اینکونل (Inonel)

یک گروه از سوپر آلیاژها برپایه نیکل بوده که به طور خاص برای برخی از سخت ترین شرایط استفاده می‌شود. دارای گریدهای مختلفی می‌باشد که در برابر خوردگی و اکسیداسیون در شرایط کاری دما و فشار بالا مقاومت بالایی دارند. این آلیاژها توانایی حفظ یکپارچگی ساختاری را در دمای بالا دارند. اینکونل برای مواردی که دما بسیار بالا است، مانند عملیات حرارتی استفاده می‌شود. در حرارت بالا، روی سطح آلیاژهای اینکونل لایه‌ای مقاوم، پایدار و غیرفعال از اکسید ایجاد می‌شود که از خوردگی بیشتر جلوگیری می‌نماید. اینکونل در رنج وسیعی از دماها استحکام خود را حفظ می‌کند. این آلیاژها در مواردی مورد استفاده قرار می گیرند که نیازمند خواصی هستند که به راحتی به خوردگی شدید یا خوردگی ناشی از آب خالص بالا و ترک ناشی از خوردگی نمی انجامد. این آلیاژ کاربرد ویژه در شرایطی که آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن به علت احتمال وقوع خزش در دماهای بالا قابل استفاده نیستند، دارد. اینکونل یک سوپرآلیاژ با استانداردهای لازم برای صنایعی که نیاز به کاربردهای مقاومت به خوردگی و سرویس ­دهی در دمای بالا دارند است. این آلیاژ در دسته آلیاژهای کار شده نیکل ـ کروم ـ آهن است. به‌طور کلی نیکل به عنوان جز اصلی و سپس کروم به عنوان جز دوم تمام آن‌ها می‌باشد. تلفیق استحکام عالی همراه با کارپذیری مناسب (نورد و فورج) از شاخصه­ های اصلی آلیاژ مذکور است. نام تجاری اینکونل توسط شرکت Special Metals Co ثبت شده‌است. این آلیاژ از خانواده آلیاژهای محلول جامد بین‌نشین نیکل _ کروم می‌باشد و به‌طور کلی برای کاربردهای دما بالا استفاده می‌گردد. اینکونل اغلب دربرنامه های دریایی به دلیل مقاومت فوق العاده نسبت به کلرید سدیم (نمک) در دماهای مختلف استفاده می شود. بنابراین، برای فرایندهایی که از مکان نمکی یا کارخانه نمک در نزدیکی اقیانوس استفاده می کنند، اینکونل گزینه مناسبی است.

اینکونل به نام‌های inco و iconel نیز خوانده می‌شود. نام‌های تجاری دیگر اینکونل عبارتند از: Inconel 625, Chronin625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 و Nicrofer 6020. خانواده این آلیاژ برای اولین بار در سال ۱۹۴۰ میلادی توسط یک تیم تحقیقاتی در شرکت Wiggin Alloys در کشور انگلستان ساخته شده‌است. اینکونل ماده ای است که به طور خاص در برخی از سخت‌ترین شرایط‌ ها استفاده می‌شود. حتی در مقایسه با فولاد زنگ نزن، اینکونل تحمل فوق العاده بالاتری را در برابر گرمای شدید دارد و استحکام کششی خود را در دماهای بالاتر از ۲۰۰۰ درجه فارنهایت از دست نمی‌دهد. نقطه ذوب اینکونل بالاتر ۲۶۰۰ – ۲۵۰۰ درجه فارنهایت (۱۳۹۰ – ۱۴۲۵ درجه سانتی گراد) است. با این وجود، آلیاژ اینکونل یک ماده گرانی است که در شرایطی که مواد دیگر قابل استفاده نیستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از مهم ترین کاربردهای آلیاژ اینکونل شامل استفاده در صنایع پزشکی، هوا و فضا و یا استخراج گاز و نفت می‌باشد.

 

ویژگی‌های آلیاژ اینکونل

آلیاژهای اینکونل ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که در ادامه به آن‌ها اشاره شده است:

• مقاومت در برابر دمای بالا
  
• تقریباً عاری از ترک خوردگی تنشی ناشی از کلرید می‌باشند.
• استحکام کششی بالا، مقاومت به خستگی و مقاومت مناسب به خزش
• مقاومت عالی در برابر اسیدها، مانند گوگرد، فسفر، نیتریک و هیدروکلریک
• مقاومت بالایی در برابر حفره‌ای شدن، خوردگی و خوردگی بین کریستالی از خود نشان می‌دهند.
  
• خصوصیات مکانیکی مناسب در محیط‌های کاری گرم و سرد مثل تنش تسلیم بالا (حتی در دماهای نزدیک به ۷۵۰ درجه سانتی گراد)
• مقاومت بالا نسبت به اکسیداسیون و خوردگی عالی در دمای زیاد، لذا برای کار در محیط‌های تحت فشار و انرژی جنبشی بالا، بسیار مناسب می‌باشند.

استحکام دما بالای اینکونل بسته به نوع آن، مربوط به استحکام دهی محلول جامد یا استحکام دهی رسوبی است. در انواع پیرسختی یا استحکام دهی رسوبی، مقادیر کمی از نیوبیوم با نیکل ترکیب شده و ترکیب بین فلزی گاما پرایم (Ni3Nb) را تشکیل می‌دهند. گاما پرایم کریستال‌های مکعبی کوچکی را تشکیل می‌دهد که لغزش و خزش مؤثر در دماهای بالا را مهار می‌کنند. تشکیل این کریستال‌ها با زمان افزایش می‌یابد.

