
إنكونيل 713 سي عبارة عن سبيكة فائقة مصبوبة بقاعدة من النيكل والكروم قابلة للتصلب بالترسيب تم تطويرها لتطبيقات درجات الحرارة العالية حيث تكون القوة ومقاومة الزحف ومقاومة الأكسدة والثبات الحراري أمرًا بالغ الأهمية. على عكس العديد من سبائك النيكل المطاوع، تُعرف السبائك 713C في المقام الأول باسم أ سبائك فائقة تعتمد على النيكل المصبوب, مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لمكونات التوربينات المعقدة والأجزاء الأخرى ذات الشكل القريب من الشبكة.
يشرح هذا الدليل التركيب الكيميائي لـ Inconel 713C، الخواص الميكانيكية، الأداء في درجات الحرارة العالية، البنية المجهرية، خصائص الصب، التطبيقات، واعتبارات اختيار المواد لمساعدة المهندسين على تحديد ما إذا كان الموديل 713C مناسبًا لمكون معين عالي الحرارة.
إنكونيل 713 سي ، يشار إليها عادة باسم سبيكة 713C أو في 713 ج ، عبارة عن سبيكة فائقة قابلة للتصلب تعتمد على النيكل والكروم، وهي مصممة في المقام الأول لمكونات الصب ذات درجات الحرارة العالية. يتم تعيينه أيضًا على أنه أونس رقم 07713 ويتوافق مع AMS 5391. المعادل الصيني المحلي هو K418 (المعروف أيضًا باسم K18)، وهو عبارة عن سبيكة فائقة مصبوبة بحبيبات متساوية المحاور وخالية من الكوبالت.
يأتي أدائها من مزيج من مصفوفة أساسها النيكل، والكروم لمقاومة الأكسدة، والموليبدينوم لتقوية المحاليل الصلبة، والألومنيوم والتيتانيوم لتشكيل التقوية. γ ′ (جاما برايم) مرحلة.
وفقًا للبيانات الفنية لمعهد النيكل، تمتلك سبيكة 713C خصائص قوة ممتازة تصل إلى تقريبًا 1800 درجة فهرنهايت (980 درجة مئوية) ، إلى جانب قابلية الصب الجيدة، والمقاومة الملحوظة للأكسدة والتعب الحراري، والاستقرار الهيكلي المتميز.
وبالتالي، فإن أهم ما يميز 713C ليس قوته الاسمية فحسب، بل قدرته على الحفاظ على خصائص ميكانيكية مفيدة عند تعرضه للشمس. ارتفاع درجة الحرارة، والتحميل الحراري الدوري، والأكسدة، والإجهاد الميكانيكي المستمر .
تمت موازنة التركيب الكيميائي لـ Inconel 713C بعناية لتوفير قوة عند درجات الحرارة العالية مع الحفاظ على خصائص الصب المناسبة. يوضح الجدول أدناه التركيبة الاسمية والنطاق المحدد بواسطة AMS 5391.
| عنصر | الاسمية (بالوزن٪) | النطاق (AMS 5391) (بالوزن%) | الوظيفة الأساسية |
|---|---|---|---|
| النيكل (ني) | توازن | ~74–79 | مصفوفة |
| الكروم (الكروم) | 12.50 | 12.00–14.00 | الأكسدة ومقاومة التآكل |
| الموليبدينوم (مو) | 4.20 | 3.80–5.20 | تقوية المحاليل الصلبة |
| كولومبيوم + التنتالوم (Nb+Ta) | 2.20 | 1.80–2.80 | تعزيز وتشكيل كربيد |
| الألومنيوم (آل) | 6.10 | 5.50–6.50 | γ′ تقوية الهطول |
| التيتانيوم (تي) | 0.80 | 0.50–1.00 | γ′ تقوية الهطول |
| الكربون (ج) | 0.12 | 0.08–0.20 | تشكيل كربيد |
| البورون (ب) | 0.012 | 0.005–0.015 | تعزيز حدود الحبوب |
| الزركونيوم (Zr) | 0.10 | 0.05–0.15 | تعزيز حدود الحبوب |
| الحديد (الحديد) | كمبيوتر محمول | 2.50 كحد أقصى | المتبقية التي تسيطر عليها |
| السيليكون (سي) | كمبيوتر محمول | 0.50 كحد أقصى | — |
| المنغنيز (من) | كمبيوتر محمول | 0.25 كحد أقصى | — |
الألومنيوم والتيتانيوم لهما أهمية خاصة لأنهما يعززان تكوين γ′ يترسب (ني 3(Al، Ti)))، والتي تعد مصدرًا رئيسيًا لقوة درجات الحرارة العالية في السبائك الفائقة القائمة على النيكل. توفر المرحلة γ تقوية لهطول الأمطار وتساعد السبائك على مقاومة التشوه عند درجات حرارة مرتفعة.
