Forgings Superalloy Seiliedig ar Nicel: Triniaeth Wres ar gyfer Rheoli Maint Grawn mewn Rhannau Cylchdroi Critigol

Mae disgiau tyrbin, disgiau cywasgydd, siafftiau, a gofaniadau rotor yn troelli ar gyflymder uchel a thymheredd uchel am filoedd o oriau. Nid gollyngiad yw methiant; mae’n ddigwyddiad trychinebus. Ar gyfer y rhannau hyn, nid yw maint grawn y metel yn fanylion cosmetig. Mae'n penderfynu sut mae'r rhan yn gwrthsefyll craciau blinder, ymgripiad, a thwf crac araf. Mae'r canllaw hwn yn esbonio sut mae triniaeth wres yn gosod maint grawn mewn gofaniadau uwch-aloi sy'n seiliedig ar nicel, sut mae'r prif lwybrau'n cymharu, a'r hyn y dylai prynwyr ei nodi a'i wirio.

Mae maint grawn mewn gofannu superalloy yn cael ei osod gan ddau beth yn cydweithio: yr hanes gwaith poeth sy'n creu'r grawn, a'r tymheredd trin â gwres o'i gymharu â'r tymheredd y mae'r gronynnau cryfhau neu binio yn hydoddi. Mae toddiant islaw'r tymheredd hwnnw yn cadw grawn yn iawn (gwell cryfder tynnol a blinder); mae hydoddi uwch ei ben yn gadael i'r grawn dyfu'n fras (gwell ymgripiad ac ymwrthedd tyfiant hollt). Mae triniaethau microstrwythur deuol yn ceisio rhoi'r maint grawn sydd ei angen ar bob rhan o ddisg.

Pam Mae Maint Grawn yn Bwysig mewn Rhannau Cylchdroi Critigol?

Oherwydd bod grawn mân a bras yn amddiffyn rhag gwahanol ddulliau methu. Mae grawn mân yn rhoi cryfder tynnol uwch a gwell ymwrthedd blinder cylchred isel; grawn bras yn rhoi gwell ymgripiad a drigo ymwrthedd twf hollt ar dymheredd uchel. Dim maint grawn sengl sydd orau ym mhobman mewn rhan cylchdroi.

Grisial bach yw grawn. Mae'r ffiniau rhwng grawn yn smotiau gwan ar dymheredd uchel, lle gall metel ddadffurfio'n araf (ymgripi) ar eu hyd. Ar dymheredd is mae'r gwrthwyneb yn wir: mae ffiniau'n blocio craciau, felly mae mwy o ffiniau (grawn mân) yn golygu metel cryfach sy'n gwrthsefyll blinder. Mae gan ddisg y ddau gyflwr ar unwaith. Mae'r turio (canol) yn oerach ac yn cario cylchoedd straen uchel. Mae'r ymyl yn rhedeg yn boethach ac yn eistedd o dan lwyth parhaus.

Tabl 1. Y cyfaddawd maint grawn mewn aloion disg, fel y disgrifir mewn llenyddiaeth trin â gwres disg tyrbin nwy cyhoeddedig.

Beth sy'n Rheoli Maint Grawn mewn Gofannu Superalloy Seiliedig ar Nicel?

Mae tri liferi yn ei reoli: faint a pha mor boeth y mae'r metel yn cael ei ddadffurfio yn ystod gofannu, pa ronynnau sy'n bresennol i binio ffiniau grawn, a thymheredd triniaeth datrysiad terfynol o'i gymharu â'r solfws (y tymheredd y mae'r gronynnau hynny'n hydoddi).

