سوپر آلياژ

سوپر آلياژ ها در واقع آلياژهايي مقاوم در برابر حرارت، خوردگي و اکسيداسيون ميباشند که به لحاظ ترکيب شيميايي شامل سه گروه پايه نيکل، نيکل-آهن و پايه کبالت ميباشند. اولين استفاده از سوپر آلياژ ها در ساخت توربينهاي گازي، طرحهاي تبديل ذغال‌سنگ، صنايع شيميايي و صنايعي که نياز به مقاومت حرارتي و خوردگي داشته اند بوده است.

امروزه تناژ وسيعي از قطعات مصرفي در توربينهاي گازي از جنس سوپر آلياژ ها ميباشند. در ذيل به بعضي از مصارف اين قطعات اشاره شده است:

• توربينهاي گازي هواپيما
• توربينهاي بخار نيروگاه‌هاي توليد برق
• ساخت قالب‌هاي ريخته گري و ابزارهاي گرمکار
• مصارف پزشکي و دندانپزشکي
• فضاپيماها
• تجهيزات عمليات حرارتي
• سيستمهاي نوتروني و هسته اي
• سيستمهاي شيميايي و پتروشيمي
• تجهيزات کنترل آلودگي
• تجهيزات و کورههاي نورد فلزات
• مبدلهاي حرارتي تبديل ذغال سنگ

تقسيم‌بندی سوپر آلياژ ها برحسب ترکيب شيميايي

به طور کلي اين آلياژها شامل سه گروه پايه نيكل، پايه آهن و پايه کبالت ميباشند که بسته به درجه حرارت کاربردي مورد استفاده قرار ميگيرند.

۱) سوپر آلياژ هاي پايه نيكل

سوپر آلياژ هاي پايه نيکل پيچيده ترين ترکيباتي ميباشند که در قطعات دماي بالا به کار ميروند. در حال حاضر ۵۰ درصد قطعات موتور هواپيماهاي پيشرفته از جنس اين آلياژها ميباشد. خصوصيات اصلي آلياژهاي نيکل، پايداري حرارتي و قابليت مستحکم شدن مي­باشد.

بسياري از اين آلياژها حاوي ۱۰ الي ۲۰ درصد کرم، حداکثر ۸ درصد آلومينيوم و تيتانيم، ۵ تا ۱۵ درصد کبالت و مقادير کمي موليبدن، نيوبيم و تنگستن ميباشند.

دو گروه اصلي از آلياژهاي آهن- نيکل که ميزان نيکل آنها بيشتر از مقدار آهن است عبارت از گروه Incoloy 706 و Inconel 718 ميباشند.

اين آلياژها معمولاً حاوي ۳ تا ۵ درصد نيوبيم ميباشند و در رديف آلياژهاي پايه نيکل قرار ميگيرند. آلياژهاي پايه نيکل معمولاً تا دماي ۶۵۰ درجه سانتيگراد استحکام خود را حفظ ميکنند. اما در دماهاي بالاتر به سرعت استحکام خود را از دست مي­دهند.

گریدهای سوپر آلياژ های پایه نیکل:

Inconel (اینکونل)

• گرید: اینکونل ۲۲- اینکونل ۰۵۰- اینکونل ۶۰۰- اینکونل ۶۰۰SP- اینکونل ۶۰۱- اینکونل ۶۰۱GC- اینکونل ۶۰۳XL- اینکونل ۶۰۴- اینکونل ۶۰۶- اینکونل ۶۱۳- اینکونل ۶۱۷- اینکونل ۶۱۸ -اینکونل ۶۲۲ -اینکونل ۶۲۵ -اینکونل ۶۲۵LCF -اینکونل ۶۷۲ -اینکونل ۶۸۶ – اینکونل ۶۹۰ -اینکونل ۶۹۱ -اینکونل ۶۹۳-اینکونل ۷۰۲- اینکونل ۷۰۶ – اینکونل ۷۱۸ – اینکونل ۷۱۸SPF – اینکونل ۷۲۱- اینکونل ۷۲۲- اینکونل ۷۲۵ – اینکونل ۷۲۵HS – اینکونل ۷۴۰ -اینکونل ۷۵۱ -اینکونل ۷۸۳-اینکونل C-276 -اینکونل G – اینکونل G-3 – اینکونل HX – اینکونل MA754 – اینکونل MA758 – اینکونل MA6000 -اینکونل N06230 – اینکونل X-750
• فرم محصول: فیلر-کلاف-الکترود-پودر-میلگرد-قطعات سفارشی
• مشخصات فنی: جهت مشاهده و دانلود مشخصات فنی آلیاژ های مختلف به قسمت دانشنامه مراجعه نمایید.
  