انواع مختلف آلیاژهای اینکونل

آلیاژهای اینکونل بسیار متنوع هستند که به طور گسترده به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در هر دو محیط با دمای بالا و محیطی که آب وجود دارد، شناخته شده است. هر آلیاژ دارای مزایای خاص خود است. هر یک در تعدادی از صنایع مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، اینکونل ۶۰۰ و ۶۰۱ هر دو ابزار موثر در صنایع شیمیایی و صنایع غذایی هستند، در حالی که اینکونل  ۷۱۸ بیشتر در صنعت هوافضا در فضاپیماها و موتورهای موشک مورد استفاده قرار می گیرد.

• اینکونل ۶۰۰: استحکام دهی محلول جامد
  
• اینکونل ۶۰۱: مقاومت مکانیکی، ماشین کاری و جوشکاری خوب
• اینکونل ۶۱۷: مقاوم به خوردگی، اکسیداسیون، کربونیزه شدن و پوسته‌ای شدن
• اینکونل ۶۲۵: مقاوم به اسید، قابلیت جوشکاری خوب
  
• اینکونل ۶۹۰: دارای مقادیر کم کبالت و برای کاربردهای هسته‌ای و مقاومت ویژه کم
  
• اینکونل ۷۱۸: دارای استحکام دهی توسط فاز گاما دبل پرایم، نیز دارای قابلیت جوشکاری خوب
  
• اینکونل ۷۵۱: برای بهبود استحکام شکست در دمای ۱۶۰۰ فارنهایت مقدار عنصر آلومینیوم افزایش یافته‌است.
  
• اینکونل ۷۹۲: برای بهبود خواص خوردگی دما بالا مقدار عنصر آلومینیوم افزایش یافته‌است. مورد استفاده در ساخت توربین‌های گازی می‌باشد.
  
• اینکونل ۹۳۹: دارای استحکام دهی توسط فاز گاما پرایم بوده و قابلیت جوشکاری خوبی دارد.
  

 

کاربردهای آلیاژهای اینکونل

• شیرآلات
• سکوهای نفتی
• صنایع خودروسازی
• صنایع اسلحه سازی
• راکتورهای هسته ای
• تجهیزات صنایع غذایی
  
• تجهیزات کنترل آلودگی
• فرآوری شیمیایی و پتروشیمی
• توربین‌های گازی، موتور موشک و هواپیماهای فضایی
• قطعاتی که که در معرض تنش مکانیکی بالا و آب دریا قرار دارند.

---

---

آلیاژ Inconel 600

یک سوپرآلیاژ با استانداردهای لازم برای صنایعی که نیاز به کاربردهای مقاومت به خوردگی و سرویس­ دهی در دمای بالا دارند بوده و با خواص مکانیکی بسیار عالی است. این آلیاژ در دسته آلیاژهای کار شده نیکل ـ کروم ـ آهن است و برای استفاده در شرایطی که به طور همزمان استحکام و جوش پذیری بالا (تا دمای ۱۰۹۳درجه سانتی گراد ) مورد نیاز است، گزینه بسیار مناسبی به شمار می آید. تلفیق استحکام عالی همراه با کارپذیری مناسب (نورد و فورج) از شاخصه­ های اصلی آلیاژ مذکور است. میزان بالای نیکل در آلیاژ، مقاومت قابل توجهی در محیط های کاهنده، خورنده ارگانیک و غیر ارگانیک، محیط های حاوی یون کلرید، محلول های الکلی و همچنین اکسیداسیون ترک خوردگی – تنشی از خود نشان دهد. اما در دماهای بالا, در محیط های حاوی سولفور خوردگی در آلیاژ اتفاق می افتد. قابلیت مقاومت به خوردگی آلیاژ را افزایش داده و همچنین از آلیاژ در محیط­ های حاوی یون­ های کلریدی و اکسیداسیون ترک ناشی از خوردگی تحت تنش محافظت می­ کند. همچنین عنصر کروم به آلیاژ قابلیت مقاومت به اکسیداسیون داغ و مقاومت در محیط­ های خورنده حاوی سیال­های سولفور می­ دهد. این آلیاژ همچنین در برابر خوردگی و خوردگی سوزی ناشی از آب خالص مقاوم است. با این حال، اینکونل ۶۰۰ در صنایع غذایی و مهندسی هسته ای به کار می رود. زیرا این آلیاژها ساختار خود را در کاربردهایی که خوردگی غیرقابل برگشت به وجود می آورند حفظ می کند.

امکان تولید آلیاژ اینکونل ۶۰۰ با فرآیندهای کار گرم و کارسرد وجود دارد. کارگرم این آلیاژ باید در محدوده دمایی ۸۷۱ تا ۱۲۳۲ درجه سانتی گراد انجام شود. انجام هرگونه کار مکانیکی در محدوده دمایی ۶۴۸ تا ۸۷۱ درجه سانتی گراد باعث ایجاد ترک و شکست حین فرآیند کارگرم و کارسرد می شود زیرا در این محدوده دمایی انعطاف پذیری آلیاژ به شدت کاهش می یابد. قابلیت کار سرد پذیری بالای این آلیاژ مشابه فولادهای زنگ نزن کروم ـ نیکل است با این تفاوت که مقدار زیاد نیکل مانع از استحاله آستنیت به مارتزیت در حین کارسرد می گردد، درحالی که این استحاله به طور معمول در فولادهای زنگ نزن ۳۰۴ و ۳۰۱ در حین انجام کارسرد اتفاق می افتد. از دیگر نامهای تجاری اینکونل ۶۰۰ میتوان  Nickelvac^® ۶۰۰, Ferrochronin^® ۶۰۰ را نام برد.

