آلیاژ NI-Span چیست؟

NI-Span alloy

NI-Span یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم است که با رسوب سخت شدن، خواص مکانیکی خود را افزایش می‌دهد. این آلیاژ دارای ضریب ترموالاستیک کنترل شده است که نشان‌دهنده تغییر مدول الاستیک آلیاژ با تغییر دما است. این ضریب باعث می‌شود که آلیاژ در دماهای مختلف، تغییر شکل کمتری داشته باشد. علاوه بر این، NI-Span مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا دارد.

NI-Span آلیاژی است که در برخی از تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی کاربرد دارد. این آلیاژ با رسوب سخت شدن، خواص مکانیکی خود را افزایش می‌دهد و دارای ضریب ترموالاستیک کنترل شده است که نشان‌دهنده تغییر مدول الاستیک آلیاژ با تغییر دما است. این ضریب باعث می‌شود که آلیاژ در دماهای مختلف، تغییر شکل کمتری داشته باشد و به عنوان یک ماده ایزوتروپیک عمل کند. علاوه بر این، NI-Span مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا دارد.

بعضی از کاربردهای این آلیاژ عبارتند از :

• تجهیزات فرکانس پایین : این آلیاژ برای ساخت فنرها، کپسول‌های فشارسنج و سنسورهای فشار مطلق استفاده می‌شود. این تجهیزات نیاز به دقت بالا و پایداری در دماهای متفاوت دارند.
• تجهیزات فرکانس بالا : این آلیاژ برای ساخت دیاپازون‌ها، ابزارهای موسیقی و قطعات مرتعش که برای تولید صدا و ارسال سیگنال‌های الکترومغناطیسی استفاده می‌شوند، مناسب است. این تجهیزات نیاز به تنظیم دقیق فرکانس و حفظ آن در شرایط مختلف دارند.
• فیلترهای مکانیکی : این آلیاژ برای ساخت فیلترهایی که برای جداسازی سیگنال‌های مختلف با فرکانس‌های مشخص استفاده می‌شوند، کاربرد دارد. این فیلترها برای کاهش نویز و افزایش کیفیت سیگنال‌ها مفید هستند.
• دیافراگم‌ها و فنرها : این آلیاژ برای ساخت دیافراگم‌ها و فنرهایی که برای انتقال حرکت و نیرو به قطعات دیگر استفاده می‌شوند، مناسب است. این قطعات نیاز به انعطاف‌پذیری و استحکام بالا دارند.

مدول الاستیک یک خاصیت مکانیکی است که نشان‌دهنده سفتی و انعطاف‌پذیری یک ماده است. این خاصیت با تغییر دما متغیر می‌شود و برای بیشتر فلزات، با افزایش دما کاهش می‌یابد. این یعنی فلزات با گرم شدن، نرم‌تر و کم‌تر مقاوم می‌شوند. همچنین، بیشتر فلزات ضریب انبساط حرارتی بالایی دارند که باعث می‌شود با گرم شدن، طول و حجم آن‌ها افزایش یابد. این دو تغییر بدلیل افزایش انرژی اتم‌ها در دماهای بالا رخ می‌دهند. اما برخی از آلیاژهای فرومغناطیس، رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند و با تغییر دما، مدول الاستیک و ضریب انبساط حرارتی آن‌ها تغییر کمی می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که این آلیاژها در دماهای مختلف، شکل و سفتی خود را حفظ کنند. NI-Span یکی از این آلیاژهای فرومغناطیس است که دارای ضریب انبساط حرارتی ثابت است.

NI-Span یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم است که دارای خاصیت ترموالاستیک کنترل شده است. این یعنی مدول الاستیک این آلیاژ در یک محدوده دمایی خاص، تغییر نمی‌کند و ثابت می‌ماند. این محدوده دمایی برای NI-Span بین 45- تا 65 درجه سانتیگراد است. برای افزایش استحکام و سفتی این آلیاژ، عناصر آلیاژی آلومینیوم و تیتانیوم به آن اضافه می‌شوند. تیتانیوم همچنین باعث می‌شود که ضریب ترموالاستیک آلیاژ قابل تنظیم باشد و بر اساس نیاز کاربردی، تغییر کند. این آلیاژ به عنوان NI-Span C شناخته می‌شود. NI-Span C برای ساخت قطعات الاستیکی که نیاز به دقت بالا و پایداری در دماهای مختلف دارند، مناسب است. مثال‌هایی از این قطعات عبارتند از: فنرهای ساعت، فنرهای ماشین‌های اندازه‌گیری و سنسورهای فشار.

NI-Span  با فولادهای ضد زنگ تفاوت دارد. این آلیاژ به دلیل داشتن نیکل، کروم و آهن در ترکیب خود، در معرض هوا یک لایه اکسیدی قهوه‌ای رنگ روی سطح خود ایجاد می‌کند. این لایه اکسیدی مانع از خوردگی آلیاژ نمی‌شود و بر خلاف فولادهای ضد زنگ، رنگ و درخشندگی آلیاژ را تغییر می‌دهد.

مشخصات فنی

AMS 5225

AMS 5221

HS 261

ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی NI-Span در جدول زیر نشان داده شده است :

آلیاژ مونل گرید K500 چیست؟

Monel Grade K500 Alloy

اول باید بگوییم که آلیاژ مونل چیست؟

مونل‌ها (به انگلیسی: Monel) گروهی از آلیاژهای نیکل‌اند که از دو فلز نیکل و مس تشکیل شده‌اند همچنین مقادیر کمی از آهن، منگنز، کربن و سیلیسیم نیز در آنها یافت می‌شود.

