شکاف و ترک خوردگی ناشی از تنش ناشی از کلرید به لطف نیکل بالا + سطوح Mo و Nb.
در برابر طیف وسیعی از اسیدهای کاهنده و اکسید کننده مقاومت می کند, آب دریا و بسیاری از رسانه های تهاجمی - به همین دلیل است که در پردازش شیمیایی رایج است, کاربردهای زیر دریا و هسته ای. - ناله 718: مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون عمومی خوب است (سطوح Cr/Ni خوب) اما نه به اندازه ذاتا مقاوم به حفره یا کلرید SCC به عنوان 625. 718 اغلب در جاهایی که قرار گرفتن در معرض خوردگی متوسط است اما عملکرد مکانیکی غالب است استفاده می شود.
اگر 718 باید در شرایط خورنده شدید استفاده شود, اقدامات حفاظتی (پوشش, جزئیات طراحی) یا آلیاژهای جایگزین (625, 625 روکش دار, یا آلیاژهای با مولیبدن بالاتر) در نظر گرفته می شوند.
11. ساختگی, جوش, و قابلیت ساخت
رفتار ساخت منجر به تولید می شود, قابلیت تعمیر, و هزینه. در زیر عملی است, یادداشت های با ارزش بالا.
جوش & پیوستن
ناله 625
- قابلیت جوشکاری عالی. نسبت به فرآیندهای رایج جوشکاری ذوبی متحمل است (gtaw / چرخش, GMAW/MIG, لقمه).
- فلز پرکننده: معمولاً با پرکننده های Ni-Cr-Mo منطبق جوش داده می شود (به عنوان مثال, مواد مصرفی تجاری از نوع ERNiCrMo) برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی.
- بدون پیری اجباری: جوش ها به طور کلی انجام می دهند نه برای بازیابی خوردگی یا چقرمگی به پیری پس از جوش نیاز دارند; چقرمگی و شکل پذیری بالا باقی می ماند.
- استفاده متداول به عنوان پرکننده/پوشش: به دلیل این تحمل جوش, 625 به طور گسترده به عنوان روکش یا روکش جوش برای محافظت از بسترها استفاده می شود.
ناله 718
- قابل جوش ولی حساس. جوشکاری توزیع رسوب را مختل می کند; عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) یا حداقل یک چرخه پیری مناسب اغلب برای بازیابی خواص مکانیکی قطعات حیاتی مورد نیاز است.
- فلز پرکننده: از پرکننده های مشابه Ni-Cr-Fe-Nb که برای فرموله شده اند استفاده کنید 718 برای به حداقل رساندن اثرات رقیق سازی.
- DO کنترل کنید: منطقه متاثر از گرما می تواند δ/Laves یا رسوبات درشت تشکیل دهد - دمای بین گذر را کنترل کنید و از WPS/PQR واجد شرایط استفاده کنید..
- پیچیدگی تعمیر: تعمیرات میدانی امکان پذیر است اما در صورت نیاز به بازیابی استحکام باید با قابلیت PWHT برنامه ریزی شود.
ماشینکاری و شکل دهی
- قابلیت تغییر: ماشین کاری هر دو سخت تر از فولادهای کربنی است; 718 در شرایط پیر/سخت شده به طور قابل توجهی سخت تر است.
تمرین معمولی این است که ماشین 718 در درمان با محلول (نرم) وضعیت, سپس پیری نهایی را انجام دهید. 625 (ساکت شده) ماشین ها و فرم ها با سهولت بیشتری انجام می شود.
از ابزار با کارایی بالا استفاده کنید, سرعت برش کم, و خنک کننده سیل برای به حداقل رساندن سخت شدن کار و سایش ابزار. - تشکیل دهنده: 625 شکل پذیری عالی را برای عملیات شکل دهی ارائه می دهد; 718 باید قبل از پیری در شرایط نرم شکل بگیرد. کار سرد 718 پس از پیری می تواند باعث ترک خوردن شود.
تولید افزودنی (من) & متالورژی پودر
- مناسب بودن AM: هر دو آلیاژ به طور گسترده در همجوشی بستر لیزر-پودر استفاده می شوند (LPBF) و رسوب انرژی هدایت شده (کبود شدن) فرایندها.
-
- 718: به طور گسترده در AM برای هوافضا استفاده می شود; نیاز به کنترل دقیق تاریخچه حرارتی و راه حل پس از ساخت + پیری و اغلب HIP برای حذف تخلخل و ایجاد استحکام کامل.