ترکیب شیمیایی آلیاژ Inconel 600

 خواص فیزیکی Inconel 600

استاندارد Inconel 600

ویژگی های اینکونل ۶۰۰

• مقاوم به خوردگی تنشی
• مقاوم به حرارت و کربونیزه شدن
• مناسب برای کاربردهای استاتیک در دمای بالا
• مقاوم به اکسیداسیون و خوردگی (در محیط قلیایی) در دمای بالا

مقاومت در برابر خوردگی اینکونل ۶۰۰

ترکیب آلیاژ اینکونل ۶۰۰ باعث مقاومت آن در برابر خورنده های گوناگونی می شود. محتوای کروم آلیاژ آن را برتر از نیکل خالص تجاری تحت شرایط اکسید کننده می کند و محتوای بالای نیکل آن را قادر می سازد تا مقاومت قابل توجهی تحت شرایط کاهش (احیا) را حفظ کند. همچنین محتوای نیکل مقاومت بسیار خوبی در برابر محلول های قلیایی ایجاد می کند.
این آلیاژ مقاومت نسبی در برابر اسید های اکسید کننده قوی دارد. با این حال، اثر اکسید کنندگی هوای محلول به تنهایی برای اطمینان از انفعال کامل و رهایی از حمله ی اسید های معدنی اشباع شده از هوا و برخی از اسید های آلی غلیظ کافی نیست.

ترک تنش خوردگی اینکونل ۶۰۰

فولاد های زنگ نزن کروم-نیکل آستنیتی گاهی اوقات در اثر ترک تنش خوردگی به صورت فاجعه بار دچار از کار افتادگی می شوند ( شکست می خورند و خراب می شوند) . این نوع شکست عموما مربوط به محیط حاوی کلرید ها و همچنین تنش، آب، اکسیژن محلول و عوامل دیگر است. تمایل آلیاژ های آستنیتی به ترک خوردن میان دانه ای در محلول های کلریدی با افزایش محتوای نیکل آلیاژ، کاهش می یابد. آلیاژ اینکونل ۶۰۰ با حداقل میزان نیکل ۷۲ درصد، تقریبا در برابر ترک تنش خوردگی یون کلرید ایمن است. آلیاژ اینکونل ۶۰۰ در معرض ترک تنش خوردگی در قلیای سوز آور با دمای بالا و مقاومت بالا قرار می گیرد. مواد برای چنین خدماتی باید کاملا در ۱۶۵۰ درجه فارنهایت برای یک ساعت یا ۱۴۵۰ درجه فارنهایت برای ۴ ساعت (۹۰۰ درجه سانتی گراد برای ۱ ساعت یا ۷۹۰ درجه سانتی گراد برای ۴ ساعت) ، پیش از استفاده تنش زدایی شوند؛ و تنش های کاری باید در حداقل نگه داشته شوند. ترک تنش خوردگی ممکن است در حضور جیوه در دماهای بالا نیز رخ دهد. توصیه های ارائه شده برای قلیای سوز آور، در صورت استفاده از آلیاژ در کاربردهایی که در مجاورت جیوه در دماهای بالا است، باید دنبال شوند.

ریز ساختار اینکونل ۶۰۰

آلیاژ اینکونل ۶۰۰، یک آلیاژ محلول جامد آستنیتی پایدار است. تنها فاز های رسوبی موجود در ریز ساختار عبارتند از نیترید های تیتانیم، کاربید های تیتانیم (یا محلول آن دو ترکیب که عموما سیانو نیترید نام دارد)، و کاربید های کروم. نیترید های تیتانیم و کاربید ها در نمونه های پولیش شده در بزرگنمایی ۵۰ برابر یا بزرگتر قابل دیدن هستند. آنها به شکل ذرات کوچک زاویه دار پراکنده شده به صورت تصادفی ظاهر می شوند. رنگ آنها از نارنجی-زرد برای نیترید به طوسی-بنفش برای کاربید متغیر است. این نیترید ها و سیانو نیترید ها در همه ی دماهای زیر نقطه ی ذوب پایدار هستند و تحت تاثیر عملیات حرارتی قرار نمی گیرند. در دماهای بین ۱۰۰۰ تا ۱۸۰۰ درجه فارنهایت (۵۴۰ تا ۹۸۰ درجه سانتی گراد) ، کاربید های کروم از محلول جامد رسوب می کنند. رسوب هم در مرزهای دانه و هم در شبکه ماتریس رخ می دهد. به دلیل رسوب مرزدانه ای، رفتار خوردگی آلیاژ اینکونل ۶۰۰ مشابه سایر آلیاژ های آستنیتی است که در آن ماده می تواند مستعد حمله ی میان دانه ای در بعضی موارد حساس با قرار گرفتن در معرض دماهای ۱۰۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۵۴۰ تا ۷۶۰ درجه سانتی گراد) شود. در دماهای بالای ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی گراد) کاربید غالب Cr7C3 است. زیر دمای ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی گراد) ، کاربید Cr23C6 نیز وجود دارد.

کاربردهای دما بالای اینکونل ۶۰۰

آلیاژ اینکونل ۶۰۰ به طور گسترده ای در کوره و عملیات حرارتی برای قرع (ظرف تقطیر)، جعبه، بوته، تسمه سیم، کوره اجاق غلطکی و اجزای مشابه که نیازمند مقاومت به اکسیداسیون و محیط کوره است، استفاده می شود. این آلیاژ، ماده ی استاندارد برای ظروف حاوی نیترید، به دلیل مقاومت آن در برابر نیتروژن در دماهای بالا، است.

