المادة 718 عبارة عن سبيكة فائقة أساسها النيكل توفر قوة استثنائية في درجات الحرارة العالية ومقاومة للأكسدة والتآكل. تُستخدم على نطاق واسع في مجال الطيران وتوليد الطاقة والتطبيقات الصناعية حيث يجب أن تتحمل المواد البيئات القاسية. يقدم هذا الدليل الشامل تفاصيل أساسية عن المادة 718 لمساعدة المهندسين والمصممين والمتخصصين في المشتريات على فهم خصائصها وتطبيقاتها ومواصفاتها وتركيبها وغير ذلك.
نظرة عامة على المادة 718
المادة 718، والمعروفة أيضًا بأسماء تجارية مثل Inconel 718 وIN718 وNS163، هي سبيكة نيكل كروم مقواة بالترسيب تحتوي على كميات كبيرة من الحديد والنيوبيوم والموليبدينوم إلى جانب كميات ضئيلة من الألومنيوم والتيتانيوم.
الخصائص والخصائص الرئيسية للمادة 718:
الجدول 1: خصائص المادة 718 وخصائصها
| الخصائص | التفاصيل |
|---|---|
| التركيب | سبائك النيكل والكروم مع النيوبيوم، والموليبدينوم، والحديد، والألومنيوم، والتيتانيوم |
| الكثافة | 8.19 جم/سم3 |
| نقطة الانصهار | 1260-1335°C |
| القوة | قوة ممتازة من -253 إلى 704 درجة مئوية |
| الصلابة | 36-41 درجة حرارة 36-41 |
| الصلابة | يقاوم الاهتزازات والصدمات الحرارية والإجهاد |
| مقاومة التآكل | يقاوم التنقر والتآكل الشقوق حتى في درجات الحرارة العالية |
| مقاومة الأكسدة | تشكل طبقة أكسيد واقية حتى 1000 درجة مئوية |
| قابلية اللحام | اللحام جيدًا باستخدام GTAW، GMAW، GMAW، SMAW |
| قابلية التصنيع | مشغول على الساخن أو مسحوب على البارد في أشكال مختلفة |
| التكلفة | تكلفة أعلى من الفولاذ الكربوني |
إن الخصائص الفريدة لمادة 718 تجعلها مناسبة تمامًا للاستخدام في بيئات درجات الحرارة القصوى والضغط والتآكل والإجهاد العالي حيث تكون القوة والصلابة ومقاومة التآكل عالية الأهمية.
تطبيقات واستخدامات المادة 718
إن الخصائص الاستثنائية للمادة 718 تجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات الصعبة بما في ذلك:
الجدول 2: تطبيقات واستخدامات المادة 718
| طلب | الاستخدامات |
|---|---|
| الفضاء | مكونات المحرك النفاث ومكونات هيكل الطائرة والشفرات والأقراص والمثبتات والأغلفة والأقواس |
| النفط والغاز | أدوات قاع البئر، وأطواق الحفر، ومعدات رأس البئر، والصمامات، والمضخات |
| توليد الطاقة | شفرات التوربينات الغازية، والمولدات، وأجزاء التوربينات البخارية، والمبادلات الحرارية |
| السيارات | أجزاء الشاحن التوربيني والصمامات ومكونات العادم |
| المعالجة الكيميائية | المفاعلات، والأنابيب، والمبادلات الحرارية، وأوعية الضغط |
| مكافحة التلوث | أجهزة تنقية الدخان، ومحارق النفايات، ومرشحات الغاز الساخن |
| الأدوات | قوالب البثق، وقوالب حقن البلاستيك، وقوالب حقن البلاستيك، وأدوات العمل الساخنة |
| الطبية | الغرسات والأطراف الصناعية التي تلامس العظام |
| البحرية | مضخات مياه البحر، ومعدات تحلية مياه البحر، والحفارات البحرية |
| المعالجة الحرارية | التركيبات، والصواني، والسلال، وأدوات العمل الساخنة |
إن الجمع بين القوة ومقاومة التآكل والأداء في درجات الحرارة العالية يجعل من 718 قطعة لا تقدر بثمن للأجزاء الحرجة المعرضة للبيئات القاسية في الصناعات الرئيسية.