يعد هذا التصميم ذو البنية المجهرية أحد الأسباب الأساسية التي تجعل أداء 713C مختلفًا عن السبائك المعززة بالمحلول الصلب مثل Inconel 625.
يرتبط أداء Inconel 713C في درجات الحرارة المرتفعة ارتباطًا وثيقًا ببنيته المجهرية. تتكون السبيكة عمومًا من أ γ مصفوفة أساسها النيكل ، γ′ رواسب، كربيدات، ومكونات سهلة الانصهار.
يمكن فهم آلية التعزيز من خلال العديد من التأثيرات التكميلية:
يشكل الألومنيوم والتيتانيوم رواسب γ ′ القائمة على النيكل (Ni 3(آل، تي)). تعيق هذه الجسيمات حركة التفكك وتوفر تقوية كبيرة في درجات الحرارة المرتفعة. يمكن أن يتجاوز جزء حجم الطور γ 50%.
تساهم عناصر مثل الموليبدينوم في تقوية المحلول الصلب لمصفوفة النيكل.
يتحد الكربون مع العناصر المكونة للكربيد (Nb، Ti، Cr) لإنتاج أطوار كربيد مستقرة (MC، M 23C6) التي تساهم في استقرار حدود الحبوب وقوة درجات الحرارة العالية.
تعمل الإضافات الخاضعة للرقابة من البورون والزركونيوم على تحسين خصائص حدود الحبوب وتساهم في الاستقرار الهيكلي في درجات الحرارة العالية.
إن الجمع بين هذه الآليات يمنح Inconel 713C توازنه المميز القوة، ومقاومة الزحف، ومقاومة التعب الحراري، والاستقرار الهيكلي .
تعتمد الخصائص الفعلية للسبائك 713C على عوامل مثل طريقة الصب، والمعالجة الحرارية، ودرجة حرارة الاختبار، واتجاه العينة، والمواصفات المعمول بها. يجب على المهندسين استخدام بيانات الاختبار المعتمدة لحسابات التصميم النهائي.
| ملكية | قيمة | مصدر |
|---|---|---|
| كثافة | 7.913 جم/سم³ (0.286 رطل/بوصة³) | معهد النيكل |
| نطاق الذوبان | 1260-1288 درجة مئوية (2300-2350 درجة فهرنهايت) | معهد النيكل |
| الموصلية الحرارية (20 درجة مئوية) | ~11–13 واط/(م·ك) | مصادر مختلفة |
| السعة الحرارية النوعية (RT) | ~460 جول/(كجم·ك) |
| ملكية | الحد الأدنى من المتطلبات |
|---|---|
| 0.2% قوة الخضوع | 100000 رطل لكل بوصة مربعة (الحد الأدنى) |
| قوة الشد | 110,000 رطل لكل بوصة مربعة (الحد الأدنى) |
| استطالة (٪ في 4D) | 3% (الحد الأدنى) |
| الصلابة (HRC) | 30–42 |
المصدر: AMS 5391 كما أشارت إليه مصادر فنية متعددة.
في وحدات النظام الدولي للوحدات (SI)، تكون قيم درجة حرارة الغرفة التمثيلية تقريبية:
ونظرًا لأن القيم المنشورة تختلف بين المواصفات وظروف المعالجة، فيجب التعامل مع هذه الأرقام على أنها القيم المرجعية بدلاً من قيم التصميم العالمية .
الأداء في درجات الحرارة العالية هو السبب الرئيسي وراء اختيار المهندسين لـ Inconel 713C.
في درجات الحرارة المرتفعة، تتعرض المكونات المستخدمة في التوربينات وأنظمة الاحتراق لضغوط ميكانيكية وبيئية متزامنة، بما في ذلك إجهاد الشد المستمر، والتشوه الزحف، والتدوير الحراري، والأكسدة، والتعب الحراري، والتعرض للغاز الساخن.
