ไม่ได้ทำอะไรบ้าง?

Inconel ครอบครัวของนิกเกิล - superalloys ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในอุณหภูมิสูง -, การกัดกร่อนและสูง - สภาพแวดล้อมความเครียด องค์ประกอบของโลหะผสมที่ไม่ได้รับการออกแบบมาอย่างระมัดระวังเพื่อให้บรรลุคุณสมบัติเหล่านี้โดยมีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบหลักเสริมด้วยองค์ประกอบการผสมที่หลากหลายที่ทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มลักษณะเฉพาะ มาสำรวจองค์ประกอบสำคัญที่ประกอบขึ้นเป็นไม่สะดวกและบทบาทของพวกเขาในการกำหนดประสิทธิภาพของโลหะผสม

นิกเกิล: รากฐานของโลหะผสมที่ไม่ได้

นิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักของโลหะผสมที่ไม่น่าสนใจทั้งหมดโดยทั่วไปคิดเป็นส่วนประกอบทางเคมี 50% หรือมากกว่า เนื้อหานิกเกิลที่สูงนี้เป็นรากฐานที่สำคัญของคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของ Inconel นิกเกิลให้ใบหน้าที่เสถียร - โครงสร้างผลึกลูกบาศก์กึ่งกลาง (FCC) ไปยังโลหะผสมซึ่งช่วยให้ความเหนียวและความเหนียวดีแม้ในอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายสำหรับองค์ประกอบการผสมอื่น ๆ ทำให้พวกเขาสามารถละลายอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์และออกแรงเอฟเฟกต์ของพวกเขา

เนื้อหานิกเกิลที่สูงยังมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความต้านทานการกัดกร่อนของ Inconel นิกเกิลมีความสามารถตามธรรมชาติในการต้านทานการกัดกร่อนในหลาย ๆ สภาพแวดล้อมและเมื่อรวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ มันจะสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันบนพื้นผิวของโลหะผสม ชั้นออกไซด์นี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคป้องกันสื่อการกัดกร่อนจากการเจาะเข้าไปในวัสดุพื้นฐาน ตัวอย่างเช่นในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่น้ำทะเลมีการกัดกร่อนสูงปริมาณนิกเกิลสูงในโลหะผสมที่ไม่ได้ช่วยให้พวกเขาต้านทานการกัดกร่อนและการกัดกร่อนของรอยแยกทำให้เหมาะสำหรับใช้ในส่วนประกอบวิศวกรรมทางทะเลเช่นปั๊มน้ำทะเลและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

โครเมียม: การเพิ่มออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อน

โครเมียมเป็นอีกองค์ประกอบสำคัญในโลหะผสมที่ไม่ได้อยู่ในความเข้มข้นตั้งแต่ 10% ถึง 25% บทบาทหลักของมันคือการปรับปรุงการออกซิเดชั่นและความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมอย่างมีนัยสำคัญ ที่อุณหภูมิสูงโครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์ที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ (CR₂O₃) บนพื้นผิวของโลหะผสม ฟิล์มนี้มีความเสถียรสูงและสามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันของวัสดุพื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศา

ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนเช่นในโรงงานแปรรูปเคมีที่โลหะผสมจะสัมผัสกับกรดและอัลคาลิสโครเมียมก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน มันช่วยให้ฟิล์มพาสซีฟคงที่บนพื้นผิวของโลหะผสมทำให้มีความทนทานต่อการสลายตัวด้วยไอออนที่กัดกร่อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น Inconel 625 ซึ่งมีโครเมียมประมาณ 21% สามารถทนต่อผลการกัดกร่อนของกรดซัลฟูริกและกรดไฮโดรคลอริกทำให้เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับส่วนประกอบเครื่องปฏิกรณ์เคมี