- 625: در AM برای اجزای پیچیده مقاوم در برابر خوردگی محبوب است; من 625 اغلب به HIP / محلول سازی برای بهترین شکل پذیری و بسته شدن نقص نیاز دارد، اما بدون پیری بارشی.
- AM خطر می کند: تخلخل, ناهمسانگردی و تنش پسماند - HIP را مشخص کنید, عملیات حرارتی و NDT برای قطعات حیاتی.
12. هزینه, در دسترس بودن و استانداردها
- هزینه مواد: با قیمت نیکل و مولیبدن در بازار متفاوت است. در برخی بازارها اینکونل 625 (Ni بالاتر & مس) می تواند گران تر از هر کیلوگرم باشد 718,
اما کل هزینه چرخه عمر (از جمله تعمیر و نگهداری و تعویض) اغلب به نفع 625 زمانی که محیط های خورنده عمر قطعه را کوتاه می کنند.
قیمت گذاری فعلی کالا و زمان عرضه کننده را بررسی کنید. - در دسترس بودن & مشخصات: هر دو آلیاژ استاندارد شده و به طور گسترده در میله ها موجود هستند, قذ, بشقاب, فرم های پرکننده لوله و جوش.
مراجع معمولی: N07718 ایالات متحده (718) و UNS N06625 (625) و مشخصات محصول ASTM/ASME - استاندارد محصول خاص مورد نیاز برای تهیه را تأیید کنید.
13. برنامه های Inconel 718 در مقابل اینکونل 625
هر دو ناله 718 وت ناله 625 به طور گسترده در صنایع مهندسی با عملکرد بالا استفاده می شود.
هوافضا و هوانوردی
- دیسک های توربین گاز و روتورهای کمپرسور (ناله 718)
- محورهای توربین, بست های با استحکام بالا, و پیچ و مهره (ناله 718)
- سیستم های اگزوز موتور هواپیما و اجزای معکوس تراست (ناله 625)
- آسترها و مجرای احتراق در معرض اکسیداسیون و چرخه حرارتی قرار دارند (ناله 625)
روغن & مهندسی گاز و زیر دریا
- اجزای سرچاهی فشار بالا و ابزارهای چاه (ناله 718)
- بست های زیر دریا و اتصالات ساختاری تحت بارهای زیاد (ناله 718)
- خطوط لوله زیر دریا, رایزرهای انعطاف پذیر, و روکش فلزی برای تجهیزات دریایی (ناله 625)
- سیستم های تزریق آب دریا, شیرهای زیرزمینی, و منیفولدها (ناله 625)
نیروگاه (توربین گازی و هسته ای)
- اجزای روتور توربین گاز و پیچ و مهره های با دمای بالا (ناله 718)
- بست های توربین بخار و تکیه گاه های ساختاری (ناله 718)
- لوله مبدل حرارتی, سر و صدا, و درزهای انبساط (ناله 625)
- لوله کشی و اجزای ساختاری سیستم خنک کننده راکتور هسته ای (ناله 625)
فرآوری شیمیایی و صنعت پتروشیمی
- قطعات داخلی راکتور و اتصال دهنده های با استحکام بالا در معرض چرخه حرارتی قرار دارند (ناله 718)
- اجزای مخازن تحت فشار که به قابلیت اطمینان ساختاری نیاز دارند (ناله 718)
- تجهیزات انتقال اسید, پمپ, و دریچه ها (ناله 625)
- لوله های مبدل حرارتی و لوله های فرآیند شیمیایی (ناله 625)
زیرساخت های دریایی و فراساحلی
- اتصال دهنده ها و اتصالات دریایی با استحکام بالا (ناله 718)
- سخت افزار ساختاری زیر دریا در معرض بارهای چرخه ای (ناله 718)
- اجزای در معرض آب دریا مانند شفت پمپ و عناصر پروانه (ناله 625)
- سیستم های لوله کشی پلت فرم دریایی و روکش های مقاوم در برابر خوردگی (ناله 625)
خودرو و ورزش های موتوری با عملکرد بالا
- چرخ های توربوشارژر و بست های اگزوز با استحکام بالا (ناله 718)
- اجزای سوپاپ موتور مسابقه ای و سخت افزار ساختاری اگزوز (ناله 718)
- سیستم های اگزوز و اجزای محافظ حرارتی (ناله 625)
- لوله کشی و منیفولد با دمای بالا (ناله 625)
ساخت افزودنی و مهندسی پیشرفته
- قطعات ساختاری پیچیده هوافضا تولید شده توسط تولید افزودنی (ناله 718)
- ساختارهای شبکه ای با مقاومت بالا و اجزای توربین (ناله 718)
- اجزای AM مقاوم در برابر خوردگی برای تجهیزات پردازش شیمیایی (ناله 625)
- اجزای مبدل حرارتی و مسیر جریان سفارشی (ناله 625)
14. ناله 718 در مقابل اینکونل 625 - تفاوت های کلیدی
یادداشت ها: مقادیر معرف محدوده های مهندسی از برگه های معمول تامین کننده و مراجع مهندسی هستند.