کاربردهای اینکونل ۶۰۰

این آلیاژ به دلیل استحکام و مقاومت به خوردگی مناسب به طور گسترده‌ای در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود. کاربردهایی از جمله هیترها، برج‌های تقطیر و کندانسورها برای فرآیندهای اسید چرب، لوله‎‌های بخار، لوله‌ها و ورق‌ سینی‌های تولید سولفید سدیم؛ و تجهیزات در تماس با اسید آبیتیک در تولید خمیر کاغذ. مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون در دمای بالا، این آلیاژ را برای کاربرد در صنعت عملیات حرارتی بسیار ممتمایز و مطلوب می‌کند. که برای رتورها، مافل، کوره‌های غلتکی و دیگر اجزای کوره و سبدها و سینی‌های عملیات حرارتی استفاده می‌شود. در حوزه هوانوردی، اینکونل ۶۰۰ به طور گسترده برای انواع مختلف موتورها و ایرفریم‌ها (قسمت‌هایی از بدنه) که باید مقاومت مناسبی در برابر دمای بالا داشته باشند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال می‌توان به لاک وایر، آستر اگزوزها و سیل بندی توربین‌ها اشاره کرد.
در صنعت برق و الکترونیک نیز از اینکونل ۶۰۰ استفاده می‌شود. همچنین این آلیاژ یک متریال استاندارد برای ساخت راکتورهای هسته‌ای است. این آلیاژ مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی توسط آب با خلوص بالا دارد و هیچ نشانی از ترک خوردگی تنش ناشی از خوردگی کلرید در سیستم های آب راکتور شناسایی نشده است. برای کاربردهای هسته ای، این آلیاژ با مشخصات دقیق تولید می شود.

جوشکاری اینکونل ۶۰۰

فرآیندهای جوشکاری آلیاژ Inconel 600 عبارتند از: SMAW، SAW، GTAW و MMAW. در فرآیند SMAW از الکترود ۱۸۲، در SAW ،GTAW و GMAW از فیلر Inconel 82 استفاده می شود. فلزهای جوش رسوب داده شده با الکترود ۱۸۲ چنانچه در محدوده دمایی ۵۴۰ تا ۷۶۰ درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار گیرند، داکتیلیتی آنها کاهش می یابد.

عملیات حرارتی اینکونل ۶۰۰

اینکونل ۶۰۰ قابلیت رسوب سختی را ندارد و تنها با کار سرد، سخت و مستحکم می‌شود. این قابلیت را ندارد که با عملیات حرارتی سخت شود. از سوی دیگر این آلیاژ از طریق اعمال کارسرد (نورد سرد) سخت شده و استحکامش بالا می­ رود. بعد از اعمال کار سرد به منظور تنش زدایی و افزایش داکتیلیتی، انجام فرآیند آنیل در دمای ۸۷۱ درجه سانتی گراد الزامی است. تنش زدایی و  عملیات حرارتی آنیل در دماهای بالاتر از ۹۸۲ درجه سانتی گراد باعث رشد دانه و افت خواص مکانیکی می گردد. قابلیت­های آلیاژ اینکونل ۶۰۰ منجر به این شده که از این آلیاژ در حوزه­ های گوناگون صنعتی و از محدوده دمایی سرویس زیر صفر تا ۱۰۹۵ °C استفاده شود. تطبیق پذیری اینکونل ۶۰۰ منجر به استفاده از آن در طیف وسیعی از کاربردهای مختلف از دماهای زیر صفر درجه تا بالای ۲۰۰۰ درجه فانهایت (۱۱۰۰ درجه سانتی گراد) شده است.

---

---

آلیاژ Inconel 601

اینکونل ۶۰۱ یک آلیاژ نیکل کروم است که مقاومت به اکسیداسیون خارق العاده ای تا دمای ۱۲۰۴ درجه سانتی گراد از خود نشان می دهد. شکل گیری یک لایه اکسید بر سطح اینکونل ۶۰۱، مانع از تکه تکه شدن سطحی (spalling) پس از قرار گیری در معرض سیکل های حرارتی دما بالا می گردد.  اینکونل ۶۰۱ شکل پذیری خود را با قرار گرفتن طولانی مدت در سیکل های حرارتی گوناگون از دست نمی دهد. این اینکونل نیز، مانند اینکونل ۶۰۰ در برابر انواع مختلف خوردگی و اکسیداسیون در دمای بالا مقاوم است. با این حال، بر خلاف اینکونل ۶۰۰، این آلیاژ نیکل کروم، آلومینیوم نیز دارد. این عنصر اضافه شده، سبب بروز خصوصیات عالی در محیطهای بسیار داغ، می باشد. ویژگی برجسته آلیاژ اینکونل ۶۰۱ مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا است. این آلیاژ همچنین مقاومت خوبی در برابر خوردگی آبی دارد، از مقاومت مکانیکی بالایی برخوردار است و به راحتی شکل گرفته، ماشین کاری و جوشکاری می شود. این آلیاژ دارای ساختار FCC و محلول جامد است و درجه بالایی از پایداری متالورژیکی را ارائه می‌دهد. آلیاژهای پایه نیکل، همراه با مقادیر قابل توجه کروم، مقاومت در برابر بسیاری از محیط‌ های خورنده متفاوت و دما بالا را بهبود می‌بخشد. مقاومت به اکسیداسیون به همراه مقادیر آلومینیوم بیشتر افزایش می‌یابد. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آلیاژ اینکونل ۶۰۱، آن را به ماده مناسب برای کاربرد در حوزه‌های مختلف فرآیندهای حرارتی، فرآیندهای شیمیایی، کنترل آلودگی، هوا فضا، تولید برق و اجزای توربین گاز و تجهیزات پردازش پتروشیمی تبدیل کرده است.