مواصفات المادة 718
يتم تصنيع المادة 718 وفقًا لمواصفات صارمة تحكم تركيبها الكيميائي وخصائصها الميكانيكية وبنيتها المجهرية ومعايير الجودة الأخرى.
الجدول 3: المواصفات والمعايير الخاصة بالمادة 718
| المواصفات | التفاصيل |
|---|---|
| رقم نظام الأمم المتحدة | N07718 |
| مواصفات AMS | أم أس 5662، أم أس 5663، أم أس 5663، أم أس 5664 |
| مواصفات ASTM | ASTM B637 |
| مواصفات ISO | أيزو 6207 |
| التركيب الكيميائي | نيكل 50-55%، كروم 17-21%، ملحوظة 4.75-5.5%، مونيوم 2.8-3.3%، تاي 0.65-1.15%، ألومنيوم 0.2-0.8%، كلوريد الكربون 0.08% كحد أقصى |
| الكثافة | 8.19 جم/سم3 |
| نطاق الذوبان | 1260-1335°C |
| الخواص الميكانيكية | قوة الشد 1241 ميجا باسكال، قوة الخضوع 1034 ميجا باسكال، الاستطالة 12% |
| حجم الحبيبات | ASTM 6 أو أدق |
| الصلابة | 36-41 درجة حرارة 36-41 |
| البنية المجهرية | مصفوفة أوستنيتي مكعبة متمركزة الوجه (FCC) مع تصلب بالترسيب |
يضمن استيفاء المواصفات المعتمدة أداء المادة 718 بشكل متسق في جميع التطبيقات. ويتم إجراء مراقبة صارمة للجودة واختبارات صارمة أثناء التصنيع.
اعتبارات التصميم الرئيسية للمادة 718
للاستفادة من الإمكانات الكاملة للمادة 718، يجب على المهندسين تصميم المكونات بشكل مناسب مع مراعاة عوامل مثل
الجدول 4: عوامل التصميم الرئيسية للمادة 718
| اعتبارات التصميم | التفاصيل |
|---|---|
| متطلبات القوة | موازنة القوة العالية مع قابلية التشغيل، ومطابقة مستويات القوة المطلوبة |
| مقاومة التعب والإجهاد | تصميم لظروف الإجهاد الدوري، واستخدام تصلب الترسيب |
| مقاومة التآكل | حساب بيئة التشغيل، ودرجات الحرارة، والضغوط |
| التفاوتات المسموح بها | الحفاظ على التفاوتات الضيقة للملاءمة والخلوص والأبعاد |
| إنقاص الوزن | تحسين التصميمات لتقليل الوزن حيثما أمكن |
| تخفيض التكلفة | موازنة احتياجات الأداء مع التكلفة، والاستفادة من المفاضلة بين التصنيع الآلي مقابل الصب/الحدادة |
| قابلية التصنيع | حساب خصائص التشكيل، والتشغيل الآلي، والربط الآلي |
| الفحص | تضمين إمكانية الوصول لتفتيش المناطق الحرجة |
| الاختبار | التحقق من مطابقة التصميمات للمواصفات من خلال الاختبار |
| الرموز | الالتزام بالرموز الصناعية المطلوبة للتطبيق |
يسمح التصميم المدروس الذي يراعي هذه العوامل للمهندسين بالاستفادة الكاملة من مزايا 718 مع تخفيف القيود.