این آلیاژها از نیکل خالص سخت‌تراند و در برابر خوردگی توسط بسیاری عوامل از جمله جریان سریع آب دریا مقاومت نشان می‌دهند. مونل‌ها را می‌توان به راحتی به کمک‌کار سرد، کار گرم، ماشین‌کاری و جوشکاری به شکل مورد نظر درآورد.^[۲]

آلیاژ مونل گرید K500 یکی از انواع آلیاژهای مبتنی بر مس و نیکل است که در قالب‌های مختلفی مانند ورق، لوله و میلگرد تولید می‌شود. این آلیاژ دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است که ناشی از عملیات سخت کاری رسوبی است. این عملیات باعث افزایش استحکام و سختی آلیاژ مونل گرید K500 نسبت به آلیاژ مونل گرید 400 می‌شود. برای مثال، استحکام تسلیم آلیاژ K500 سه برابر و میزان کشش آن دو برابر آلیاژ 400 است. عامل دیگری که در افزایش استحکام و سختی آلیاژ K500 نقش دارد، افزودن عناصر آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژ 400 است.

آلیاژ مونل گرید K500 در دمای 1200 درجه سانتی گراد همچنان استحکام خود را حفظ می‌کند، اما با کاهش دما تا 400 درجه سانتی گراد، انعطاف پذیری آن کم می‌شود. این آلیاژ در دمای منفی 200 درجه فارنهایت نیز مقاوم در برابر جرقه و ضد مغناطیس است. از طرف دیگر، آلیاژ K500 در محدوده دمایی 2400 تا 2460 درجه فارنهایت ذوب می‌شود. لازم به ذکر است که در طول گرما دهی، آلومینیوم و مس موجود در این آلیاژ اکسید شده و یک لایه غنی از نیکل را بر روی سطح آلیاژ ایجاد می‌کنند.

برخی از کاربردهای آلیاژ مونل گرید K500 عبارتند از:

تجهیزات و ابزار چاه نفت : این آلیاژ برای ساخت قطعاتی مانند سوپاپ‌ها، بست‌ها، فنرها و غیره که در چاه‌های نفتی با گاز ترش و آب دریا مواجه می‌شوند، استفاده می‌شود.

زنجیرها و کابل‌ها : این آلیاژ برای ساخت زنجیرها و کابل‌هایی که برای جابه‌جایی و اتصال تجهیزات دریایی و نفتی به کار می‌روند، مناسب است.

شفت‌ها و پمپ‌ها : این آلیاژ برای ساخت شفت‌ها و پمپ‌هایی که در صنعت دریایی برای انتقال مایعات و گازها به کار می‌روند، کاربرد دارد.

این آلیاژ در محیط‌های شیمیایی و دریایی با خوردگی‌های مختلفی روبرو می‌شود، اما مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد.

برخی از عوامل خورنده که این آلیاژ با آن‌ها مقابله می‌کند عبارتند از :

آب دریا : این آلیاژ در برابر آب شور و تغییرات دمایی که در محیط دریایی وجود دارد، مقاوم است.

اسیدها : این آلیاژ در برابر اسیدهای معدنی و آلی مانند اسید سولفوریک، اسید نیتریک، اسید استیک و غیره، مقاوم است.

مواد آلی : این آلیاژ در برابر مواد آلی مانند الکل‌ها، کتون‌ها، استرها و غیره، مقاوم است.

نمک‌ها : این آلیاژ در برابر نمک‌های محلول و جامد مانند کلریدها، سولفات‌ها، کربنات‌ها و غیره، مقاوم است.

مواد قلیایی : این آلیاژ در برابر مواد قلیایی مانند هیدروکسیدها، کربنات‌ها، بیکربنات‌ها و غیره، مقاوم است.

علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، آلیاژ مونل گرید K500 دارای خواص مکانیکی عالی است که در دماهای مختلف حفظ می‌شوند این خواص شامل :

• استحکام تسلیم
• میزان کشش
• انعطاف پذیری
• سختی و ضربه پذیری

مقاومت در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ مونل گرید K500 به طور کلی با آلیاژ مونل گرید 400 مشابه است. این آلیاژ در برابر خوردگی‌های مختلفی مانند خوردگی تنشی، خوردگی آب دریا، خوردگی نمک‌ها و خوردگی اسیدها مقاوم است. اما در برخی از شرایط، این آلیاژ ممکن است به ترک خوردگی مستعد باشد. برای جلوگیری از این مشکل، باید از عملیات حرارتی مناسب و کنترل کیفیت دقیق استفاده کرد. این آلیاژ در محیط‌های دریایی با سرعت پیمایش پایین یا راکد نیز مقاوم است و برای ساخت تجهیزات دریانوردی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما اگر آلیاژ دارای نواقص باشد، ممکن است خوردگی پیتینگ یا خوردگی تخریبی بوجود بیاید.

ساخت و تولید آلیاژ مونل گرید K500 با استفاده از روش‌های استاندارد ساخت و تولید شکل می‌گیرد.

این روش‌ها شامل موارد زیر هستند :

• جوشکاری : این آلیاژ باید در حالت آنیل شده جوشکاری شود. روش مناسب برای جوشکاری این آلیاژ، جوشکاری قوس تنگستن است.
• ماشینکاری : این آلیاژ در حالت آنیل شده به راحتی ماشینکاری می‌شود. اگر آلیاژ آنیل نشده باشد، ماشینکاری آن سخت و دشوار خواهد بود. ماشینکاری این آلیاژ شبیه ماشینکاری فولاد ضد زنگ گرید 300 است.
• شکل‌پذیری : این آلیاژ دارای شکل‌پذیری خوبی است. اگر آلیاژ آنیل شده باشد، شکل‌پذیری آن بهتر خواهد بود.
• عملیات حرارتی : این آلیاژ می‌تواند پس از سخت‌کاری، آنیل شود. همچنین می‌توان از عملیات حرارتی پیرسازی برای سخت‌کاری رسوبی این آلیاژ استفاده کرد.
• فورجینگ : این آلیاژ باید در بازه دمایی 1900 تا 2100 درجه فارنهایت فورج شود. سپس باید به سرعت با آب خنک شود.
• کار گرم : این آلیاژ در بازه دمایی 1600 تا 2100 درجه فارنهایت کار گرم می‌شود. پس از آن، باید با آب کوئنچ شود.
• کار سرد : این آلیاژ دارای داکتیلیته خوبی است و با روش‌های استاندارد، کار سرد می‌شود.
• آنیل‌کاری : این آلیاژ باید در دمای 1900 درجه فارنهایت آنیل شود. سپس باید به سرعت با آب کوئنچ شود.

