هستلوی X سوپر آلیاژی کاربردی و مهم ، این محصول دارای چه خصوصیاتی است ؟

خانه » مقالات آموزشی » هستلوی X سوپر آلیاژی کاربردی و مهم ، این محصول دارای چه خصوصیاتی است ؟

هستلوی ایکس یکی از انواع مهم و پرکاربرد سوپرآلیاژها می‌باشد . به دلیل خواص ویژه‌ای که دارد، به این نام شناخته می‌شود .

کاربردهای گسترده‌ای در صنعت دارد . سوپر آلیاژها در انواع پایه نیکل، پایه کبالت، پایه نیکل-آهن و… دسته‌ بندی می‌شوند . از دیگر سوپر آلیاژهای معروف و پرکاربرد می‌توان به سوپرآلیاژهای اینکونل و مونل در سری مختلف اشاره کرد.

سوپر آلیاژ هستلوی X یک سوپر آلیاژ نیکل-کروم- آهن- مولیبدن می‌باشد . مقاومت به اکسیداسیون بالایی دارد . در دمای بالا استحکام خود را تا حد بسیار مناسبی حفظ می‌کند . همچنین کارپذیری این ماده مناسب است . با این محصول امکان تولید قطعات متنوعی وجود دارد .

ترکیب شیمیایی هستلوی X

حاوی 47 درصد نیکل، 22درصد کروم، حدود 18 درصد آهن، 9 درصد مولیبدن و 0/6 درصد تنگستن می‌باشد و در مقادیر پایین‌تر عناصری مثل کربن، منگنز و سیلیسیم هم در ساختار آن موجود می‌باشد. به دلیل حفظ استحکام مناسب این سوپرآلیاژ مقاومت به خزش آن بالا می‌باشد.

خزش در واقع تغییر شکل ماده در طول زمان در تنش های پایین تر از تنش تسلیم آن می‌باشد. فلزات معمولی با افزایش حرارت با کاهش شدید در سختی و استحکام مواجه می‌شوند. به همین دلیل احتمال وقوع خزش در دماهای بالا در زمان‌های کم، محتمل ‌تر می‌باشد .

اما سوپر آلیاژها به دلیل ترکیب شیمیایی و ریز ساختاری که دارد تا حد مناسبی در برابر خزش مقاومت نشان می‌دهند. برای مثال هستلوی X در دمای 650 درجه سانتیگراد این آلیاژ قابلیت کاربری به مدت 10 هزار ساعت تحت تنش 235 مگاپاسکال را دارد.

ویژگی های فیزیکی

در بین سوپرآلیاژهای بر پایه ‎ی نیکل، هستلوی مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به بقیه‌ ی آن‌ها دارد . تا دماهای بالایی چون 1093 درجه سانتیگراد این ویژگی را حفظ می کند.

ریز ساختار این آلیاژ شامل یک زمینه آستنیتی است که ذرات ربز کاربید در این زمینه توزیع شده‌اند.
به دلیل وجود عنصر مولیبدن در ساختار آن، این آلیاژ برای تحمل تنش های شدید و دماهای بالا مناسب است و به همین دلیل این ویژگی باعث می شود هستلوی نسبت به دیگر آلیاژهایی که بخواهند در مصارفی مانند راکتورهای اتمی و توربین های گازی استفاده شوند ، ترجیح داده شود.

جوشکاری هستلوی X با سیم جوش هستلوی X بهترین نتیجه را خواهد داشت. به روش های گوناگون از جمله GTAW، GMAW ، SMAW و جوش مقاومتی می توان این سوپرآلیاژ را جوشکاری نمود.

برای نورد و شکل دهی این سوپرآلیاژ، به ازای هر 3 میلیمتر ضخامت، آن را به مدت 15 دقیقه در دمای 1177 نگه می ‎داریم و سپس در هوا قرار می‎ دهیم تا خنک کاری انجام شود.

استحکام خزش-گسیختگی این گروه به اندازه‌‎ی سایر گروه‎‌ها نمی‎ باشد اما مزیت آن قیمت پایین تر و ساخت آسان‎تر آن است.