تاریخچه تولید اینکونل ۶۰۱

شرکت بین المللی آلیاژهای اینکو Inco Alloys International درسال ۱۹۲۲ توسط International Nickel Company (INCO)  در شهر هانتینگتون امریکا تاسیس شد و بخش زیادی از سوپرآلیاژهای پایه نیکل با نام اینکونل را تولیدکرد و توسعه داد . شرکت اینکو و هانتینگتون درسالهای بعد به مالکیت شرکت اسپشیال متالز (Special Metals Crop) و سپس شرکت PCC ( Precision Castparts Crop ) در آمدند و در سال ۲۰۱۶ همه این شرکتها زیر مجموعه برکشایر هاتاوی شدند و بزرگترین مجموعه تولید کننده سوپرآلیاژها ، فولادهای خاص و تیتانیوم را شکل دادند.  شرکت اینکو در سال ۱۹۷۱ در کارخانه هانتینگتون خود واقع در امریکا (Huntington Alloys)  سوپر آلیاژ اینکونل ۶۰۱ را برای کاربردهای دمای بالا تولید و به صنعت معرفی نمود. این آلیاژ در کوره ها، توربین های زمینی و هوایی ، نیروگاه ها ، صنایع نفت ، گاز، پتروشیمی ، شیمیایی و … مورد استفاده واقع شد و پاسخگوی نیازهای فنی صنعتگران گردید.

ویژگی‌های اینکونل ۶۰۱

• دارای استحکام و داکتیلیته در دمای بالا
• مقاوم به کربونیزه شدن و پوسته‌ای شدن
• مناسب برای کاربردهای استاتیک در دمای بالا
• خواص مکانیکی بالا در دماهای بالاتر نسبت به اینکونل ۶۰۰
• مقاومت بی‌نظیر در مقابل اکسیداسیون و حالت‌های خوردگی در دمای بالا

کاربردهای اینکونل ۶۰۱

آلیاژ Inconel ۶۱۷

اینکونل ۶۱۷  یک آلیاژ نیکل – کروم ـ کبالت ـ مولیبدن با مکانیسم استحکام بخشی محلول جامد است با ترکیبی فوق العاده از مقاومت به دمای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون می‌باشد. همچنین این الیاژ مقاومت عالی در برابر محیط‌های خورنده دارد و به راحتی با روش‌های معمول شکل دهی و جوشکاری می‌شوند. مقادیر بالای نیکل و کروم این آلیاژ را در برابر انواع مختلفی از محیط‌های کاهنده و اکسید کننده مقاوم می‌کند. آلومینیوم همراه با کروم مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالا را افزایش می‌بخشد. استحکام بخشی از طریق محلول جامد با افزاودن کبالت و مولیبدن انجام می‌پذیرد. دارا بودن ترکیبی از استحکام بالا و مقاومت به اکسیداسیون در دماهای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه فارنهایت (۹۸۰ درجه سانتی گراد)، باعث می‌شود آلیاژ ۶۱۷ به متریال جذابی برای کاربردهایی از جمله کانال کشی، محفظه‌های احتراقی و آسترهای انتقالی در هواپیماها و توربین‌های گازی زمینی، تبدیل شود.

ویژگی‌های اینکونل ۶۱۷

• استحکام در دمای بالا
• مقاوم به خوردگی، اکسیداسیون، کربونیزه شدن و پوسته‌ای شدن

آلیاژ Inconel 625

یک سوپرآلیاژ پایه نیکل ـ کروم بوده که استحکام بالا و مقاومت به خوردگی قابل توجهی دارد. از دیگر نکات قابل توجه سهولت تولید این آلیاژ نسبت به دیگر سوپرآلیاژها است. این سوپرآلیاژ قابلیت این را دارد که از دماهای زیر صفر تا C° ۹۸۲ سرویس­ دهی کند. شرکت­های Special metals، Haynes و VDM metals از برندهای اصلی تولید کننده این آلیاژ هستند. استحکام بالای این آلیاژ از افزودن عناصری نظیر مولیبدن (Mo) و نیوبیوم (Nb)، تانتالیوم​ (Ta) و آهن (Fe) به زمینه نیکل ـ کرومی ناشی می­ شود. همچنین ترکیب عناصر ذکر شده سبب می­ شود مقاومت به خوردگی خوبی را حتی در دماهای بالا نیز از خود نشان دهد در نتیجه استفاده از این عناصر در ترکیب اینکونل، استحکامش بیشتر می شود. (بدون اینکه عملیات حرارتی روی آنها انجام شود). اینکونل ۶۲۵ مقاومت مکانیکی بالایی نیز برخوردار می باشد (مقاومت تسلیم ۵۸۰ مگاپاسکال معادل مقاومت مکانیکی فولاد MO40 سخت کاری شده ). به دلیل درصد بالای نیکل در ترکیب اینکونل ۶۲۵، این آلیاژ در مقابل یکی از رایج ترین انواع خوردگی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی یعنی خوردگی تنشی کلرایدی (chloride stress corrosion cracking Cl-SCC) مقاوم است. هم چنین اینکونل ۶۲۵ در مقابل خوردگی حفره ای (pitting) و خوردگی شیاری (crevice corrosion) مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می دهد. از دیگر مزایای اینکونل ۶۲۵، قابلیت جوش منحصر به فرد آن است. به دلیل پایداری ساختار بلورین اینکونل ۶۲۵ در دمای بالا و حفظ دانه بندی پس از ذوب مجدد، این آلیاژ گزینه مناسبی برای کاربردهایی است که در آن نیاز به لایه نشانی با جوش (Weld Overlay) وجود دارد. این امتیاز سبب می گردد تا قطعات ساخته شده از این آلیاژ قابلیت تعمیر پذیری مناسبی داشته باشند.