أشكال ومعالجة المواد 718
تتوافر المادة 718 من الموردين في مجموعة واسعة من الأشكال والأشكال وظروف المعالجة لتناسب متطلبات التصميم المحددة:
الجدول 5: النماذج وخيارات المعالجة للمادة 718
| النموذج/المعالجة | التفاصيل | التطبيقات |
|---|---|---|
| المخزون النقدي | الدوارات المدرفلة على الساخن والمسحوبة على البارد والمربعات والسداسيات | الأجزاء الميكانيكية وأعمدة المضخات والمثبتات |
| اللوحة | صفيحة مدرفلة على الساخن، صفيحة مقصوصة | الأجزاء الهيكلية، والأغلفة، والأقواس |
| ورقة | الصفيحة المدرفلة على الساخن، المدرفلة على البارد، المنفصلة | الأغطية والقنوات والأغطية |
| الأنابيب | ملحومة غير ملحومة، ملحومة | الأنابيب والمبادلات الحرارية والأسطوانات |
| المسبوكات | مصبوب استثماري، مصبوب رملي | الأجزاء المعقدة الشكل، والمبيتات |
| البثق | مقذوف على الساخن | دعامات الطائرات، القنوات |
| المطروقات | مطروقات القوالب المغلقة | الحلقات والأقراص والمثبتات |
| اللحام | غتاو، غماو، سماو | المكونات والتركيبات المصنعة |
| المعالجة الحرارية | تلدين المحلول وتعتيقه، وتثبيته | تحسين الخصائص النهائية |
| الطلاءات | الطلاء المطلي بالكهرباء والطلاءات التحويلية | الحماية من التآكل |
| تصنيع المضافات | قاع المسحوق، ترسيب الطاقة الموجه | الأشكال هندسية معقدة |
يتيح اختيار الشكل الأمثل وطريقة المعالجة المثلى للمصممين تحقيق التوازن الصحيح بين الخصائص والأداء والتكلفة للتطبيق المحدد.
الموردون وتوافر المواد 718
وباعتبارها سبيكة فائقة مستخدمة على نطاق واسع، فإن المادة 718 متاحة بسهولة لدى كبار الموردين العالميين للسبائك عالية الأداء:
الجدول 6: الموردون الرئيسيون للمواد 718
| المورد | تسميات المنتجات | النماذج المتاحة |
|---|---|---|
| هاينز إنترناشيونال | سبيكة هاينز 718 | قضيب، صفيحة، لوحة، لوحة، أنبوب |
| كاربنتر تكنولوجيز | بيروميت 718 | عمود القضبان والقضبان والأسلاك |
| شركة سبيشال ميتالز كورب | انكونيل 718 | القضبان والألواح والصفائح والألواح والأنابيب وأسلاك اللحام |
| VSMPO | EI-718 | لوحة، صفيحة، صفيحة، قضيب |
| أليغيني تكنولوجيز | U718 | القضبان والقضبان والصفائح والألواح والصفائح |
| مواد ساندفيك | سانيكرو 718 | قضيب، سلك |
وتتوفر مادة 718 بسهولة مع مهل زمنية قصيرة من الموزعين في أشكال مختلفة بما في ذلك القضبان والألواح والصفائح والألواح والأنابيب ومواد اللحام الاستهلاكية. يمكن أيضًا شراء المطروقات والمسبوكات والمثبتات المخصصة من الموردين المعتمدين.
الجدول 7: نطاقات أسعار المادة 718
| الشكل | نطاق السعر |
|---|---|
| اللوحة | 8-12 دولاراً للرطل الواحد |
| البار | 7-10 دولارات للرطل الواحد |
| ورقة | 12$ - 18$ للرطل الواحد |
| أنبوب | 15$ - 22$ للرطل الواحد |
| التزوير | 15-25 دولاراً للرطل الواحد |
| المسبوكات | 18-30 دولاراً أمريكياً للرطل الواحد |
تختلف الأسعار بناءً على حجم الطلب، والحجم، والمهلة الزمنية، ومتطلبات الاختبار/الفحص، والمورد. يمكن أن تقلل اتفاقيات تصنيع المعدات الأصلية بكميات كبيرة من التكاليف بشكل كبير.