Yn ystod gofannu, mae anffurfiad yn creu grawn bach newydd trwy ailgrisialu. Yn ystod gwresogi diweddarach, mae'r grawn hynny'n tueddu i dyfu, oherwydd mae gan grawn mawr lai o arwynebedd terfyn ac felly llai o ynni. Mae gronynnau caled sy'n eistedd ar ffiniau grawn yn gweithredu fel angorau ac yn atal y twf hwn. Ynaloi 718y cyfnod angori yw delta (δ); mewn aloion disg powdr-metel mae'n gama cynradd bras cysefin ( ′). Unwaith y bydd tymheredd y driniaeth wres yn pasio'r pwynt lle mae'r angorau'n hydoddi, gall grawn dyfu'n gyflym. Dyna pam mai'r tymheredd solvus yw'r rhif pwysicaf wrth reoli maint grawn.

Sut Mae Delta Cam Rheoli Maint Grawn yn Inconel 718?

Mae cyfnod Delta yn gyfnod llawn niobium sy'n ffurfio ar ffiniau grawn rhwng tua 800 a 1000 gradd. Mae'n pinio ffiniau yn ystod gofannu a thriniaeth hydoddiant, felly mae Alloy 718 yn aros yn fân cyn belled â bod tymheredd yr hydoddiant yn aros yn is na'r delta solvus, tua 1010-1020 gradd.

Mae ffugwyr yn manteisio ar hyn yn bwrpasol. Mewn "prosesu delta," mae'r deunydd yn cael ei ddal i waddodi cyfnod delta cyn ac yn ystod gofannu, fel bod grawn yn aros yn fach pan fydd y rhan yn cael ei gynhesu'n ddiweddarach. Mae data cyhoeddedig yn dangos pa mor sensitif yw maint grawn i dymheredd a chynnwys delta. Mewn un astudiaeth o ultra-mân-grawn 718 biled, ateb o 1800 gradd F (tua 980 gradd) am 5 awr ar ôl tua 2.6% delta a rhoddodd maint grawn ASTM 9, tra bod 1850 gradd F (tua 1010 gradd) am 1 awr ar ôl tua 4.6% delta a rhoddodd ASTM astudiaeth ar wahân 4-graddfa 10-radd safonol ar wahân 10 gradd. strwythur unffurf ASTM 11-12 mewn deunydd wedi'i brosesu gan delta.

Tabl 2. Effaith tymheredd datrysiad a chyfnod delta ar faint grawn Alloy 718. Ffynonellau: trafodion TMS Superalloys (1992, 2001) a llenyddiaeth patent ar driniaeth wres Alloy 718. Rhifau ASTM yw niferoedd maint grawn ASTM E112; uwch yn golygu manach.

Mae'r tecawê yn gyfaddawd. Mae cam Delta yn helpu i ddal maint grawn, ond ar ffiniau grawn gall hefyd effeithio ar ductility ac ymddygiad cyrydiad straen, felly mae rhai cymwysiadau'n ei ddiddymu'n fwriadol. Mae patent cyhoeddedig ar ymwrthedd cyrydiad straen yn adrodd bod anelio uwchben y delta solvus wedi dileu delta ffin ond grawn wedi'u brashau o ASTM 8 i ASTM 3. Dyna pam y dewisir tymheredd yr ateb ar gyfer y cais, heb ei gopïo o dabl generig.

Beth Yw'r Gwahaniaeth rhwng Triniaeth Wres Subsolvus a Supersolvus?

Mae triniaeth hydoddiant subsolvus yn cael ei wneud yn is na'r solvus cysefin gama, yn gadael gronynnau ′ cynradd bras sy'n pinio grawn, ac yn rhoi grawn mân. Mae triniaeth supersolvus yn cael ei wneud uwchlaw'r solfws, yn hydoddi'r gronynnau hynny, ac yn gadael i grawn frasu. Mae'r cyntaf yn ffafrio cryfder a blinder; mae'r ail yn ffafrio ymgripiad a chrac ymwrthedd twf.