ترکیب شیمیایی آلیاژ Inconel 625

خواص فیزیکی Inconel 625

استاندارد Inconel 625

ویژگی بارزی که در این آلیاژ وجود دارد که آن را همیشه به عنوان یک انتخاب عالی برای سرویس ­دهی در محیط­ های دریایی نگه می­ دارد و آن هم مقاومت به خوردگی و حفره شدن است. مقاومت زیاد در برابر خوردگی ناشی از خستگی، استحکام بالا و مقاومت به یون­ های کلریدی از ویژگی­های اصلی این آلیاژ است. به ­طور گسترده­ ای در ساخت تجهیزات زیردریایی مورد استفاده قرار می­ گیرد. چند مورد از مصارف این آلیاژ اشاره خواهد شد:

• اگزوز برای ناوها و قایق ها
• مبدل­ های کنترل کننده زیردریایی
• ساخت کابل­ های ارتباطی زیردریایی­ ها
• ساخت برخی از سیلندرهای حاوی سیال­ های داغ و خورنده
• تیغه پروانه موتور قایق­ های تفنگ گشت (قایق­های کوچک نظامی) از جنس Inconel 625 است.
• در ساخت برخی از قطعات موتورهای پیشران زیردریایی از آلیاژ Inconel 625 استفاده می­ شود.
• آلیاژ مذکور بشکل کلاف برای کابل­ های مهارکننده (Mooring cables) شناورها استفاده می­ شوند.

جوشکاری

جوشکاری آلیاژ اینکونل ۶۲۵ با فرآیندهای TIG ,SMAW و GMAW انجام می شود. در جوشکاری اینکونل ۶۲۵ به آلیاژ هم جنس و سایر آلیاژها با جنس متفاوت، فیلر اینکونل ۶۲۵ یا الکترود ۱۱۲ (با ترکیب نیکل-کروم- مولیبدن) مورد استفاده قرار می گیرد. در این حالت، فلز جوش رسوب داده شده ضمن استحکام بالا (استحکامی مشابه فلز پایه)، دارای مقاومت زیادی در برابر خوردگی و اکسیداسیون در محدوده دمایی کرایوژنیک تا دمای ۹۸۲ درجه سانتیگراد می باشد. در فرآیندهای جوشکاری TIG وSMAW از فیلر اینکونل ۶۲۵ (پارامترهای جوشکاری مشابه جوشکاری سایر فیلرهای نیکل-کروم) و در فرآیند GMAW از الکترود ۱۱۲ استفاده می شود. سرباره حاصل از ذوب الکترود ۱۱۲ دارای سختی بالایی است که براثر ضربه به راحتی جدا می شود. پس از جوشکاری این آلیاژ، جهت حفظ استحکام و داکتیلیتی نیازی به فرآیند پس گرم نیست.

ویژگی‌های اینکونل ۶۲۵

• مقاوم به اکسیداسیون و حرارت
• مقاومت ویژه به خوردگی حفره ای و شیاری و تنشی
• مقاومت به خوردگی عالی در گستره وسیعی از محیط‌های خوردگی (قلیایی، دریایی، آب شیرین و نمک‌های طبیعی)

کاربردهای اینکونل ۶۲۵

• تجهیزات آب دریا 
• اگزوز توربین جت
• قطعات توربین گازی
• داکت‌های (کانال) هواپیما
• بیلوز و اتصالات قابل انعطاف
• لوله‌های سوپرهیترهای تولید سوخت زیست
• صنایع هوا و فضا مانند گسکت و آب بند دما بالا
• لوله‌های جمع‌آوری گازهای ترش (به صورت کامل یا کلد)
• لوله‌های سوپرهیترهای سیستم‌های سوزاندن زباله‌های شهری
• مبدل‌های حرارتی با آب دریا در پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و سازه‌های ساحلی
• تجهیزات و قطعات صنایع شیمیایی مانند تیوب های انتقال مواد شیمیایی و شیرهای صنایع نفت و گاز
  

  ---

  ---

آلیاژ Inconel 718

اینکونل ۷۱۸، یک آلیاژ نیکل کروم با قابلیت عملیات حرارتی پیر سختی است که به دلیل وجود عناصر آلیاژی نیوبیوم، مولیبدن، تیتانیوم و آلومینیوم در ترکیب آن، علاوه بر مقاومت به خوردگی مناسب، دارای مقاومت مکانیکی بالا و خواص خزشی منحصر به فرد تا دمای ۶۵۰ درجه سانتی گراد است. وجود عنصر ته نشینی آلومینیوم در ساختار اینکونل ۷۱۸، سبب رسیدن به مقاومت مکانیکی بسیار بالا پس از عملیات حرارتی پیرسختی می گردد. اینکونل ۷۱۸ تا دمای ۶۵۰ درجه سانتی گراد همچنان به عنوان یک سوپرآلیاژ با مقاومت مکانیکی بالا محسوب می شود. در محدوده دمایی محیط تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد، این سوپرآلیاژ بهترین مشخصات مکانیکی و خزشی را در مقایسه با رده های های مشابه خود داراست. از آنجا که اینکونل ۷۱۸ در دمای فوق سرد (کرایوژنیک)، مشخصات مکانیکی خود را حفظ می کند، به عنوان یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت سازه های هوافضایی است که نیاز به کارکرد در رنج وسیعی از دما (کرایوژنیک تا ۷۰۰ درجه سانتی گراد) را دارند. از دیگر مشخصه های این سوپرآلیاژ پرکاربرد و منحصر به فرد، قابلیت جوشکاری مناسب آن است. اینکونل ۷۱۸ نسبت به ترک خوردگی های پس از جوش (post weld cracking) مقاوم است. در اغلب موارد این آلیاژ به صورت آنیل عرضه می گردد تا مصرف کننده بتواند قبل از عملیات حرارتی آن را به راحتی ماشینکاری کند. در کاربردهای هوافضا و نیروگاهی این سوپرآلیاژ را مطابق با استاندارد AMS5662 و AMS5663 تولید می کنند و رده تولیدی اینکونل ۷۱۸API مشخصا برای کاربرد در صنایع نفت و گاز است.