همیشه ترکیب دقیق را تأیید کنید, داده های مکانیکی و برنامه های عملیات حرارتی از MTR تامین کننده و مشخصات قابل اجرا قبل از طراحی یا خرید نهایی.
| موضوع | ناله 718 | ناله 625 |
| هدف طراحی اولیه | عالی قدرت ساختاری, خزیدن & مقاومت در برابر خستگی در باند ~ 200-700 درجه سانتیگراد (آلیاژ سخت شدن بارش). | خوردگی / مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری محیطی در دمای بالا; حل جامد تقویت شد. |
| ما | N07718 ایالات متحده | N06625 ایالات متحده |
| مکانیسم تقویت | سخت شدن | تقویت جامد |
| قدرت کششی معمولی (RM) | 1200-1380 مگاپاسکال (اوج پیری; وابسته به محصول). | ~690-930 مگاپاسکال (ساکت شده; وابسته به محصول). |
| قدرت تسلیم معمولی (0.2% جبران کردن) | ~ 1000-1100 مگاپاسکال (سالخورده). | ~ 275-520 مگاپاسکال (ساکت شده; طیف گسترده ای بر اساس محصول). |
| سختی (HB معمولی) | ~330–380 HB (پیر/سخت شده). | ≤ ~ 240 HB (ساکت شده). |
تراکم |
~8.19 g · cm⁻³ | ~8.40-8.44 گرم · سانتی متر³ |
| دمای ساختاری مفید | بهترین خدمات ساختاری/چرخه ای تا ~650-700 درجه سانتیگراد. | پایداری محیطی خوب / مقاومت در برابر اکسیداسیون دماهای بالاتر (~800-980 درجه سانتیگراد), اما قدرت خزش در تنش زیاد کمتر است. |
| خزیدن / عملکرد پارگی | برتر در محدوده 400 تا 700 درجه سانتیگراد (برای مقاومت در برابر خزش طراحی شده است). | معتاد; برای پایداری در برابر خوردگی/اکسیداسیون خوب عمل می کند، اما قدرت خزش پایینی در مقابل 718 در T متوسط. |
| گودال / شکاف / مقاومت کلرید | ژنرال خوب مقاومت در برابر خوردگی اما مقاومت کمتری دارد به حفره/SCC در مقابل آلیاژهای با مولیبدن زیاد. | عالی مقاومت در برابر حفره/شکاف و کلرید SCC (بالا مو + در + NB). |
مقاومت در برابر اکسیداسیون |
خوب (تشکیل کروم), اما در خشن‌ترین اتمسفرهای اکسیدکننده/سولفیدکننده در مقابل مقاوم‌تر است 625. | مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و سولفیداسیون در بسیاری از جوهای تهاجمی. |
| قابلیت جوشکاری / ترمیم کردن | قابل جوش اما حساس - جوشکاری رسوب را مختل می کند; PWHT و پیری کنترل شده اغلب برای قطعات حیاتی مورد نیاز است. | قابلیت جوشکاری عالی; پس از جوشکاری چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی را حفظ می کند; اغلب به عنوان پرکننده / روکش استفاده می شود. |
| ساختگی / قابلیت تغییر | مشکل در شرایط پیری; به طور معمول ماشین کاری شده در محلول تیمار شده (نرم) وضعیت سپس پیر شد. | شکل پذیرتر و شکل دهی/ماشین کاری آسان تر در شرایط آنیل شده; مناسب برای تعمیرات میدانی. |
الزامات عملیات حرارتی |
انتقادی: درمان راه حل + پیری کنترل شده (پیری دو مرحله ای) توسعه γ″/γ′. | به طور معمول از آنیل/محلول استفاده می شود; پیری بدون بارش مورد نیاز برای خواص خدماتی. |
| صنایع معمولی / اجزای | قطعات چرخان هوافضا, دیسک های توربین, بست های با استحکام بالا, اجزای موشک, شفت های پر بار. | تجهیزات فرآیند شیمیایی, دریچه های زیر دریا / منیفولد, لوله مبدل حرارتی, روکش / روکش, اجزای هسته ای. |