پیرسازی

پیرسازی یک عملیات حرارتی است که برای افزایش سختی و مقاومت آلیاژ مونل گرید K500 این عملیات بسته به نوع فلز و عملیات قبلی که بر روی آن انجام شده است، می‌تواند در دما و زمان‌های مختلف انجام شود. برای مثال:

اگر فلز آنیل شده یا سرد کاری ساده شده باشد، پیرسازی باید در دمای 125 درجه فارنهایت و به مدت 16 ساعت انجام شود. سپس فلز باید با نرخ خنک شدن 15 تا 25 درجه فارنهایت در ساعت خنک شود. این عملیات باید ادامه یابد تا زمانی که دمای فلز به 900 درجه فارنهایت برسد.

اگر فلز سرد کاری شدید شده باشد، پیرسازی باید در دمای 1000 درجه فارنهایت و به مدت حداقل 6 ساعت انجام شود. سپس فلز باید با نرخ خنک شدن 15 تا 25 درجه فارنهایت در ساعت خنک شود.

پیرسازی باعث می‌شود که رسوبات آلومینیوم و تیتانیوم در داخل فلز تشکیل شوند و سختی و مقاومت آلیاژ را افزایش دهند. این عملیات همچنین باعث می‌شود که فلز از خواص ضد مغناطیسی خود نگه دارد.

فولاد ماریجینگ چیست؟

maraging steel

فولاد ماریجینگ چه خصوصیاتی دارد؟

فولاد ماریجینگ (Maraging steel) یک نوع آلیاژ آهنی است که حاوی مقدار کمی کربن و مقدار زیادی نیکل است. این فولاد با رسوب‌دهی ترکیبات فلزی مانند مولیبدن، آلومینیوم، مس، تیتانیوم و کبالت در دمای حدود 480 درجه سانتی‌گراد، استحکام و سختی بالایی به دست می‌آورد. این فولاد نام خود را از پدیده‌ی پیرسختی مارتنزیت (martensite age hardening) گرفته است که به معنی سخت شدن فولاد با گذشت زمان است. فولاد ماریجینگ علاوه بر استحکام و سختی، دارای چقرمگی و مقاومت خستگی خوبی نیز هست و عمر مفید و کارایی قطعات ساخته شده از آن را افزایش می‌دهد. این فولاد در صنایع مختلفی مانند هوافضا، نظامی، هسته‌ای و پزشکی کاربرد دارد و برای تولید قطعاتی مانند میل لنگ موتور، پین شلیک سلاح، گیربکس و واحدهای سانتریفیوژ گاز استفاده می‌شود. فولاد ماریجینگ یکی از پیشرفته‌ترین و مهمترین مواد اولیه در صنعت امروزی است که نقش بزرگی در پیشرفت علم و فناوری دارد.

فولاد ماریجینگ چه خصوصیات منحصر به فردی دارد؟

این فولاد نام خود را از پدیده‌ی پیرسختی مارتنزیت گرفته است که به معنی سخت شدن فولاد با گذشت زمان است. فولاد ماریجینگ دارای خواص منحصر به فردی است که در بسیاری از مواد وجود ندارد.

برخی از این خواص عبارتند از :

• ضریب انبساط حرارتی پایین که باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ در مقابل تغییرات دما مقاوم باشد و ابعاد ثابتی داشته باشد.
• استحکام تسلیم بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر تغییر شکل دائمی است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند بارهای بالایی را تحمل کند.
• قابلیت جوشکاری که به معنی امکان اتصال قطعات فولاد ماریجینگ به یکدیگر با استفاده از حرارت است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در صنایع مختلفی مانند هوافضا، نظامی، هسته‌ای و پزشکی کاربرد داشته باشد.
• استحکام کششی بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر کشش است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر نیروهای کششی مقاوم باشد و نشکند.
• سهولت در نیتریده کردن که به معنی افزایش سختی سطحی فولاد ماریجینگ با ایجاد لایه‌ی نیتریده است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر سایش و خوردگی مقاوم باشد و عمر مفید خود را افزایش دهد.
• چقرمگی بالا که نشان دهنده‌ی توانایی فولاد ماریجینگ در بازگشت به شکل اولیه خود پس از برداشتن نیرو است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر تغییر شکل موقت مقاوم باشد و خاصیت ارتجاعی خود را حفظ کند.
• تغییر یکنواخت ابعاد در هنگام عملیات حرارتی که به معنی عدم ایجاد اعوجاج و تنش در فولاد ماریجینگ در زمان انجام عملیات حرارتی مانند پیرسختی، آنیل و تمپر است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند ابعاد دقیق و یکنواختی داشته باشد و نیاز به ماشین‌کاری بعد از عملیات حرارتی کم شود.
• شکل‌پذیری بالا که نشان دهنده‌ی توانایی فولاد ماریجینگ در تغییر شکل با استفاده از نیروهای فشاری است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند به شکل‌های مختلفی مانند ورق، میله، لوله و سیم تبدیل شود.
• قابلیت پولیش بسیار خوب که به معنی امکان ایجاد سطحی صاف و براق بر روی فولاد ماریجینگ با استفاده از عملیات پولیش است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند زیبایی و جذابیت بیشتری داشته باشد و در صنایعی مانند طلاسازی، ساعت‌سازی و زیورآلات کاربرد داشته باشد.
• قدرت ضربه بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر نیروهای ضربه‌ای است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر شوک‌های مکانیکی مقاوم باشد و نشکند.
• مقاومت به خوردگی و انتشار ترک که به معنی امکان مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر عوامل شیمیایی و محیطی است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر خوردگی و تشکیل ترک‌های ناشی از خستگی یا هیدروژنیزاسیون مقاوم باشد و عمر مفید خود را افزایش دهد.
• قدرت خستگی بالا که نشان دهنده‌ی مقاومت فولاد ماریجینگ در برابر نیروهای متناوب است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند در برابر خستگی و تشکیل ترک‌های ناشی از نیروهای متناوب مقاوم باشد و عمر مفید خود را افزایش دهد.
• قابلیت ماشین‌کاری آسان با حداقل اعوجاج که به معنی امکان تولید قطعات با ابعاد دقیق و یکنواخت با استفاده از ابزارهای ماشینی است. این خاصیت باعث می‌شود تا فولاد ماریجینگ بتواند با حداقل هزینه و زمان، قطعات با کیفیت بالا را تولید کند.