تم تطوير Inconel 713C خصيصًا لمعالجة هذه الظروف. تحتفظ السبيكة بخصائص قوة مفيدة تصل إلى حوالي 1800 درجة فهرنهايت (980 درجة مئوية) .
أداء الإجهاد والتمزق: يحدد AMS 5391 متطلبات تمزق الإجهاد عند 1800 درجة فهرنهايت (982 درجة مئوية) من 22000 رطل لكل بوصة مربعة لمدة 30 دقيقة على الأقل.
في نطاق 800-1000 درجة مئوية، تُظهر السبيكة مقاومة ممتازة للزحف. على سبيل المثال، عند 870 درجة مئوية تحت ضغط 276 ميجا باسكال، يتجاوز عمر التمزق عادةً 100 ساعة.
ومع ذلك، فإن هذا لا يعني أن كل مكون من مكونات الطائرة 713C يمكن أن يعمل بشكل مستمر عند درجة حرارة 980 درجة مئوية. تعتمد درجة حرارة الخدمة الفعلية المسموح بها على مستوى الإجهاد، هندسة المكونات، الغلاف الجوي، جودة الصب، المعالجة الحرارية، ظروف التبريد، وعمر التصميم .
يجمع Inconel 713C بين قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة المفيدة.
يساهم الكروم (12-14%) في تكوين قشور وقائية غنية بأكسيد الكروم (Cr 2O3) ، في حين أن محتوى الألومنيوم المرتفع نسبيًا (5.5-6.5٪) يدعم أيضًا تكوين أكاسيد واقية غنية بالألمنيوم.
يعد هذا المزيج مهمًا بشكل خاص في بيئات توربينات الغاز حيث قد تتعرض المكونات لغازات الاحتراق الساخنة والهواء ذو درجة الحرارة المرتفعة والتدوير الحراري وملوثات الوقود والأملاح المترسبة.
أظهرت الأبحاث أن IN 713C يُظهر مقاومة جيدة للأكسدة تصل إلى 1000 درجة مئوية . وفي إحدى الدراسات المقارنة، أظهر IN 713C مقاومة أكسدة أفضل من Hastelloy X.
ومع ذلك، لا ينبغي التعامل مع Inconel 713C تلقائيًا على أنه سبيكة عالمية مقاومة للتآكل. في البيئات الكيميائية العدوانية، وخاصة البيئات شديدة التخفيض أو الحمضية، قد توفر سبيكة نيكل أخرى توازنًا أكثر ملاءمة لمقاومة التآكل والأداء الميكانيكي. لتطبيقات التوربينات التي تنطوي على التآكل الساخن الشديد، الطلاءات الواقية والضوابط البيئية قد تكون هناك حاجة أيضا.
أحد أهم الاختلافات بين Inconel 713C والعديد من سبائك النيكل المطاوع شائعة الاستخدام هو ارتباطها القوي بـ تكنولوجيا الصب .
تم تصميم 713C لتوفير أداء في درجات الحرارة العالية في المكونات ذات الأشكال الهندسية المعقدة التي قد يكون تصنيعها صعبًا أو غير اقتصادي من خلال المعالجة التقليدية المطاوع.
وتشمل مزايا الصب:
يمكن استخدام ذوبان الفراغ والصب الفراغي لتحقيق خصائص أكثر اتساقًا لدرجات الحرارة العالية. وتشير وثائق معهد النيكل على وجه التحديد إلى أنه مع ظهور تكنولوجيا التفريغ المحسنة، يمكن تحقيق مستوى متزايد من خصائص درجات الحرارة العالية باستمرار عن طريق ذوبان الفراغ السبيكة الرئيسية وإعادة صهرها وصبها تحت الفراغ.
ومن ثم، تعد جودة الصب جزءًا مهمًا من أداء مكونات الموديل 713C. يمكن لعوامل مثل المسامية، والشوائب، وبنية الحبوب، والفصل، وحالة المعالجة الحرارية أن تؤثر بشكل كبير على أداء التعب والزحف.
بالنسبة لمكونات الطيران أو توليد الطاقة المهمة، إمكانية تتبع المواد وتوثيق الجودة لا تقل أهمية عن تسمية السبائك الاسمية نفسها.