تركيب مكونات المادة 718
يتطلب التركيب السليم لمكونات المادة 718 الالتزام بالمواصفات، واستخدام إجراءات مؤهلة، وتوثيق شامل:
الجدول 8: إرشادات تركيب المادة 718
| المعلمة | التوصيات |
|---|---|
| المناولة | استخدم معدات الرفع المناسبة، وتجنب تلف السطح |
| التخزين | ابق في الداخل، بعيدًا عن التعرض للمواد الكيميائية |
| التثبيت | استخدم قيم عزم الدوران المحددة، والمركبات المانعة للتثبيت |
| الحشيات | اختر مواد حشية متوافقة واستبدلها حسب الحاجة |
| الختم | ضمان إحكام إغلاق مانعة للتسرب ولحامات عالية الجودة لاحتواء الضغط |
| الروابط | مراجعة مزدوجة لتصنيفات الأنابيب والصمامات والتجهيزات |
| التوثيق | تسجيل قيم عزم الدوران، وفحوصات التسرب، وأي حالات شاذة |
| الاختبار | التحقق من صحة اختبارات الضغط واختبارات السلامة قبل التشغيل |
| السلامة | ارتداء معدات الحماية الشخصية وتصاريح العمل الآمنة |
يعد اتباع إجراءات التركيب المؤهلة أمرًا حيويًا لمنع التسريبات أو الأضرار أو الظروف غير الآمنة عند وضع أنظمة 718 في الخدمة. يوفر التوثيق الشامل سجلات الجودة.
تشغيل وصيانة معدات المواد 718 المواد 718
لتحقيق أداء موثوق به وعمر خدمة طويل من معدات المادة 718، يجب تنفيذ بروتوكولات التشغيل والصيانة المناسبة:
الجدول 9: إرشادات تشغيل المادة 718 وصيانتها
| النشاط | التوصيات |
|---|---|
| الرصد | المراقبة المستمرة للضغوط، والتدفقات، ودرجات الحرارة، والاهتزازات |
| الفحص | افحص بانتظام بحثًا عن التآكل والتآكل والتشققات |
| التشحيم | الحفاظ على مستويات زيت التشحيم المناسبة، وتغيير الفلاتر |
| الأختام | استبدل الأختام والحشيات البالية أو التالفة |
| السحابات | افحص أدوات التثبيت الحرجة وأعد ضبط عزم الدوران لها |
| التنظيف | اتبع الإجراءات المناسبة لإزالة الترسبات وتجنب التلف |
| الإصلاح الشامل | تفكيك المكونات وفحصها وإصلاحها وفقًا للجدول الزمني المحدد |
| التوثيق | تسجيل معلمات التشغيل وإجراءات الصيانة |
| التدريب | التأكد من تدريب الموظفين بشكل صحيح على الإجراءات |
| السلامة | استخدام معدات الحماية الشخصية ومعدات الحماية الشخصية |
يضمن تشغيل معدات 718 وصيانتها وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة للمعدات الأصلية أداءً آمنًا وموثوقًا على المدى الطويل.
اختيار مورد المواد 718 الموثوق به 718
مع وجود العديد من الموردين الذين يقدمون المادة 718، فإن اختيار مصدر موثوق به هو المفتاح لضمان جودة عالية ومتسقة للمكونات:
الجدول 10: كيفية اختيار مورد موثوق للمادة 718
| النظر في | أفضل الممارسات |
|---|---|
| السمعة | اختر الموردين المعروفين ذوي السجلات المثبتة |
| أنظمة الجودة | شهادات ISO 9001 وAS9100 ISO 9001 وAS9100 |
| قدرات الاختبار | يجب أن يكون لدى المورد قدرات اختبار معملية داخلية واسعة النطاق |
| المخزون | ابحث عن الموزعين الذين لديهم مخزون كبير من المقاسات القياسية لتمكين التسليم السريع |
| أوقات الرصاص | استفسر عن المهل الزمنية الحالية والتوافر لاحتياجاتك الخاصة |
| الدعم الفني | يجب أن يوفر المورد الدعم الفني المطلع |
| التوثيق | يجب تقديم شهادات المطحنة المصنعة |
| ضمان الجودة | القدرة على تقديم خدمات التفتيش من طرف ثالث |
| الموثوقية | التسليم في الوقت المحدد والطلبات الكاملة أمر حيوي |
| القيمة المضافة | يقدم بعضها خدمات إضافية مثل المعالجة الحرارية، والتصنيع الآلي، والطلاء |
يضمن اختيار الموردين ذوي الخبرة والقدرات المتعمقة في مجال المواد 718 للمشترين الحصول على منتجات تلبي المواصفات باستمرار.