فولاد ماریجینگ دارای خواص متفاوتی در رده‌های مختلف است که به شرح زیر است :

گرید 200 که دارای تنش تسلیم 1400 MPA و چقرمگی شکست 140 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

گرید 250 که دارای تنش تسلیم 1700 MPA و چقرمگی شکست 100 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

گرید 300 که دارای تنش تسلیم 1900 MPA و چقرمگی شکست 70 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

گرید 350 که دارای تنش تسلیم 2400 MPA و چقرمگی شکست 40 است. این گرید از فولاد ماریجینگ در دمای 480 سانتی‌گراد پیرسختی می‌شود.

فولاد ماریجینگ دارای رده‌های مختلفی است که بر اساس استاندارد MIL-S-46850D با اعداد 200، 250، 300 و 350 نامگذاری شده‌اند.
این اعداد نشان‌دهنده‌ی استحکام کششی فولاد ماریجینگ به واحد پوند بر اینچ مربع هستند. هر رده از فولاد ماریجینگ دارای خواص متفاوتی در مورد دمای پیرسختی، تنش تسلیم و چقرمگی است.
همچنین هر رده از فولاد ماریجینگ شامل ترکیبات مختلفی از عناصر مانند کبالت، تیتانیوم، آلومینیوم، مولیبدن و نیکل است.

جدول زیر میزان این عناصر را در هر رده از فولاد ماریجینگ نشان می‌دهد :

فولاد ماریجینگ به دلیل خواص مثبتی که دارد، در صنایع مختلفی مانند صنایع هوافضا، صنایع نظامی، صنایع خودروسازی، صنایع دریایی و صنایع پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد¹. این فولاد به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی، سایش، ضربه و فشار، قطعات تولید شده از آن بسیار پایدار و قابل اطمینان هستند¹. همچنین، قابلیت جوشکاری آن باعث شده تا از این فولاد برای ساخت قطعاتی با اشکال مختلف استفاده شود¹.

بازدهی اقتصادی این فولاد نیز بسیار مورد توجه است. چرا که به دلیل خواصی که دارد، طول عمر بالایی را ایجاد کرده و هزینه‌های نگهداری، تعمیر و تعویض قطعات را کاهش می‌دهد. به همین دلیل است که از این فولاد در صنایع مختلف استفاده شده و طرفداران زیادی را پیدا کرده است¹.

به طور خلاصه

فولاد ماریجینگ یک نوع آلیاژ است که دارای خواص برجسته‌ای مثل خشکی، سختی، چقرمگی، مقاومت در برابر ترک خوردگی، استحکام کششی و ضریب انبساط حرارتی پایین است. این فولاد در صنایع مختلفی مانند هوا فضا، سانتریفیوژ، شمشیر و موتورها کاربرد دارد و به عنوان یک ماده انقلابی در زندگی انسان‌ها شناخته می‌شود.

تفاوت فولاد ماریجینگ با دیگر فولادها

این فولاد با سایر فولادها تفاوت‌های زیادی دارد.

برخی از این تفاوت‌ها عبارتند از :

فولاد ماریجینگ نسبت به فولاد کربنی که با افزایش کربن سخت می‌شود، کربن بسیار کمی دارد و با رسوب ترکیبات بین فلزی سخت می‌شود.

فولاد ماریجینگ نسبت به فولاد آلیاژی که با افزایش عناصر آلیاژی مثل کروم، منگنز، وانادیوم و غیره سخت می‌شود، عناصر آلیاژی کمتری دارد و با رسوب ترکیبات بین فلزی مختص به خود سخت می‌شود.

فولاد ماریجینگ نسبت به فولاد ضد زنگ که با افزایش کروم و نیکل مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهد، کروم کمتری دارد و نیکل بیشتری دارد. این فولاد مقاومت به خوردگی کمتری دارد اما استحکام بیشتری دارد.

آیا در قطعات ریز و حساس هم از فولاد ماریجینگ استفاده می‌شود؟

بله، در برخی از قطعات ریز و حساس هم از فولاد ماریجینگ استفاده می‌شود. این فولاد به دلیل داشتن استحکام و چقرمگی بالا، مقاومت به خستگی و ترک خوردگی، و قابلیت جوشکاری و ماشین‌کاری مناسب، برای ساخت قطعاتی که نیاز به دقت و کیفیت بالا دارند، مناسب است.

برخی از رایج‌ترین کاربردهای این فولاد عبارتند از :

• قطعات اتومبیل مسابقه‌ای (میله، شفت، چرخ‌دنده)
• قطعات نیروگاه‌های غنی‌سازی اورانیوم (روتور، شفت)
• سوکت کابل
• شیلنگ‌های هیدرولیک
• پروانه‌ها و محفظه‌های پمپ
• تجهیزات تست کشش
• روتورهای اولتراسانتریفیوژها
• قطعات زیر کارتریج، چفت و بست‌های بال هواپیما و پایه‌های چرخ‌های فرود هواپیما

سوپر آلياژ اینکونل 718 چيست؟

inconel 718 superalloy

مقدمه

اینکونل 718 یکی از مهم‌ترین سوپرآلیاژهای بر پایه نیکل است که در سال 1962 توسط شرکت سپسیال متالز کورپوریشن توسعه یافت. این آلیاژ از ترکیب نیکل، کروم، مولیبدن، نیوبیوم، تیتانیوم و آلومینیوم تشکیل شده است و دارای خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی است. اینکونل 718 به دلیل داشتن استحکام بالا در دماهای بالا، مقاومت به خوردگی و خزش، جوش پذیری فوق العاده و قابلیت عملیات حرارتی پیر سختی، در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله، می‌خواهیم به معرفی این آلیاژ، ترکیب شیمیایی آن، استانداردهای مربوط به آن، کاربردهای آن و خواص آن بپردازیم.