โมลิบดีนัมและทังสเตน: การเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน

Molybdenum เป็นองค์ประกอบการผสมที่พบบ่อยในหลาย ๆ เกรดที่ไม่น่าสนใจโดยมีเนื้อหาทั่วไปตั้งแต่ 2% ถึง 10% มันช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมผ่านการเสริมแรงของโลหะผสม - การเสริมสร้างความเข้มแข็งซึ่งหมายความว่ามันละลายในเมทริกซ์นิกเกิลและเพิ่มความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนที่ซึ่งจะช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดึงและการต้านทานการคืบของโลหะผสมที่อุณหภูมิสูง โมลิบดีนัมยังช่วยปรับปรุงความต้านทานของโลหะผสมต่อการกัดกร่อนหลุมและรอยแยกโดยเฉพาะอย่างยิ่งในคลอไรด์ - ที่มีสภาพแวดล้อม สิ่งนี้ทำให้อัลลอยด์ที่ไม่ได้มีโมลิบดีนัมเช่น Inconel 718 (มีโมลิบดีนัมประมาณ 3%) เหมาะสำหรับใช้ในการใช้งานในน้ำทะเล - การใช้งานที่เกี่ยวข้องและบ่อน้ำมันและก๊าซที่มีระดับคลอไรด์สูง

ทังสเตนบางครั้งจะถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสมที่ไม่น่าเชื่อบางอย่างแม้ว่าจะมีจำนวนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับโมลิบดีนัมซึ่งมักจะอยู่ที่ประมาณ 1% ถึง 5% เช่นเดียวกับโมลิบดีนัมทังสเตนมีส่วนช่วยในการเสริมความแข็งแกร่งของโซลูชัน - เพิ่มความแข็งแรงอุณหภูมิสูง - ที่สูงของโลหะผสม นอกจากนี้ยังช่วยปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมซึ่งเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่โลหะผสมอาจต้องสึกหรอที่อุณหภูมิสูง

Niobium และ Titanium: การทำให้การตกตะกอนของการตกตะกอน

Niobium (บางครั้งเรียกว่า columbium) และไทเทเนียมเป็นองค์ประกอบสำคัญในการตกตะกอน - โลหะผสมที่ไม่สามารถแข็งตัวได้ องค์ประกอบเหล่านี้เป็นสารประกอบ intermetallic เช่น gamma - prime (') และ gamma - เฟสสองเท่า (' ') เมื่อโลหะผสมได้รับการรักษาด้วยความร้อน การตกตะกอนเหล่านี้มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์นิกเกิลและทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อนเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง

Inconel 718 เป็นตัวอย่างของการตกตะกอน - โลหะผสมที่ไม่สามารถแข็งตัวได้ซึ่งมีประมาณ 5% niobium และ 1% ไทเทเนียม Gamma - Double Prime Phase (Ni₃nb) ที่เกิดขึ้นใน Inconel 718 ในระหว่างการรักษาความร้อนมีหน้าที่รับผิดชอบความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง - ที่ยอดเยี่ยมทำให้สามารถใช้ในส่วนประกอบเครื่องยนต์เครื่องบินที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 650 องศา ไทเทเนียมยังมีบทบาทในการปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของโลหะผสมในระดับหนึ่งนอกเหนือจากการมีส่วนร่วมในการชุบแข็ง

เหล็ก: องค์ประกอบรอง แต่มีประโยชน์

เหล็กมักจะอยู่ในโลหะผสมที่ไม่ได้เป็นองค์ประกอบรองโดยทั่วไปจะมีเนื้อหาตั้งแต่ 5% ถึง 20% มันถูกเพิ่มเข้ามาเพื่อลดต้นทุนของโลหะผสมเนื่องจากเหล็กเป็นโลหะราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับนิกเกิล ในขณะที่เหล็กไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพอุณหภูมิสูง - สูงหรือความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมที่ไม่ได้อยู่ แต่เข้ากันได้กับเมทริกซ์นิกเกิลและไม่มีผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อคุณสมบัติโดยรวมของโลหะผสมเมื่อมีจำนวนที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น Inconel 600 มีเหล็กประมาณ 8% ซึ่งช่วยลดต้นทุนในขณะที่ยังคงความต้านทานออกซิเดชันที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิปานกลาง

องค์ประกอบการติดตามอื่น ๆ

อัลลอยด์ Inconel อาจมีองค์ประกอบการติดตามอื่น ๆ เล็กน้อยเช่นคาร์บอนซิลิคอนและแมงกานีส คาร์บอนสามารถสร้างคาร์ไบด์ด้วยองค์ประกอบต่าง ๆ เช่นโครเมียม, ไนโอเบียมและไทเทเนียมซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของขอบเขตของโลหะผสมและความต้านทานการสึกหรอ อย่างไรก็ตามคาร์บอนที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การก่อตัวของคาร์ไบด์ที่เป็นอันตรายซึ่งลดความเหนียวของโลหะผสมดังนั้นเนื้อหาของมันมักจะถูกควบคุมต่ำกว่า 0.1%

ซิลิคอนและแมงกานีสมักจะถูกเพิ่มเป็น deoxidizers ในระหว่างกระบวนการผลิตของโลหะผสมเพื่อกำจัดออกซิเจนออกจากโลหะหลอมเหลวป้องกันการก่อตัวของการรวมออกไซด์ที่อาจทำให้โลหะผสมอ่อนแอลง โดยทั่วไปแล้วเนื้อหาของพวกเขาจะอยู่ในระดับต่ำมากโดยปกติจะต่ำกว่า 1%

การเปลี่ยนแปลงในการจัดองค์ประกอบระหว่างเกรดที่ไม่น่าสนใจที่แตกต่างกัน

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าองค์ประกอบของความไม่แน่นอนแตกต่างกันไปตามเกรดที่แตกต่างกันแต่ละอันปรับให้เหมาะกับแอปพลิเคชันเฉพาะ ตัวอย่างเช่น:

Inconel 600 มีองค์ประกอบที่ค่อนข้างง่าย: นิกเกิลประมาณ 76%, โครเมียม 15.5% และเหล็ก 8% เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยมและใช้ในการใช้งานเช่นส่วนประกอบของเตาเผาและอุปกรณ์ประมวลผลทางเคมี

Inconel 625 มีนิกเกิลประมาณ 61%, โครเมี่ยม 21.5%, โมลิบดีนัม 9% และ 3.6% niobium เนื้อหาโมลิบดีนัมและไนโอเบียมสูงให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าและความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง - ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นแพลตฟอร์มน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งและส่วนประกอบเครื่องยนต์จรวด

Inconel x - 750 ประกอบด้วยนิกเกิลประมาณ 73%, โครเมียม 15%, ไทเทเนียม 2.5%, อลูมิเนียม 1% และเหล็ก 7% มันขึ้นอยู่กับการตกตะกอนของแกมม่า - เฟสสำคัญ (ni₃ (ti, al)) สำหรับการเสริมสร้างความเข้มแข็งและใช้ในการใช้งานอุณหภูมิสูง - สูงและส่วนประกอบของกังหันก๊าซ

โดยสรุปแล้ว Inconel นั้นทำจากนิกเกิลเป็นหลักโดยมีโครเมียมโมลิบดีนัมไนโอเบียมไทเทเนียมและองค์ประกอบการผสมอื่น ๆ ที่เพิ่มเข้ามาในสัดส่วนที่เฉพาะเจาะจง การรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ทำให้ความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง - ที่น่าทึ่งความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อน องค์ประกอบที่แตกต่างกันของเกรด Inconel ที่แตกต่างกันช่วยให้พวกเขาตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของอุตสาหกรรมเช่นการบินและอวกาศพลังงานการแปรรูปทางเคมีและวิศวกรรมทางทะเล การทำความเข้าใจองค์ประกอบของ Inconel เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกเกรดที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะและการทำความเข้าใจลักษณะการทำงาน