إن الجمع بين قابلية الصب وقوة درجات الحرارة العالية يجعل Inconel 713C مناسبًا بشكل خاص للتوربينات والمكونات المرتبطة بالاحتراق.
وتشمل التطبيقات النموذجية:
تعد القدرة على إنتاج أشكال هندسية مصبوبة معقدة ذات قيمة خاصة بالنسبة لمكونات التوربينات التي تحتوي على ممرات داخلية أو مقاطع ديناميكية هوائية معقدة.
يمكن أيضًا أخذ Inconel 713C في الاعتبار:
مزيج السبيكة من قوة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة، والقدرة على الصب يجعلها مناسبة للاختيار مكونات الشاحن التوربيني تعمل تحت الأحمال الحرارية والميكانيكية الشديدة. تم تطوير مسار جديد لصب استثمار الطرد المركزي الفراغي خصيصًا لتوربينات الشاحن التوربيني IN713C ذات الجدران الرقيقة.
اعتمادًا على ظروف التشغيل المحددة، يمكن أيضًا اعتبار 713C لمكونات مختارة في معدات توليد الطاقة، وأنظمة الاحتراق الصناعية، والآلات الدوارة ذات درجة الحرارة العالية، ومعدات المعالجة الحرارية.
يجب دائمًا اختيار السبيكة الصحيحة بناءً على السبيكة الفعلية درجة الحرارة، والإجهاد، والبيئة، ومتطلبات التعب، وعمر الخدمة المتوقع . اتصل بمهندسينا للحصول على توصيات المواد المخصصة.
لم يتم تصميم كل السبائك الفائقة القائمة على النيكل لنفس عملية التصنيع أو بيئة الخدمة.
| مادة | القوة الرئيسية | التركيز على التصنيع النموذجي | تطبيق نموذجي |
|---|---|---|---|
| إنكونيل 713 سي | قوة الزهر عالية الحرارة | صب | شفرات التوربينات، والدوارات، ومكونات الشاحن التوربيني |
| إنكونيل 718 | قوة عالية وقابلية تصنيع جيدة | المطاوع / مزورة | هياكل الفضاء الجوي، مهاوي، أقراص |
| إنكونيل 625 | مقاومة التآكل وقابلية اللحام | المطاوع | الكيميائية والبحرية والنفط والغاز |
| إنكونيل 738 | قوة زحف درجات الحرارة العالية | صب | شفرات التوربينات ودوارات |
النقطة الأساسية هي أن لا ينبغي اختيار 713C لمجرد أنه يتمتع بقوة شد عالية .
إذا كان المكون يتطلب هندسة صب معقدة ومقاومة زحف درجات الحرارة العالية، يمكن أن يكون 713C جذابًا للغاية. إذا كان المكون يتطلب تزويرًا أو لحامًا أو مقاومة فائقة للتآكل، فقد تكون سبيكة نيكل أخرى أكثر ملاءمة.
إنكونيل 718 على سبيل المثال، يتم تفضيله عادةً للأجزاء المحملة هيكليًا والتي تتطلب قوة عالية وصلابة جيدة وأداء موثوقًا بعد المعالجة الحرارية، بينما يتم أخذ Inconel 713C في الاعتبار عندما تصبح البيئة الحرارية أكثر شدة.
قبل تحديد Inconel 713C، يجب على المهندسين تقييم عدة عوامل.
تحديد كل من درجة حرارة التشغيل العادية ودرجة حرارة الذروة. يعتبر الموديل 713C مناسبًا للخدمة المستمرة التي تصل إلى حوالي 900 درجة مئوية ، مع القدرة على 980 درجة مئوية في ظل ظروف محددة.
ضع في اعتبارك إجهاد الشد، وإجهاد الطرد المركزي، والزحف، والتعب، والتعب الحراري، والتمزق الإجهادي.
إذا كان المكون ذو هندسة معقدة، فقد يوفر صب الاستثمار مزايا كبيرة. 713C هو غير مناسبة للمعالجة المطاوع (تزوير، المتداول).
تقييم التعرض للغازات المؤكسدة والتآكل الساخن والوقود المحتوي على الكبريت والأملاح ومنتجات الاحتراق والوسائط الكيميائية.
يجب شراء المادة النهائية وفقًا للمواصفات المناسبة، بما في ذلك التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وحالة الصب، والمعالجة الحرارية، والاختبار، والتفتيش، ومتطلبات التتبع. AMS 5391 هي المواصفات الأساسية لـ Alloy 713C.