ترکیب شیمیایی اینکونل 718

اینکونل 718 یک آلیاژ آستنیتی است که حداقل 50 درصد وزنی آن از نیکل تشکیل شده است.

عناصر دیگری که در ترکیب این آلیاژ وجود دارند عبارتند از :

کروم (17 تا 21 درصد)، مولیبدن (2.8 تا 3.3 درصد)، نیوبیوم (4.75 تا 5.5 درصد)، تیتانیوم (0.65 تا 1.15 درصد)، آلومینیوم (0.2 تا 0.8 درصد)، کبالت (حداکثر 1 درصد)، مس (حداکثر 0.3 درصد)، کربن (حداکثر 0.08 درصد)، منگنز (حداکثر 0.35 درصد)، سیلیسیم (حداکثر 0.35 درصد)، فسفر (حداکثر 0.015 درصد) و گوگرد (حداکثر 0.015 درصد). این عناصر به افزایش استحکام، مقاومت به خوردگی و خزش، جوش پذیری و قابلیت عملیات حرارتی این آلیاژ کمک می‌کنند.

استانداردهای مربوط به اینکونل 718

اینکونل 718 دارای چندین استاندارد صنعتی است که بر اساس شکل، اندازه، خواص و کاربرد آن تعیین می‌شوند.

برخی از این استانداردها عبارتند از :

– استانداردهای AMS : این استانداردها توسط انجمن مواد هوافضا (Aerospace Material Specification) تهیه شده‌اند و برای شکل‌های مختلف اینکونل 718 مانند ورق، نوار، میلگرد، سیم جوش و غیره اعمال می‌شوند. برخی از این استانداردها عبارتند از: AMS 5596، AMS 5597، AMS 5583، AMS 5589، AMS 5590، AMS 5662، AMS 5663، AMS 5664 و AMS 5832.

– استانداردهای ASTM : این استانداردها توسط انجمن آزمایش و مواد آمریکا (American Society for Testing and Materials) تهیه شده‌اند و برای شکل‌های مختلف اینکونل 718 مانند ورق، نوار، میلگرد، سیم جوش و غیره اعمال می‌شوند. برخی از این استانداردها عبارتند از: ASTM B670، ASTM B637، ASTM B1014 و ASTM B6S37.

– استانداردهای ASME : این استانداردها توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (American Society of Mechanical Engineers) تهیه شده‌اند و برای شکل‌های مختلف اینکونل 718 مانند ورق، نوار، میلگرد، سیم جوش و غیره اعمال می‌شوند. برخی از این استانداردها عبارتند از: ASME SB-637 و ASME SFA-5.14.

– استانداردهای GE : این استانداردها توسط شرکت جنرال الکتریک (General Electric) تهیه شده‌اند و برای شکل‌های مختلف اینکونل 718 مانند ورق، نوار، میلگرد، سیم جوش و غیره اعمال می‌شوند. برخی از این استانداردها عبارتند از: GE-S400/1000، GE-B50TF14 و GE-B50TF15.

کاربرد های فولاد 718

توربین‌های موتور هواپیما : فولاد 718 به دلیل تحمل دماهای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی، در قطعات مختلف توربین‌های موتور هواپیما مانند بلیدها، دیسک‌ها، شفت‌ها و مهره‌ها استفاده می‌شود.

توربین‌های گازی : فولاد 718 به دلیل تحمل دماهای بالا و مقاومت در برابر خزش و خوردگی، در قطعات مختلف توربین‌های گازی مانند بلیدها، دیسک‌ها، شفت‌ها و مهره‌ها استفاده می‌شود.

بست‌ها (اتصال دهنده‌ها) : فولاد 718 به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی و خزش، در بست‌هایی که در محیط‌های سخت و دماهای بالا کار می‌کنند مانند بست‌های نیروگاه‌های هسته‌ای، نفت و گاز و هوافضا استفاده می‌شود.

اسپیسرها یا فاصله دهنده‌ها : فولاد 718 به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی و خزش، در اسپیسرها یا فاصله دهنده‌هایی که در محیط‌های سخت و دماهای بالا کار می‌کنند مانند اسپیسرهای موتور هواپیما، توربین‌های گازی و نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده می‌شود .

ویژگی های آلیاژ 718

این آلیاژ می‌تواند در دماهای بالا، شرایط خوردگی و خزش، و محیط‌های کرایوژنیک کار کند. این آلیاژ همچنین دارای مقاومت و استحکام بالایی در برابر کشش و ضربه است. این آلیاژ در شرایط پیری نیز از جوش پذیری فوق العاده برخوردار است و امکان جوشکاری و تعمیر فولاد را فراهم می‌کند.

همچنین میتوانید با مطالعه مقالات زیر درباره دیگر آلیاژ های اینکونل اطلاعات کسب کنید :

آلیاژ اینکونل 600 چیست؟

آلیاژ اینکونل 800 چیست؟

آلیاژ اینکونل 718 چیست؟

سوپر آلياژ اینکونل X750 چيست؟

آلياژ اینکونل X750 چيست؟

Inconel X750 alloy

اینکونل X750 یک آلیاژ نیکل-کروم است که با افزودن تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان عناصر ته نشینی به ترکیب آن، از اینکونل 600 توسعه یافته است. این آلیاژ پس از عملیات حرارتی پیرسختی، دارای استحکام کششی بسیار بالا و خواص خزشی مناسب تا دمای 704 درجه سلسیوس است. اینکونل X750 مانند اینکونل 600، در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد.