عملیات حرارتی هستلوی X

یکی از مکانیزم‌های اصلی مقاومت به خزش هستلوی X که آن را مناسب برای کار در دمای بالا می‌کند، قابلیت رسوب سختی یا پیرسختی پذیری آن می‌باشد .

به این صورت که دیاگرام فازی که نشان دهنده تعادل بین فازهای مختلف این ماده می باشد به گونه ای است که با حرارت دهی و کوئنچ سوپرآلیاژ یک محلول جامد فوق اشباع پدید می‌آید .

در دمای محیط سوپرآلیاژ به این شکل است و پس از گذشت زمان های طولانی محلول فوق اشباع به دلیل ناپایداری به رسوباتی در سراسر ریز ساختار تبدیل می‌شوند.

هر چه دمای کاری آلیاژ بالاتر باشد این رسوبات در زمان کمتری شکل می‌گیرند . این رسوبات با مکانیزم‌های مشخصی باعث افزایش خواص مکانیکی ماده می‌شوند .برای ایجاد محلول فوق اشباع محلول، سوپرآلیاژ در زمان مشخصی در دمای 1177 درجه سانتیگراد حرارت می بیند و در آب به سرعت سرد می‌شود.

همچنین آنیل این سوپرآلیاژ بر خلاف تعداد زیادی از فلزات با خنک سازی در کوره نباید همراه باشد ، زیرا باعث رسوب فاز دوم در مرزدانه‌ها و تردی آن می‌شود.

همچنین این سوپرآلیاژ قابلیت فرم پذیری و جوش پذیری مناسبی دارد . این موضوع ساخت قطعات از این جنس را ساده‌تر می‌کند . جوشکاری این سوپرآلیاژها با سیم جوش هایی از جنس خودشان انجام می گردد.

کاربرد هستلوی X

با توجه به مقاومت بالای این آلیاژ به اکسیداسیون و خوردگی و تحمل حرارتی بالا از هستلوی X در ساخت پره‌های توربین جت و قطعات مختلف موتور که در دماهای بالا کار می‌کنند، استفاده می گردد.

خرید و فروش هستلوی X به صورت میلگرد در قطرهای 6 تا 165 میلی‌متر، سیم جوش، مفتول و ورق در ضخامت های 0/4 تا 80 میلی متر انجام می‌شود .

چگالی

8.221g/cm³

دمای ذوب تقریبی

دمای ذوب تقریبی در حدود 1260-1354 درجه سانتیگراد می باشد . هستلوی X تا دمای 1093 درجه سلسیوس، در برابر اکسیداسیون از خود مقاومت نشان می‌دهد.

به دلیل درصد بالای مولیبدن در ترکیب هستلوی X، این سوپرآلیاژ در دمای بالاتر 1200 درجه سلسیوس در معرض اکسیداسیون کاتاستروفیک (Catastrophic oxidation) قرار خواهد گرفت که می تواند منجر به تخریب ناگهانی ساختار آن گردد.

بدلیل قابلیت فرم پذیری بالا علاوه بر کار گرم قابلیت فرم دهی از طریق کار سرد را نیز دارد. پس از انجام کار مکانیکی بر روی سوپرآلیاژ هستلوی X ، جهت دستیابی به خواص مطلوب و یکنواخت ، انجام عملیات آنیل با سرعت سرد کردن بالا امری لازم و ضروریست.

عملیات حرارتی پیرسازی سوپرآلیاژ هستلوی X حرارت دهی در دمای 1177-1190 درجه سانتی گراد بمنظور حل سازی و سرد کردن سریع انجام می‌شود .

عملیات حرارتی آنیل زیردمای حل سازی 1177 درجه سانتی گراد منجر به تشکیل فاز سوم شده و باعث افت خواص می شود.

معمولا از عملیات الکتروپولیش به عنوان روش اندازه سازی این آلیاژ استفاده می شود . زیرا این روش مقدار ثابتی از ماده را از سطح اجسام حتی با اشکال پیچیده جدا می کند. این روش باعث می شود اندازه سازی قطعات بدون احتیاج به تغییر شکل یا نسبت ابعاد انجام شود.