Mae'r dewis hwn yn berthnasol yn bennaf i aloion disg powdr-metel wedi'u hatgyfnerthu'n fawr, megis René 88DT, y mae eu solfws gama cysefin wedi'i adrodd tua 1110-1116 gradd (2030-2040 gradd F). Mae gwaith cyhoeddedig ar yr aloion hyn yn nodi bod triniaethau subsolvus yn cadw tua 10-20% o ronynnau ′ cynradd bras sy'n cyfyngu ar dyfiant grawn, tra bod triniaethau supersolvus yn colli'r cyfyngiad hwn ac yn caniatáu i'r grawn dyfu.

Tabl 3. Triniaeth hydoddiant subsolvus yn erbyn supersolvus ar gyfer aloion disg wedi'u cryfhau â gama-prime. Ffynonellau: trafodion TMS Superalloys, astudiaethau disg NASA, a llenyddiaeth patent GE.

Roedd prosesu Supersolvus yn ganolog i ddatblygiad René 88DT, lle disgwylir i'r maint grawn brasach a ddatblygwyd gan driniaeth datrysiad supersolvus fod o fudd i creep, ac roedd y rhaglen yn anelu at ostyngiad mawr yn y gyfradd twf crac blinder o'i gymharu â René 95. Gall triniaeth Supersolvus o'r dosbarth hwn o aloi gynhyrchu meintiau grawn bras sy'n agosáu at ASTM 6 ar gyfer gwell ymwrthedd i dwf crac blinder trigo.

Beth Yw'r Driniaeth Wres Safonol ar gyfer Forgings Inconel 718?

Ateb aneliad tua 925-1010 gradd ac yna oeri cyflym, yna oedran dau gam: 718 gradd am 8 awr, oeri ffwrnais i tua 620 gradd, daliwch at gyfanswm amser heneiddio o 18 awr, yna oeri aer. Mae cadw'r hydoddiant cam o dan y delta solvus yn cadw grawn mân.

Tabl 4. Cylchred ateb-a-oedran nodweddiadol Alloy 718. Ffynonellau: taflenni data cyflenwyr yn cyfeirio at arfer AMS 5662/5663. Dilynwch y fanyleb lywodraethol a'r archeb brynu bob amser.

Nid yw'r camau heneiddio yn newid maint grawn llawer, oherwydd mae 718 gradd a 620 gradd yn llawer is na thymheredd yr ateb. Yr hyn maen nhw'n ei wneud yw gwaddodi'r cyfnodau cryfhau ( ″ a ′). Felly mae maint grawn yn cael ei osod gan y llwybr ffugio a'r cam datrysiad; mae heneiddio wedyn yn gosod cryfder.

Beth yw Triniaeth Gwres Microstrwythur Deuol, a Pam Mae'n Cael ei Ddefnyddio ar gyfer Disgiau?

Mae triniaeth wres microstrwythur deuol yn rhoi tylliad graen mân, cryfder uchel i ddisg ac ymyl grawn bras, sy'n gwrthsefyll ymgripiad trwy gynhesu'r ddau ranbarth i wahanol dymereddau o'i gymharu â'r solfws. Ei nod yw cael gwared ar y cyfaddawd un-grawn-maint-i-bawb.

Mae triniaeth wres unffurf yn rhoi maint grawn unffurf trwy gydol y ddisg, naill ai'n ddirwy neu'n fras, sy'n gorfodi cyfaddawd. Mewn triniaeth ddeuol, mae'r ymyl yn cael ei ddwyn uwchben y solfws cysefin gama i'w garwhau, tra bod y turio'n cael ei gadw o dan y solfws. Archwiliodd ymchwil ar yr aloi disg uwch LSHR opsiynau subsolvus a supersolvus a nifer o opsiynau strwythur deuol, wedi'u cynllunio i ddarparu tyllwr graen mân, cryfder uchel ac ymyl bras-grawn sy'n gwrthsefyll ymgripiad.

Mae gan y dull ei her ei hun: y parth pontio rhwng rhanbarthau mân a bras. Mae ymchwilwyr NASA wedi astudio dulliau methiant blinder ym mharth trawsnewid maint grawn disg microstrwythur deuol, ac mae patentau triniaeth wres yn nodi risg proses bellach, y gall tymheredd turio sy'n rhy bell o dan y solfws or-heneiddio'r gama primer a chanslo'r budd. Mae angen rheolaeth thermol fanwl gywir a phrofion trylwyr ar gyfer triniaeth microstrwythur deuol.