إيجابيات المادة 718 وسلبياتها
توفر المادة 718 أداءً ممتازًا في التطبيقات المتطلبة، ولكن لها بعض القيود التي يجب مراعاتها:
الجدول 11: إيجابيات المادة 718 وسلبياتها
| الإيجابيات | السلبيات |
|---|---|
| قوة ممتازة في درجات الحرارة العالية | أغلى من السبائك المنخفضة |
| يقاوم الزحف والتمزق والإجهاد. | عرضة للتصدع الناتج عن الإجهاد والتشقق أثناء التشكيل |
| يتحمل الصدمات الحرارية والدراجات الهوائية | مقاومة تآكل أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ |
| مقاومة للأكسدة حتى 1000 درجة مئوية | يتطلب معالجة حرارية لتحقيق الخصائص الكاملة |
| يلحم بسهولة للتصنيع | حساس للتلوث أثناء المعالجة |
| قابلة للتشغيل الآلي باستخدام أدوات عالية الأداء | صعوبة توصيل المعادن غير المتشابهة |
| قابلة للتشكيل في أشكال معقدة | محدودة للاستخدام المستمر حتى 704 درجة مئوية |
للحصول على أفضل النتائج، يجب على مهندسي التصميم والعمليات العمل على تعظيم مزايا 718 مع تقليل القيود من خلال التصميم والتصنيع والفحص والتشغيل المناسب.
المادة 718 مقابل السبائك الفائقة الأخرى
المادة 718 هي جزء من عائلة سبائك النيكل والكروم الفائقة. وهي توفر التوازن الأمثل للخصائص عند مقارنتها بالسبائك الفائقة الأخرى:
الجدول 12: كيفية مقارنة المادة 718 بالسبائك الفائقة الأخرى
| سبيكة | القوة | الصلابة | قابلية اللحام | مقاومة التآكل | مقاومة درجات الحرارة | التكلفة |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 718 | ممتاز | ممتاز | ممتاز | معتدل | ممتاز | معتدل |
| واسبالوي | ممتاز | جيد | عادلة | معتدل | ممتاز | عالية |
| رينيه 41 | جيد | معتدل | جيد | معتدل | ممتاز | معتدل |
| هاستيلوي إكس | معتدل | ممتاز | ممتاز | ممتاز | جيد | عالية جداً |
| هاينز 230 | ممتاز | معتدل | جيد | ممتاز | ممتاز | عالية |
| انكونيل 625 | معتدل | ممتاز | ممتاز | ممتاز | معتدل | معتدل |
توفر المادة 718 أفضل مزيج شامل من القوة وقابلية اللحام ومقاومة التآكل للعديد من التطبيقات المتطلبة، خاصةً عندما تكون التكلفة في الاعتبار.