اینکونل ۷۱۸API ، یکی از رده های تولیدی ۷۱۸ است که مطابق با الزامات صنایع نفت و گاز جهت کاربرد در محیط های گاز ترش، تولید و عملیات حرارتی شده است. اینکونل ۷۱۸API مطابق با استاندارد NACE MR0175 جهت کاربرد در چاه ها نفت و گاز که فشار و دمای گازترش زیاد است، تولید شده است. اینکونل ۷۱۸API مطابق این استاندارد داری خواص مکانیکی، مقاومت به خوردگی و قابلیت جوشکاری بهبود یافته است و هم چنین سختی آن از ۴۰HRC تجاوز نمی کند. این سوپرآلیاژ دارای مقاومت به خوردگی تنشی کلرایدی، خوردگی تنشی سولفید هیدروژن و خوردگی حفره ای است. لذا در محیط های گاز ترش که تراکم، فشار و دمای گازهای خورنده هیدروژن سولفید، کلرایدی و دی اکسید کربن زیاد است، می توان از اینکونل ۷۱۸API استفاده کرد.

آلیاژ اینکونل ۷۱۸ هم در شرایط آنیل و هم در شرایط پیرسخت شده دارای قابلیت جوشکاری است اما باید توجه داشت که جوشکاری این آلیاژ در حالت پیرسازی شده باعث کاهش سختی ناحیه HAZ نسبت به قطعه کار می شود.

ویژگی‌های اینکونل ۷۱۸

• خواص بهتر جوشکاری
• استحکام مکانیکی بسیار بالا
• استحکام بالاتر از اینکونل X 750
• مقاوم به حرارت و خوردگی (اسیدی)
• آلیاژ نیکل-کروم (Ni-Cr) رسوب سخت شده
• مناسب برای کاربردهای دینامیک دردمای بالا
• استحکام خزشی بالا تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد
• مقاوم به خوردگی تنشی (در محیط‌های سولفیدی و کلریدی)
• خواص مکانیکی بالاتر در دمای پایین‌تر نسبت به نایمونیک ۹۰ و اینکونل X 750

کاربردهای اینکونل ۷۱۸

• توربین های گاز
• راکتورهای اتمی
• صنایع هوا و فضا
• فرآیندهای شیمیایی
• تجهیزات کنترل آلودگی
• مخازن کرایوژنیک (فوق سرد)
• قطعات موشک‌های سوخت مایع
• شیر، فنر، ماندرل و … در صنایع نفتی 
• قطعات مکانیکال سیل در توربو پمپ‌ها
• شیرهای سرچاهی نفت (Tubing Hanger, Seat, Gate) 
• قطعات توربین گاز (ورق برای کیسینگ یا رینگ و دیسک و محور)

---

---

آلیاژ Inconel 725

اینکونل ۷۲۵ یک سوپرآلیاژ نیکل، کروم، مولیبدن، نیوبیوم، با قابلیت عملیات حرارتی پیرسختی است که علاوه بر مقاومت مکانیکی، قابلیت شکل پذیری و چقرمگی بالا، در برابر انواع خوردگی ها از جمله خوردگی تنشی و تر شدگی هیدروژنی (hydrogen embrittlement ) مقاوم است. اینکونل ۷۲۵ رده توسعه یافته اینکونل ۶۲۵ است که با اضافه کردن تیتانیوم و آلومینیوم به ترکیب آلیاژی آن، به منظور دست یابی به مقاومت مکانیکی بالا پس از عملیات حرارتی پیرسختی بهبود یافته است. اینکونل ۷۲۵ یکی از بهترین گزینه ها برای کاربردهایی است که علاوه بر مقاومت مکانیکی بالا، نیاز به مقاومت خوردگی مناسب در مواجهه با محیط های شیمیایی خورنده می باشد. اینکونل ۷۲۵ یکی از سوپرآلیاژهای متداول در کاربردهای نفت و گاز است که تجهیزات در معرض گاز ترش قرار می گیرند. این آلیاژ مقاومت بالایی در مقابل واکنش های شیمیایی ترکیبات گاز ترش نظیر سولفید هیدروژن، کلرایدها و دی اکسید کربن دارد. به دلیل مقاومت اینکونل ۷۲۵ به خوردگی حفره ای و خوردگی شیاری در مواجهه با آب دریا، در صنایع دریایی نیز از این سوپرآلیاژ برای ساخت اتصالات تحت بار مکانیکی بالا استفاده می شود.

فیلر مورد استفاده برای جوشکاری اینکونل ۷۲۵ ، Inco-Weld 725 NDUR می باشد که دارای استحکام بالاتری نسبت به فیلر اینکونل ۶۲۵ است. جوشکاری این آلیا زبا فرآیندهای GMAW و GTAW انجام می شود.

ویژگی‌های اینکونل ۷۲۵

• مقاوم به خوردگی
• استحکام خیلی بالا
• مقاوم به خوردگی تنشی

کاربردهای اینکونل ۷۲۵

• صنایع دریایی (مقاومت در برابر آب دریا)
• صنعت نفت و گاز و پتروشیمی مانند تجهیزات سرویس ترش