معرفی آلیاژ اینکونل X750

اینکونل X750 یک آلیاژ پیشرفته از نیکل و کروم است که با اضافه کردن تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان عناصر ته نشینی، خواص مکانیکی و حرارتی بالایی دارد. این آلیاژ پس از عملیات حرارتی پیرسختی، دارای مقاومت کششی بیش از 1400مگاپاسکال و خواص خزشی مناسب تا دمای 380درجه سلسیوس است.
اینکونل X750 همچنین در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا و داکتیلیته خوب در دماهای پایین مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد.

سوپرآلیاژ اینکونل x750 یک نسخه بهینه‌شده از اینکونل 600 است که با افزودن تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان عناصر ته نشینی، قابلیت پیرسختی پس از عملیات حرارتی را دارد. این سوپرآلیاژ علاوه بر مقاومت به خوردگی شیمیایی و اکسیداسیون در دماهای بالا مانند اینکونل 600، از مقاومت مکانیکی بالا (مقاومت کششی 1700 مگاپاسکال و سختی  50راکول) و خواص خزشی مناسب تا دمای 700 درجه سلسیوس برخوردار است. پیرسختی پس از عملیات حرارتی را دارد. این سوپرآلیاژ علاوه بر مقاومت به خوردگی شیمیایی در محیط‌های گاز ترش، از مقاومت به اکسیداسیون در دماهای بالا مانند اینکونل 600، از مقاومت مکانیکی بالا (مقاومت کششی 1700مگاپاسکال و سختی 50 راکول) و خواص خزشی مناسب تا دمای 700درجه سلسیوس برخوردار است. این خواص باعث شده تا اینکونل x-750 برای ساخت قطعات و سازه‌های دما بالایی مانند توربین‌های گازی، مونور جت، فیکسچرهای عملیات حرارتی، قالب‌های اکستروژن و پیچ و مهره‌های صنایع نیروگاهی و نفت و گاز مورد استفاده قرار گیرد. اما کاربرد اصلی این سوپرآلیاژ در ایران، ساخت فنرهای مقاوم به خوردگی و حرارت برای این صنایع است.

فنر اینکونل X-750

فنر اینکونل X-750 یک فنر فشاری است که از آلیاژ نیکل-کروم اینکونل X-750 ساخته شده است. این آلیاژ با افزودن تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان عناصر ته نشینی، قابلیت پیرسختی پس از عملیات حرارتی را دارد. این فنر از شکل پذیری مناسب قبل از عملیات حرارتی و مقاومت کششی بالا (بین 1000تا 1400مگاپاسکال) پس از عملیات حرارتی برخوردار است. این فنر همچنین در برابر خوردگی شیمیایی در محیط‌های گاز ترش و خزش در دماهای بالا (تا 700 درجه سلسیوس) مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد. این فنر برای صنایع نفت و گاز و نیروگاهی که نیاز به فنرهای مقاوم به خوردگی و حرارت دارند، گزینه مناسبی است.

این فنر در محیط‌های حاوی گاز ترش H2S که در چاه‌های نفت و سکوهای گازی رایج است، از مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار است. استاندارد NACE MR0175 نیز این آلیاژ را برای ساخت تجهیزات تحت بار مکانیکی و فنرهای تحت فشار در صنایع نفت و گاز تایید کرده است. بنابراین، بسیاری از شیرهای اطمینان سرچاهی از فنر اینکونل X750 استفاده می‌کنند. این فنر همچنین قابل جایگزینی با فنر اینکونل 600 است.

این فنرها تا دمای 700درجه سلسیوس، از مقاومت کششی، خزش و گسیختگی مناسب برخوردار هستند و عمر مفید طولانی‌ای دارند. این فنرها حتی در دماهای بالاتر از 700درجه سلسیوس هم، خواص مکانیکی قابل قبولی (مشابه اینکونل 600) را حفظ می‌کنند.

فنرهای توربین‌های گازی نیاز به مقاومت در برابر دماهای بالا دارند. اینکونل X750 یک آلیاژ نیکل-کروم است که با افزودن تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان عناصر ته نشینی، پس از عملیات حرارتی پیرسختی، خواص مکانیکی و حرارتی بالایی دارد. این آلیاژ تا دمای 700درجه سلسیوس، از مقاومت کششی، خزش و گسیختگی مناسب برخوردار است و حتی در دماهای بالاتر از 700 درجه سلسیوس هم، خواص مکانیکی قابل قبولی (مشابه اینکونل 600) را حفظ می‌کند. بنابراین، اینکونل X750 گزینه مناسبی برای ساخت فنرهای توربین‌های گازی است.

همچنین میتوانید با مطالعه مقالات زیر درباره دیگر آلیاژ های اینکونل اطلاعات کسب کنید :

آلیاژ اینکونل 600 چیست؟

آلیاژ اینکونل 800 چیست؟

آلیاژ اینکونل 718 چیست؟

آلیاژ اینکونل 718 چیست؟

 Inconel 718 alloy

اینکونل 718 یک آلیاژ پیر سختی از نیکل و کروم است که با عملیات حرارتی خواص خود را بهبود می‌بخشد. این آلیاژ حاوی عناصری مانند نیوبیوم، مولیبدن، تیتانیوم و آلومینیوم است که باعث افزایش مقاومت به خوردگی، مقاومت مکانیکی و خواص خزشی آن می‌شوند. این آلیاژ تا دمای 650∘C خواص مناسبی دارد.

آلیاژ اینکونل 718 یک فولاد ضد زنگ است که دارای مقاومت و استحکام بالایی در برابر نیروهای کششی و تا و ضربه است. این خاصیت حتی در شرایط دمایی سرد و گرم نیز حفظ می‌شود. برای افزایش استحکام این آلیاژ، از عملیات حرارتی رسوبی استفاده می‌شود که در آن آلیاژ را در دمای 1325∘F (718∘C) گرم می‌کنند و سپس آن را سریعاً خنک می‌کنند (کوئنچ). در مرحله بعد، آلیاژ را در دمای 1150∘F(621∘C) نگهداری می‌کنند تا رسوبات مورد نظر تشکیل شوند.