Pa Ddiffygion Gall Rheoli Maint Grawn Gwael Achosi?

Y prif ddiffygion yw grawn bras annormal (twf grawn hanfodol), strwythurau grawn cymysg neu fand, grawn wedi gordyfu o dymheredd toddiant gormodol, a straen gweddilliol neu dorri'n gracio, a gall pob un ohonynt leihau bywyd blinder neu wneud canlyniadau'n anrhagweladwy.

Tabl 5. Diffygion cyffredin sy'n gysylltiedig â maint grawn mewn gofaniadau uwch-aloi a sut i'w hatal.

Sut Dylai Prynwyr Nodi a Gwirio Maint Grawn?

Nodwch y fanyleb aloi a llywodraethu, yr ystod maint grawn ASTM E112 gofynnol (ac unrhyw uchafswm grawn bras a ganiateir), y lleoliadau prawf, a'r llwybr triniaeth wres, yna mae angen tystysgrifau a metelograffeg sy'n profi hynny.

Adroddir maint grawn ar raddfa ASTM E112, lle mae nifer fwy yn golygu grawn mân. Mae'r tabl isod yn rhoi diamedrau grawn cyfartalog bras ar gyfer y niferoedd a welir yn gyffredin mewn gofaniadau uwch-aloi.

Tabl 6. Trawsnewidiadau maint grawn ASTM E112 yn fras.

Tabl 7. Rhestr wirio prynwyr ar gyfer gofaniadau uwch-aloi hanfodol maint grawn.

Cwestiynau Cyffredin

Mae ffugio anffurfiad yn creu'r grawn, mae gronynnau pinio (cyfnod delta yn Alloy 718, prif gama cynradd bras mewn aloion disg) yn eu dal yn ôl, ac mae tymheredd yr ateb o'i gymharu â'r solfus yn penderfynu a yw'r gronynnau hynny'n aros neu'n hydoddi.

Beth yw delta solvus Inconel 718?

Tua 1010-1020 gradd. Mae gwerthoedd cyhoeddedig yn amrywio ychydig oherwydd bod y solvus yn dibynnu ar amser, morffoleg, a chynnwys niobium lleol; mae un astudiaeth yn adrodd gwerth ecwilibriwm wedi'i gyfrifo yn agos at 1033 gradd a gwerth ymddangosiadol yn agos at 1020 gradd.

Beth yw triniaeth wres subsolvus yn erbyn supersolvus?

Triniaeth hydoddiant islaw'r solvus cysefin gama yw subsolvus ac mae'n rhoi grawn mân a gwell priodweddau tynnol a blinder. Mae Supersolvus uwchlaw'r solvus ac yn rhoi grawn bras a gwell ymwrthedd i dyfiant ymgripiad a hollt.

Beth am wneud pob grawn yn fras ar gyfer ymwrthedd creep?

Mae grawn bras yn lleihau cryfder blinder tynnol a chylch isel, sy'n bwysig wrth dyllu disg oerach, dan straen mawr. Dyna pam mae triniaethau microstrwythur deuol yn bodoli.

Beth yw'r driniaeth wres safonol ar gyfer Inconel 718?

Ateb anelio tua 925-1010 gradd gydag oeri cyflym, yna oedran ar 718 gradd am 8 awr, ffwrnais oer i tua 620 gradd, dal i gyfanswm o 18 awr, ac aer oer.

Beth yw tyfiant grawn hanfodol?

Grawn anarferol o fras sy'n ffurfio mewn rhanbarthau o straen critigol ar ôl triniaeth wres supersolvus o aloion powdr-metel fel René 88DT. Mae'n risg ffugio a thrin â gwres hysbys y mae rheolaethau prosesu wedi'u cynllunio i'w hatal.