المادة 718 والتصنيع الإضافي
يتيح التصنيع الإضافي (AM) تصنيع أجزاء 718 المعقدة التي قد يكون من الصعب للغاية أو المستحيل صنعها بالطرق التقليدية. يوفر التصنيع الإضافي باستخدام 718 مزايا مثل:
- القدرة على إنتاج أشكال هندسية معقدة غير ممكنة مع الصب أو التشكيل
- تقليل المهل الزمنية والتكاليف لأحجام الإنتاج الصغيرة
- القدرة على تحسين التصميمات من أجل الأداء بدلاً من قابلية التصنيع
- تقليل الهدر مقارنةً بطرق التصنيع الطرحي
- القدرة على إصلاح المكونات الموجودة أو إضافة ميزات إليها
- إمكانية دمج التجميعات في أجزاء مطبوعة واحدة
تتضمن قيود AM مع 718 ما يلي:
- تكلفة أعلى لأحجام الإنتاج الكبيرة
- معدلات بناء أبطأ من التصنيع التقليدي
- قد تكون هناك حاجة إلى معالجة لاحقة لتحقيق الخصائص النهائية
- قد تتطلب خصائص المواد متباينة الخواص تعديلات في التصميم
- اختبار التأهيل المطلوب للتحقق من صحة أداء الجزء المطبوع
- تأخر نضج سلسلة التوريد عن الإنتاج التقليدي
مع تطور التكنولوجيا، سيشهد التصنيع باستخدام AM 718 اعتمادًا متزايدًا للتطبيقات المعقدة ذات القيمة العالية في أسواق الفضاء والطاقة والصناعة.
أسئلة وأجوبة
س: فيما تُستخدم المادة 718؟
ج: تُستخدم المادة 718 على نطاق واسع في المحركات النفاثة والتوربينات الغازية والمصانع الكيميائية والبتروكيماوية وغيرها من التطبيقات التي تتطلب قوة استثنائية ومقاومة للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة.
س: هل المادة 718 قابلة للحام؟
ج: نعم، يمكن لحام 718 بسهولة باستخدام اللحام بالقوس الغازي التنغستن (GTAW)، واللحام بالقوس الغازي المعدني الغازي (GMAW)، واللحام بالقوس المعدني المحمي (SMAW)، وعمليات اللحام الأخرى. يجب اتباع الإجراءات المناسبة لتجنب التشقق.
س: ما الفرق بين إنكونيل 718 وهاينز 718؟
ج: كلاهما اسمان لعلامة تجارية للسبائك 718. يتم إنتاج Inconel 718 بواسطة شركة Special Metals Corporation، بينما يتم إنتاج سبيكة هاينز 718 بواسطة شركة هاينز إنترناشيونال. السبائك لها تركيبات وخصائص متطابقة تقريبًا.
س: ما هي قوة الشد ل 718؟
ج: إن الحد الأدنى لقوة الشد المحددة للمادة 718 الملدنة والمعتقة 718 هو 1241 ميجا باسكال. يمكن أن تصل القوة الفعلية إلى 1370 ميجا باسكال أو أعلى حسب المعالجة.
س: ما المعادن التي يمكن لحام 718 بها؟
ج: يمكن لحام 718 بالفولاذ، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك النيكل غير المتشابهة مع الإجراءات المناسبة. يعتبر تصميم الوصلة ومواد الحشو والمعالجة الحرارية بعد اللحام عوامل حاسمة.
س: ما هي درجة حرارة التشغيل القصوى ل 718؟
ج: على الرغم من أن 718 يتمتع بقوة مفيدة تصل إلى 1095 درجة مئوية، إلا أنه عادةً ما يقتصر على الاستخدام المستمر حتى 704 درجة مئوية لمعظم التطبيقات. القدرة على درجة حرارة أعلى ممكنة اعتمادًا على التحميل والبيئة.
س: هل المادة 718 متوافقة مع الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟
ج: نعم، يمكن توصيل 718 و316 غير القابل للصدأ واستخدامهما معًا بنجاح عند اتباع التصميم المناسب وإعداد السطح وإجراءات اللحام غير المتشابهة.
س: ما الفرق بين السبائك 718 و725؟
ج: تتميز سبيكة 725 بقوة ومقاومة تآكل محسنة قليلاً بفضل إضافات التنتالوم والنيوبيوم. سبيكة 725 أغلى ثمناً ولكنها تقدم مزايا لتطبيقات صناعة العمليات الكيميائية الصعبة.