Nimonic (نایمونیک)

۲) سوپر آلياژ هاي پايه آهن

سوپر آلياژ هاي پايه آهن نشات گرفته از فولادهاي زنگ نزن آستينتي ميباشند که داراي زمينه اي از محلول جامد آهن و نيکل بوده و براي پايداري زمينه نياز به حداقل ۲۵ درصد نيکل است.

– گروه‌هاي متعددي از اين آلياژها تاکنون مشخص گرديده اند که هر يک با مکانيزمهاي خاصي مستحکم ميشوند. برخي از اين آلياژها نظير ۵۷-V و ۲۸۶-A حاوي ۲۵ تا ۳۵ درصد وزني نيکل ميباشند و استحکامشان به دليل حضور آلومينيوم و تيتانيم مي‌باشد.

– گروه دوم آلياژهاي پايه آهن که آلياژهاي X750 و Incoloy901 نمونه هاي آن ميباشند، حداقل ۴۰ درصد وزني نيکل داشته و همانند گروههاي با نيکل بالاتر استحکام بخشي توسط سختي رسوبي صورت ميگيرد.

– گروه ديگر اين آلياژها بر پايه آهن- نيکل- کبالت ميباشند و استحکام اين گروه در محدوده ۶۵۰ درجه سانتيگراد مناسب بوده و ضريب انبساط حرارتي آنها پايين ميباشد.

اين آلياژها شامل Incoloy با شمارههاي ۹۰۳، ۹۰۷، ۹۰۹، ۱-۱- PyrometCTX و ۳-PyrometCTX و غيره ميباشند.

گریدهای سوپر آلياژ های پایه آهن:

۳) سوپر آلياژ هاي پايه كبالت

سوپر آلياژ هاي کارپذير پايه کبالت برخلاف ساير سوپرآلياژها مکانيزم استحکام بخشي متقاوتي دارند و خواص حرارتي خوبي در دماي حدود ۱۰۰۰ درجه سانتيگراد خواهند داشت.

سوپر آلياژ هاي پايه کبالت حاوي کرم، مقاومت به خوردگي و اکسيداسيون خوبي دارند. قابليت جوشکاري و مقاومت به خستگي حرارتي آنها نسبت به آلياژهاي پايه نيکل بالاتر ميباشد. از طرف ديگر امکان ذوب و ريخته گري اين آلياژ، در هوا با اتمسفر آرگون مزيت ديگري نسبت به ساير سوپر آلياژ ها که نياز به خلاء دارند ميباشد.

سه گروه اصلي آلياژهاي پايه کبالت را ميتوان به صورت ذيل در نظر گرفت:

– آلياژهايي که در دماهاي بالا در محدودة ۶۵۰ تا ۱۱۵۰ درجه سانتيگراد مورد استفاده قرار ميگيرند که شامل آلياژهاي S-816، ۲۵HAYNES، ۱۸۸ ۲۵HAYNES، ۵۵۶۲۵HAYNES، ۵۰UMCO ميباشند.

– آلياژهايي که تا حدود ۶۵۰ درجه سانتيگراد به کار ميروند نظيرTN3MP، ۱۵۹ MP

– آلياژ مقاوم به سايش B 6 Stellite

آلياژ ۲۵۲۵HAYNES بيشترين کاربرد را در ميان آلياژهاي کارپذير پايه کبالت داشته و در ساخت قطعات گرمکار نظير توربينهاي گازي، اجزاء راکتورهاي هستهاي، ايمپلنت‌هاي جراحي و غيره مورد استفاده قرار گرفته اند.

آلياژهاي گروه پايه کبالت که شامل کرم- تنگستن- کربن ميباشند معروف به آلياژهاي Satellite بوده که به شدت مقاوم به سايش ميباشند.

اين گروه معمولاً در مواردي که مقاومت سايشي در درجه حرارت‌هاي بالا مورد نياز باشد به کار ميروند.

در واقع سختي اين مواد در دماي بالا حفظ شده و در مواقعي که نميتوان در حين کار روغنکاري انجام داد به خوبي مورد استفاده قرار ميگيرند.

گریدهای سوپر آلياژ های پایه کبالت:

Stellite (استلایت)