وهذا مهم بشكل خاص لتطبيقات الطيران وتوليد الطاقة حيث تعد شهادات المواد وضمان الجودة ضرورية.
نعم. Inconel 713C عبارة عن سبيكة فائقة قابلة للتصلب بالترسيب تعتمد على النيكل والنيكل والكروم، وقد تم تطويرها بشكل أساسي لتطبيقات الصب ذات درجات الحرارة العالية.
يتم التعرف على 713C في المقام الأول على أنه سبائك فائقة تعتمد على النيكل المصبوب وهو غير قابل للتزوير (غير قابلة للتزوير). إنها مناسبة بشكل خاص للمكونات ذات درجة الحرارة العالية المصبوبة بالاستثمار.
تشمل التطبيقات النموذجية شفرات توربينات الغاز، ودوارات التوربينات، وعجلات التوربينات، ومكونات الشاحن التوربيني، ومكونات الصب الأخرى ذات درجة الحرارة العالية.
وترتبط قوتها في درجات الحرارة العالية بشكل رئيسي γ′ تقوية الهطول (ني 3(Al، Ti)) ، مدعومًا بتعزيز المحلول الصلب (Mo) وتعزيز البنية المجهرية المرتبطة بالكربيد.
تحتفظ السبائك 713C بخصائص مفيدة لدرجات الحرارة المرتفعة إلى حد كبير 1800 درجة فهرنهايت (980 درجة مئوية) تحت ظروف اختبار محددة. يجب تحديد درجة حرارة الخدمة المستمرة المسموح بها لأي مكون من خلال الضغط الفعلي والبيئة والهندسة وظروف التبريد ومتطلبات التصميم.
713C لديه جيدة مقاومة الأكسدة ومقاومة مفيدة لبيئات التآكل الساخنة، ولكنها ليست سبيكة مقاومة للتآكل عالمية. يجب أن يأخذ اختيار المواد في الاعتبار البيئة الكيميائية المحددة ودرجة حرارة التشغيل.
المعادل الصيني المحلي هو K418 (تُسمى أيضًا K18)، وهي عبارة عن سبيكة فائقة مصبوبة بحبيبات متساوية المحاور خالية من الكوبالت وتتوافق مع GB/T 14992 وHB 5162-1988.
المواصفات الأساسية هي AMS 5391. تم تصنيف السبيكة أيضًا على أنها أونس رقم 07713 .
Inconel 713C عبارة عن سبيكة فائقة متخصصة قائمة على النيكل تم تصميمها وفقًا لمتطلبات هندسية مركزية واحدة: الحفاظ على القوة والاستقرار الهيكلي في البيئات الصعبة ذات درجات الحرارة العالية مع توفير قابلية الصب اللازمة للمكونات المعقدة.
يأتي أدائها من تفاعل المصفوفة القائمة على النيكل والكروم والموليبدينوم والألومنيوم والتيتانيوم والنيوبيوم والكربون وعناصر حدود الحبوب الخاضعة للتحكم. بخاصة، γ′ تقوية الهطول يمنح السبيكة قوتها المميزة في درجات الحرارة العالية، بينما يساهم الكروم والألومنيوم في مقاومة الأكسدة.
بالنسبة للمهندسين الذين يعملون مع شفرات التوربينات، والدوارات، ومكونات الشاحن التوربيني، وغيرها من المسبوكات ذات درجات الحرارة العالية، فإن الاعتبار الأكثر أهمية ليس مجرد ما إذا كان الطراز 713C يتمتع بالقوة العالية أم لا. السؤال الحقيقي هو ما إذا كان القدرة على الصب، ومقاومة الزحف، وأداء التعب الحراري، ومقاومة الأكسدة، والقدرة على درجة الحرارة تطابق متطلبات المكون.
ولهذا السبب يظل Inconel 713C خيارًا قيمًا لتطبيقات الصب ذات درجات الحرارة العالية المطلوبة - ولماذا يجب أخذ مواصفات المواد الصحيحة، وعملية الصب، والمعالجة الحرارية، والفحص، وإمكانية التتبع معًا في الاعتبار عند تطوير مكون نهائي.

الطابق 25، مبنى C3، واندا بلازا، منطقة كايفو، تشانغشا، مقاطعة هونان، الصين