| مزایا | استحکام تسلیم/کششی بسیار بالا; خستگی و عمر خزش عالی در محدوده T مورد نظر. | مقاومت فوق العاده در برابر خوردگی / سوراخ شدن; جوش / تعمیر آسان; پایداری حرارتی/اکسیداسیون. |
محدودیت ها |
در برابر محیط های تهاجمی کلرید مقاومت کمتری دارد; ساخت نیاز به عملیات حرارتی دقیق دارد; سختی ماشینکاری بالاتر در حالت قدیمی. | استحکام ساختاری اوج کمتر و عمر خزشی در دماهای متوسط در مقابل 718; هزینه مواد خام تا حدودی بالاتر به دلیل محتوای Ni/Mo. |
| چه زمانی انتخاب شود | کی عمر مکانیکی (خزیدن, خستگی, استرس-پارگی) حالت شکست کنترلی است. | کی حمله محیطی (سوراخ کردن / شکاف / SCC, اکسیداسیون) یا ساخت/جوش پذیری در حال کنترل است. |
| استراتژی ترکیبی | اغلب با 625 روکش / درج هایی که در معرض خوردگی وجود دارد اما 718 از نظر ساختاری مورد نیاز است. | اغلب به عنوان روکش یا پرکننده روی بسترهای ساختاری استفاده می شود (از جمله 718 هسته) برای محافظت در برابر خوردگی. |
15. نتیجه گیری
پاسخ کوتاه: هیچ آلیاژی "بهتر" وجود ندارد - ناله 718 و 625 در مشکلات مختلف عالی باشید.
انتخاب کردن 718 زمانی که زندگی مکانیکی (قدرت, خستگی و خزش) محرک طراحی غالب است; انتخاب کردن 625 زمانی که مقاومت محیطی (سوراخ کردن / شکاف / SCC, اکسیداسیون) و ساخت/جوش پذیری غالب هستند.
جایی که هر دو خواسته وجود دارد, از محلول هیبریدی استفاده کنید (به عنوان مثال, 718 هسته ساختاری + 625 روکش / درج) یا آلیاژهای جایگزین مهندسی شده برای نیاز ترکیبی را ارزیابی کنید.
متداول
کدام آلیاژ برای دیسک های توربین و بست های با فشار زیاد بهتر است?
ناله 718. بارش-سخت شدن آن (c″/c′) ریزساختار عملکرد بسیار بالاتری را ارائه می دهد, عملکرد کششی و خزش / خستگی در باند ~ 200-700 درجه سانتیگراد.
کدام آلیاژ را برای دریچه های زیر دریا و سرویس آب دریا انتخاب کنم?
ناله 625. نیکل بالا + مس + شیمی Nb مقاومت بسیار خوبی در برابر سوراخ شدن ایجاد می کند, خوردگی شکاف و SCC کلرید در محیط های آب دریا.
آیا می توانم اینکونل را جوش دهم؟ 718 بدون عملیات حرارتی پس از جوشکاری?
شما قوطی آن را جوش دهید, اما برای کاربردهای با مقاومت بالا جوشکاری مزاحم می شود وضعیت بارش.
برای اجزای حیاتی, PWHT کنترل شده (راه حل + پیری) اغلب برای بازیابی ویژگی های مشخص شده مورد نیاز است.
کدام آلیاژ در برابر ترک خوردگی تنشی بهتر مقاومت می کند?
625 به طور کلی مقاومت بهتری نسبت به SCC ناشی از کلرید نشان می دهد 718.
هر چند, مقاومت SCC به دما بستگی دارد, استرس, وضعیت سطح و محیط - آزمایش برای خدمات مهم توصیه می شود.
یک رویکرد ترکیبی است (718 هسته + 625 پوشیده شده) عملی?
بله - یک راه حل مهندسی رایج: استفاده کنید 718 برای سازه باربر و 625 روکش / روکش یا درج برای محافظت از سطوح در معرض حمله خورنده.
از سازگاری متالورژیکی و روش های جوشکاری/روکش کاری واجد شرایط اطمینان حاصل کنید.
کدام آلیاژ برای تولید مواد افزودنی بهتر است (من)?
هر دو در AM استفاده می شوند. 718 برای قطعات AM هوافضا با استحکام بالا رایج است اما نیاز به راه حل دقیق پس از ساخت دارد + پیری (و اغلب HIP).
625 برای قطعات AM مقاوم در برابر خوردگی محبوب است و معمولاً برای چگالی کامل نیاز به HIP / محلول‌سازی دارد اما پیری ندارد..
