امروزه بسیاری از پیشرفته‌ترین کاربردهای صنعتی، به‌ویژه در صنایع هوافضا، خودروسازی و نفت و گاز، به آلیاژهایی با استحکام و عملکرد فنی بی‌نظیر وابسته‌اند. در میان این مواد، دو سوپرآلیاژ شناخته‌شده به نام اینکونل 718 و اینکونل 625 (Inconel 718 and Inconel 625) قرار دارند. این آلیاژها در تولید محصولات متعددی که نیاز به استحکام بالا، مقاومت در برابر دمای زیاد و خوردگی دارند، استفاده می‌شوند. درک تفاوت‌های میان اینکونل 718 و 625 برای انتخاب سوپرآلیاژی که بهترین عملکرد را در فرآیند تولید ارائه دهد، ضروری است.
تاریخچه سوپرآلیاژها
تاریخچه تولید سوپرآلیاژها به دهه‌های 1950 و 1960 بازمی‌گردد، زمانی که پژوهشگران با ترکیب مولیبدن و نیوبیوم با نیکل، آلیاژهای بسیار مستحکمی تولید کردند. ابتدا، توسعه آلیاژ اینکونل 625 با هدف ساخت لوله‌های بخار قوی برای نیروگاه‌های بخار آغاز شد. با این حال، تحقیقات به‌طور تصادفی منجر به کشف سوپرآلیاژ دیگری به نام اینکونل 718 شد.
اینکونل 718 (Inconel 718) به سرعت به دلیل کاربردهای مفید آن در صنایع هوافضا، به‌ویژه موتورهای هواپیما، در سال 1962 ثبت اختراع شد. در همان سال، اینکونل 625 نیز ثبت اختراع شد. با کاهش اهمیت لوله‌های بخار، استفاده از اینکونل 625 (Inconel 625) بیشتر بر کاربردهای هوافضا و سایر صنایع متمرکز شد.
جالب است بدانید که :
اینکونل یک علامت تجاری ثبت‌شده توسط شرکت Special Metals Corporation است.
مشخصات اینکونل 718 و 625
اینکونل 718 و 625 ویژگی‌های مشترکی با دیگر اعضای خانواده آلیاژهای اینکونل و همچنین آلیاژهای نیکل و فولاد ضدزنگ دارند. با این حال، تفاوت‌هایی دارند که آنها را برای کاربردهای خاص متمایز می‌کند.
ویژگی‌های اینکونل 625
اینکونل 718 و اینکونل 625 بسیاری از ویژگی‌های خانواده آلیاژهای اینکونل را به اشتراک می‌گذارند و به طور کلی، خواص مشابهی با خانواده آلیاژهای نیکل و فولاد ضدزنگ دارند. با این حال، تفاوت‌های قابل توجهی نیز دارند که آنها را برای کاربردهای خاص متمایز می‌کند.
- این آلیاژ عمدتاً از نیکل و کروم تشکیل شده است.
- حاوی مولیبدن و نیوبیوم است که استحکام کششی بالا و مقاومت به خوردگی (از جمله مقاومت در برابر خوردگی شکافی) را فراهم می‌کنند.
- حضور کلمبیوم (کلمه قدیمی نیوبیوم) و مولیبدن باعث می‌شود این آلیاژ در محیط‌هایی با دمای بسیار پایین (سرمای شدید) یا دمای بسیار بالا مقاوم باشد.
- اینکونل 625 می‌تواند استحکام خود را در دماهایی تا 2000 درجه فارنهایت (حدود 1093 درجه سانتی‌گراد) حفظ کند.
- بر اساس گزارش‌های فنی، مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و کربوریزاسیون نشان می‌دهد.
ویژگی‌های اینکونل 718
- ترکیب شیمیایی آن به طور کلی مشابه اینکونل 625 است، اما با تفاوت‌های کوچک.
- اینکونل 718 به دلیل توانایی سخت‌شدن رسوبی قابل توجه است، بدون اینکه دچار ترک‌خوردگی پس از جوشکاری شود.