آلیاژ 718 یک نوع فولاد ضد زنگ است که دارای کاربردهای متنوعی است.

برخی از کاربردهای آن عبارتند از :

• توربینهای موتور هواپیما : این آلیاژ برای ساخت قطعات توربینی که در معرض دماهای بالا و فشارهای زیاد هستند، مناسب است.
• توربینهای گازی : این آلیاژ برای ساخت قطعات توربینی که در معرض دماهای بالا و گازهای خورنده هستند، مناسب است.
• بستها (اتصال دهنده ها) : این آلیاژ برای ساخت بستها و اتصال دهنده هایی که باید مقاومت بالایی در برابر کشش و ضربه داشته باشند، مناسب است.
• اسپیسرها یا فاصله دهنده ها : این آلیاژ برای ساخت اسپیسرها و فاصله دهنده هایی که باید مقاومت بالایی در برابر حرارت و سایش داشته باشند، مناسب است.

ویژگی های آلیاژ 718 عبارتند از :

• مقاومت و استحکام بالا در برابر نیروهای کششی و تاو ضربه : این آلیاژ توانایی تحمل نیروهای بالا را در شرایط دمایی سرد و گرم دارد.
• قابلیت جوشکاری و تعمیر در شرایط پیری : این آلیاژ از روش عملیات حرارتی رسوبی برای افزایش استحکام خود استفاده می‌کند. این روش اجازه می‌دهد که آلیاژ را در شرایط پیری نیز جوشکاری و تعمیر کرد.

ورق اینکونل 718 یک نوع آلیاژ اینکونل 718 است که برای ساخت قطعات مختلف استفاده می‌شود.ورق اینکونل 718 دارای استانداردهای مختلفی از سازمان‌های معتبر است.

ترکیبات شیمیایی ورق اینکونل 718 عبارتند از :

• 0.08% کربن
• 0.35% منیزیم
• 0.015% فسفر
• 0.015% سولفور
• 0.35% سیلیسیم
• 17-21% کروم
• 50-55% نیکل
• 17-21% مولیبدن
• 4.75-5.50% نیوبیوم
• 0.65-1.15% تیتانیوم
• 0.20-0.80% آلومینیوم
• 1% کبالت 
• 0.30% مس

ورق اینکونل 718 یک آلیاژ از فولاد ضد زنگ است که دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است.

برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از :

• قابلیت جوشکاری : این آلیاژ را می‌توان به راحتی جوشکاری کرد و از ترک‌خوردگی پس از جوشکاری جلوگیری کرد.
• قابلیت ماشینکاری : این آلیاژ را می‌توان با استفاده از ابزارهای ماشینکاری معمولی شکل داد و قطعات مورد نظر را تولید کرد.
• مقاومت در برابر کشش : این آلیاژ توانایی تحمل نیروهای کششی بالا را دارد و در شرایط دمایی مختلف خاصیت مکانیکی خود را حفظ می‌کند.
• استحکام بالا : این آلیاژ دارای استحکام تسلیم 725MPaو استحکام کششی 1035MPa است که نشان دهنده قدرت بالای آن است.
• قابلیت تعمیر در شرایط پیری : این آلیاژ از روش عملیات حرارتی رسوبی برای افزایش استحکام خود استفاده می‌کند. این روش اجازه می‌دهد که آلیاژ را در شرایط پیری نیز جوشکاری و تعمیر کرد.
• چگالی مناسب : این آلیاژ دارای چگالی 8.19g/cm3 است که برای ساخت قطعات سبک و مقاوم مناسب است.

کاربرد در صنعت هوافضا :

این آلیاژ به دلیل داشتن ویژگی‌های بالا، یکی از بهترین گزینه‌ها برای ساخت سازه‌های هوافضا است. این آلیاژ در توربین‌های موتور هواپیما، اسپیسرها، بستها و اتصال دهنده‌ها استفاده می‌شود.

شما همچنین میتوانید از طریق لینک های زیر مقالات ما را درباره دیگر الیاژ های اینکونل مطالعه کنید:

اینکونل 800

فلنج چيست؟

flange

فلنج‌ها قطعات دیسکی هستند که با پیچ و مهره به هم متصل می‌شوند و دو لوله را به هم وصل می‌کنند. این روش اتصال لوله‌ها را می‌توان به راحتی باز و بسته کرد. بین دو فلنج، یک گسکت قرار می‌گیرد که نشتی آب را جلوگیری می‌کند. حال که با کاربرد فلنج‌ها آشنا شدید، می‌توانید درباره مواد مختلفی که از آن‌ها ساخته می‌شوند هم بیشتر بدانید.

فلنج‌ها از مواد مختلفی ساخته می‌شوند که بسته به نوع کاربرد و شرایط محیطی، می‌توانند مقاومت و کیفیت مورد نیاز را داشته باشند. برخی از مواد رایج برای ساخت فلنج‌ها عبارتند از :

• فولاد زنگ نزن كه در مقابل خوردگی و اکسیداسیون مقاوم است.
• چدن كه دارای قیمت پایین و وزن سبک است.
• آلومینیوم كه دارای خاصیت هدایت حرارتی و برقی بالا است.
• برنج و برنز که دارای رنگ زیبا و مقاومت در برابر سایش و ضربه هستند.
• پلاستیک كه دارای انعطاف‌پذیری و سهولت نصب هستند.
• و دیگر مواد مانند تیتانیوم، نیکل، مس و غیره…

انواع فلنج

فلنج با سطح ساده (FF (Flat Face

فلنج با سطح صاف (FF) یک نوع فلنج است که در آن دو سطح فلنج هموار هستند. این فلنج برای اتصال اجزای چدنی، شیرها و لوله‌هایی که فشار کم و نشتی کمی دارند مناسب است. مثلا برای آب‌های خنک‌کننده (CWR-CWS) می‌توان از این فلنج استفاده کرد. این فلنج معمولا از چدن یا فولاد ساخته می‌شود و قیمت پایینی دارد.