---

---

آلیاژ Inconel X750

اینکونل X750 یک آلیاژ نیکل کروم با قابلیت عملیات حرارتی پیرسختی یا رسوب سخت شونده است که دارای مقاومت در برابر اکسیداسیون، خوردگی و حفظ استحکام بالا تا  تا دمای ۷۰۴ درجه سانتی گراد(۱۴۰۰ درجه فارنهایت) است. اگرچه افزایش دمای بیشتر از ۷۰۴ درجه سانتی گراد (۱۴۰۰ درجه فارنهایت)، اثرات حاصل از عملیات رسوب سختی را تا حد زیادی از بین می‌برد، اما متریال عملیات حرارتی شده تا دمای ۷۶۰ درجه سانتی گراد (۱۸۰۰درجه فارنهایت) استحکام خوبی را ارئه می‌دهند. اینکونل X750 در حقیقت نوع توسعه یافته اینکونل ۶۰۰ است که با اضافه شدن تیتانیوم و آلومینیوم به ترکیب آلیاژی آن به عنوان عناصر ته نشینی، پس از عملیات حرارتی پیرسختی به مقاومت کششی منحصر به فردی می رسد. اینکونل X750 همانند رده قدیمی خود یعنی اینکونل ۶۰۰، در دماهای بالا نسبت به اکسیداسیون مقاوم است. اینکونل X750 در دماهای پایین (کرایوژنیک) هم خواص عالی از خود نشان می‌دهند و به جهت اقتصادی بودن و هم به جهت در دسترس بودن آلیاژ اینکونل X750 در تمامی اشکال استاندارد، منجر به کاربرد گسترده این آلیاژ در زمینه‌های صنعتی شده است. در توربین‌های گازی برای پره‌ها و چرخ‌های روتور، پیچ و مهره، و دیگر اجزای سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اینکونل X750 به طور گسترده در محفظه رانشی موتور موشکی استفاده می‌شود. کاربردهای مربوط به حوزه هواپیمایی شامل معکوس کننده‌های رانشی و سیستم‌های لوله‌کشی هوای گرم است. مخازن تحت فشار بزرگ از آلیاژ اینکونل X750 ساخته می‌شوند. سایر کاربردها شامل وسایل عملیات حرارتی، ابزارهای فرم دهی، قالب های اکستروژن و گیره‌های دستگاه تست است. برای فنرها و اتصالات، آلیاژ اینکونل X750 از دمای زیر صفر تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد ( ۱۲۰۰ درجه فارنهایت) استفاده می‌شود. علاوه بر ویژگی های اشاره شده، شکل پذیری عالی اینکونل X750، این سوپر آلیاژ را تبدیل به گزینه ای بسیار مناسب برای ساخت فنرهای مورد استفاده در توربین های گازی و صنایع نفت و گاز نموده است.

جوشکاری

آلیاژ رسوب سخت شونده X-750 توسط فرآیندهای (GTAW (TIG)، GMAW (MIG و (SMAW (MMA و در شرایط آنیل یا آنیل محلولی جوشکاری می شود. در جوشکاری این آلیاژ باید حرارت ورودی به قطعه کار کم باشد. قبل از انجام عملیات پیرسازی برای این آلیاژ، فرآیند پس گرم باید انجام شود. در فرآیندهای TIG و MIG از الکترودهای ERNiCrFe-7 و W.Nr 2.4806 و درفرآیند SMAW از الکترودهای پوشش دار W.Nr 2.4648 و EL-NiCr19Nb استفاده می شود. جهت دستیابی به مقاومت خوردگی مناسب ترجیحا فرآیند GTAW برای جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی‌های اینکونل X۷۵۰

• رسوب سخت شده
• عملکرد خوب در شرایط فوق سرد
• به اندازه نایمونیک ۹۰ استحکام ندارد
• مناسب برای کاربردهای دینامیک در دمای بالا
• استحکام خزشی خوب در دماهای بالا تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد

کاربردهای اینکونل X۷۵۰

• راکتورهای اتمی
• قالب های اکستروژن
• مخازن تحت فشار بزرگ
• فیکسچرهای عملیات حرارتی
• محفظه تراست موتورهای راکت
• فنرها و پیچ‌های تجهیزات فوق سرد
• توربین‌های گاز (پره‌های روتور، پیچ‌ها و دیگر اجزا…)
• ایرفریم هواپیماها و کانال‌های (داکت) هوای داغ موتور

---

---

ماشین‌کاری اینکونل

خصوصیات مکانیکی بی نظیر اینکونل‌ها باعث مشکلات ماشین کاری آن‌ها برای ساخت قطعات مورد استفاده در صنایع می‌شود و این فلزات را همانند بیشتر سوپرآلیاژها در رده مواد با خواص ماشین‌کاری ضعیف قرار می‌دهد. سختی و استحکام بالا در حین ماشین‌کاری و در دماهای بالا در منطقه برش موجب تغییر شکل پلاستیکی لبه برشی ابزار می‌گردد. بعلاوه این آلیاژها با پایه نیکل دارای ناخالصی‌های بسیار ساینده مانند ذرات کاربایدی (که موجب بالا رفتن مقاومت در برابر خزش می‌شود) هستند و در ضمن میل به کار سخت شدن در حین ماشین کاری دارند که موجب سایش ابزار می‌شوند؛ لذا ماشین‌کاری این آلیاژها به روش‌های سنتی بسیار مشکل است و رسیدن به یک کیفیت سطح مناسب در مواردی تقریباً غیرممکن می‌باشد. در این موارد می‌توان از روش‌های غیرسنتی مانند ماشین کاری تخلیه الکتریکی (EDM) و ماشین کاری الکترو شیمیایی (ECM) استفاده نمود.

جوشکاری اینکونل

فرایند جوشکاری اغلب انواع آلیاژهای اینکونل به دلیل ایجاد ترک و جدایش ریزساختاری عناصر آلیاژی در منطقه متأثر از دما (HAZ) مشکل است. برای غلبه بر این مشکل چند آلیاژ خاص مثل اینکونل ۶۲۵ و اینکونل ۷۱۸ طراحی و توسعه یافته‌است. رایج‌ترین متدهای جوشکاری اینکونل‌ها، جوشکاری قوس تنگستن و جوشکاری اشعه الکترونی می‌باشد. اواخر ابداعات جدید در جوشکاری میکرولیزر پالسی نیز مورد توجه قرار گرفته‌است.

ریخته‌گری اینکونل

ریخته‌گری پرّه و تیغه توربین بین ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ دلار هزینه دارد.