- می‌تواند در دماهایی تا 1300 درجه فارنهایت (حدود 704 درجه سانتی‌گراد) در برابر گسیختگی خزش مقاوم باشد.
- این ویژگی‌ها به اینکونل 718 اجازه می‌دهند که استحکام کششی بالای خود را حفظ کند، در حالی که از ویژگی‌های آلیاژی مانند شکل‌پذیری بالا نیز برخوردار است.
جالب است بدانید که :
هر دو آلیاژ در برابر حرارت مقاوم هستند، اما آلیاژ 718 دارای بازه ذوب بالاتری (1321-1393 درجه سانتی‌گراد) است. هر دو مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند، اما سطح بالاتر کروم و مولیبدن در آلیاژ 625 آن را در برابر خوردگی مقاوم‌تر می‌کند.
تفاوت در شکل‌پذیری
مقدار بالای نیکل در هر دو نوع اینکونل باعث می‌شود هر دو آلیاژ به‌طور کلی شکل‌پذیری بالایی داشته باشند. اینکونل 718 به دلیل مقاومت در برابر ترک‌خوردگی پس از جوشکاری یا حرارت‌دهی، برای شکل‌دهی مناسب‌تر است و در شرایط آنیل شده استحکام بالایی دارد.
هر دو آلیاژ قابلیت نورد و تولید پروفیل‌های مختلف سیم را دارند که در صنایعی مانند هوافضا و نفت و گاز استفاده می‌شوند. همچنین برای ساخت قطعاتی مانند حلقه‌های آب‌بندی، فنرها و بست‌های مقاوم در شرایط شدید کاربرد دارند.
ترکیب شیمیایی اینکونل 625 و اینکونل 718
اولین تفاوت عمده بین اینکونل 625 و 718 در ترکیب شیمیایی آنها است. هر دو از آلیاژهای نیکل هستند، اما مقادیر مختلفی از عناصر شیمیایی را دارا هستند که آنها را از یکدیگر متمایز می‌کند.
- آلیاژ 625: پایه نیکل است.
- آلیاژ 718: پایه نیکل + کبالت (Ni+Co) دارد.
وجود نیکل و کبالت در آلیاژ 718 باعث می‌شود سختی و استحکام بیشتری داشته باشد. در مقابل، آلیاژ 625 مقادیر بالاتری از کروم و مولیبدن دارد که مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد.
جدول مقایسه ترکیبات شیمیایی آلیاژهای 625 و 718
| عنصر | اینکونل 625 (%wt) | اینکونل 718 (%wt) |
|---|---|---|
| نیکل (Ni) | 58 – 71 | 50 – 55 |
| کروم (Cr) | 20 – 23 | 17 – 21 |
| مولیبدن (Mo) | 8 – 10 | 2.8 – 3.3 |
| نیوبیوم (Nb) / کلمبیوم (Cb) | 3.15 – 4.15 | 4.75 – 5.5 |
| آهن (Fe) | ≤ 5.0 | بالانس (Balance) |
| کبالت (Co) | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
| منگنز (Mn) | ≤ 0.5 | ≤ 0.35 |
| سیلیسیم (Si) | ≤ 0.5 | ≤ 0.35 |
| کربن (C) | ≤ 0.1 | ≤ 0.08 |
| تیتانیوم (Ti) | — | 0.65 – 1.15 |
| آلومینیوم (Al) | ≤ 0.4 | 0.2 – 0.8 |
| فسفر (P) | ≤ 0.015 | ≤ 0.015 |
| گوگرد (S) | ≤ 0.015 | ≤ 0.015 |
نتیجه‌گیری
شناخت تفاوت‌های این دو سوپرآلیاژ و واکنش آنها به فرآیندهای مختلف تولید برای مهندسان و تولیدکنندگان حیاتی است. متخصصان متالورژی با دانش دقیق از این آلیاژها می‌توانند به انتخاب مناسب‌ترین گزینه برای نیازهای تولیدی کمک کنند.