فلنج نر و ماده Flange Male & Female

فلنج نر و ماده یک نوع فلنج است که دو سطح متفاوت دارد. یک سطح برجسته است و دیگری خمیده است. این دو سطح با هم قرار می‌گیرند و با پیچ و مهره محکم می‌شوند. ارتفاع سطح برجسته 6.4 میلیمتر و عمق سطح خمیده 5 میلیمتر است. این فلنج برای اتصال لوله‌هایی که در صنایع پایپینگ، پتروشیمی، نفت و گاز و آبرسانی استفاده می‌شوند مناسب است.

فلنج گلودار جوشی Welding Neck Flange

فلنج گردن جوشی یک نوع فلنج است که با جوشکاری به لوله وصل می‌شود. این فلنج برای اتصال لوله‌هایی که فشار بالا و دمای پایین دارند مناسب است. این فلنج دارای یک گردن شکل است که با زاویه‌ای کم به لوله یا اتصال دیگر متصل می‌شود.

فلنج با سطح برجسته (RF (Raised Face

فلنج با سطح برجسته یک نوع فلنج است که سطح آن دارای یک لایه برجسته است. این برجستگی بسته به کلاس فلنج، مقدار مختلفی دارد. برای کلاس‌های 150 و 300، مقدار برجستگی 1.6 میلیمتر و برای کلاس‌های بالاتر، مقدار برجستگی 6.4 میلیمتر است. این فلنج طبق استاندارد mss-sp-6 ساخته می‌شود.

فلنج جوشی ساکت Socket Weld Flange

فلنج جوشی ساکت یک نوع فلنج است که دارای یک محفظه برای قرارگیری لوله است. این فلنج از دو طرف جوشکاری می‌شود. جوشکاری از داخل باعث افزایش مقاومت استاتیک و خستگی فلنج می‌شود. این فلنج برای لوله‌کشی‌هایی که فشار بالایی دارند مناسب است. این فلنج معمولا برای سایزهای کوچک و فشارهای بالا طراحی شده است. این فلنج یک معایبی هم دارد. اینکه فاصله انبساطی در آن ایجاد می‌شود. این فاصله می‌تواند باعث خوردگی در لوله‌کشی‌های استنلس استیل شود. بنابراین از این فلنج در این نوع لوله‌کشی استفاده نمی‌شود.

فلنج رزوه ای Threaded Flange

فلنج دنده ای یا رزوه ای یک نوع فلنج است که دارای روزه‌های داخلی است. این فلنج را می‌توان بدون جوشکاری به لوله وصل کرد. این فلنج برای اتصال لوله‌هایی که دما و فشار زیادی دارند مناسب است.

اوریفیس فلنج Orifice Flange

فلنج اوریفیس یک نوع فلنج گردن دار است که برای کنترل جریان و فشار سیال یا گاز در لوله‌کشی استفاده می‌شود. این فلنج دارای چندین سوراخ است که برای اندازه‌گیری دبی سیال یا گاز کاربرد دارند.

فلنج کور Blind Flange

فلنج کور یک نوع فلنج است که سوراخی ندارد و برای بستن انتهای لوله‌ها، شیرها و منبه‌های تحت فشار کاربرد دارد. این فلنج در مقابل فشار و بار پیچ بالا، مخصوصا در سایزهای بزرگ، مقاومت بالایی دارد.

فلنج روکار

فلنج روکار یک نوع فلنج است که برای هر فشاری قابل استفاده است. این فلنج بیشتر برای فشارهای 150 و 300 مناسب است. این فلنج دارای جوش داخلی زیادی است که از فلنج‌های دیگر مثل فلنج گرد دندانه دار بالاتر است. این فلنج را می‌توان به راحتی نصب کرد. اما این فلنج در مقابل فشار و خستگی کمتر از فلنج گرد دندانه دار مقاوم است.

فلنج ته کوب Stub End

فلنج ته کوب Stub یک نوع فلنج است که برای اتصالات کم فشار و کم حساسیت مناسب است و از روش‌های ارزان بند و بست فلنج ها استفاده می‌کند.

فلنج لپ جوینت

فلنج لپ جوینت یا فلنج گردان یک نوع فلنج است که با فلنج ته کوب (Stub end) همراه است. لوله به فلنج ته کوب جوشکاری می‌شود و فلنج لپ جوینت روی آن می‌چرخد. این فلنج برای اتصالاتی که نیاز به باز و بسته شدن زیاد دارند مناسب است.

استاندارد فلنج ها

فلنج‌ها از نظر جنس، ساخت و فشار، به استانداردهای مختلفی تقسیم می‌شوند. این استانداردها عبارتند از :

• استاندارد ASME B16.5 :‌ که فلنج‌های فولادی را به کلاس‌های 150 تا 2500 دسته‌بندی می‌کند. این کلاس‌ها حداکثر فشاری را که فلنج‌ها در بالاترین دمای مجاز می‌توانند تحمل کنند، بر حسب PSI نشان می‌دهند. این فشار در دماهای متفاوت تغییر نمی‌کند.
• استاندارد ISO :‌ که فلنج‌های فولادی و آلیاژی را با PN مشخص می‌کند. این PN فشار اسمی فلنج‌ها را بر حسب BAR نشان می‌دهد. برای مثال PN30 یعنی فلنجی که فشار کارکرد آن 30 BAR است.
• استاندارد API :‌ که فلنج‌هایی را که فشار بیشتری از استاندارد ANSI دارند، شامل می‌شود. این فلنج‌ها به رده‌های API 6BX، API 6A و API 6B تقسیم می‌شوند و به کلاس‌های 2000 تا 15000 دسته‌بندی می‌شوند.