إنكونيل 625 مقابل هاستيلوي C276 – التركيب، المعالجة الحرارية، الخصائص، والتطبيقات

مقدمة

غالبًا ما يختار المهندسون ومديرو المشتريات ومخططو التصنيع بين إنكونيل 625 وهاستيلوي C-276 عندما يتطلب التصميم سبيكة نيكل مقاومة للتآكل وعالية الأداء. عادةً ما يوازن القرار بين مقاومة التآكل (بما في ذلك مقاومة التآكل النقطي، وتآكل الشقوق، والهجوم الكيميائي) مقابل القوة، وقابلية اللحام، والتوافر، والتكلفة. في بيئات الخدمة التي تتراوح من معالجة المواد الكيميائية إلى البحرية والفضائية، غالبًا ما تكون معضلة الاختيار هي "أقصى مقاومة للتآكل مقابل الأداء الميكانيكي الأمثل وقابلية التصنيع."

التمييز المعدني الأساسي بين هاتين السبيكتين هو استراتيجيات السبائك: واحدة تركز على تقوية المحلول الصلب القائم على النيكل مع إضافات النيوبيوم (إنكونيل 625)، بينما الأخرى تركز على محتوى أعلى من الموليبدينوم والتنجستن لتمديد مقاومة التآكل في البيئات الكيميائية العدوانية (هاستيلوي C-276). لأن هذا الاختلاف يؤثر على العديد من السلوكيات اللاحقة (الخصائص الميكانيكية، أداء التآكل، خصائص التصنيع)، غالبًا ما تتم مقارنة السبيكتين لمكونات الخدمة القاسية.

1. المعايير والتسميات

تشمل المعايير الرئيسية والتسميات الشائعة لكل سبيكة مواصفات الصناعة وأرقام UNS:

• إنكونيل 625
• UNS: N06625
• ASTM/ASME الشائعة: ASTM B443 (للمنتجات المشغولة)، ASTM B443/B444 للصفائح/الألواح/الشرائط/السبائك؛ مراجع كود الغلايات والأوعية الضغط ASME حسب الاقتضاء.
• معادلات EN/JIS/GB: لا يوجد رقم معيار EN مباشر 1:1؛ غالبًا ما يتم الإشارة إليها في أوراق بيانات الموردين.

• الفئة: سبيكة قائمة على النيكل (تعتبر عادةً سبيكة عالية الأداء بدلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ).

• هاستيلوي C-276

• UNS: N10276
• ASTM/ASME الشائعة: ASTM B622 (لأشكال مشغولة مقاومة للتآكل والأنابيب)، ASTM B619/B626 لأشكال المنتجات الأخرى.
• معادلات EN/JIS/GB: كما هو الحال مع العديد من سبائك النيكل الملكية، الأرقام المباشرة EN محدودة؛ تستخدم حسب مواصفات المواد.
• الفئة: سبيكة مقاومة للتآكل قائمة على النيكل (غالبًا ما يتم تجميعها مع سبائك التآكل عالية الأداء).

كلاهما سبائك قائمة على النيكل بدلاً من الفولاذ الكربوني، أو الفولاذ المقاوم للصدأ، أو الفولاذ الأدوات، أو درجات HSLA.

2. التركيب الكيميائي واستراتيجية السبائك

فيما يلي عرض مضغوط لنطاقات التركيب النموذجية. القيم تمثل نطاقات نموذجية (wt%) التي تم مواجهتها في أوراق بيانات الموردين والمعايير؛ تحقق دائمًا من شهادة المصنع المحددة للمشتريات.

عنصر	إنكونيل 625 (wt% النموذجي)	هاستيلوي C-276 (wt% النموذجي)
C	≤ 0.10	≤ 0.02
Mn	≤ 0.50	≤ 0.50
Si	≤ 0.50	≤ 0.08
P	≤ 0.015	≤ 0.03
S	≤ 0.015	≤ 0.02
Cr	20–23	15.5–17.5
Ni	الرصيد (~58)	الرصيد (~57)
Mo	8–10	15–17
V	—	—
Nb (+Ta)	3.0–4.2	≤ 0.5
Ti	≤ 0.40	≤ 0.2
B	≤ 0.006	≤ 0.01
N	≤ 0.05	≤ 0.05
W	—	3.5–4.5
Fe	≤ 5	~4–7

كيف تؤثر السبائك على السلوك - النيكل (Ni) هو المصفوفة الأساسية التي توفر اللدونة ومقاومة للعديد من الوسائط التآكلية. - الكروم (Cr) يوفر قدرة عامة على الأكسدة والتخميل. - الموليبدينوم (Mo) والتنجستن (W) يحسنان بشكل كبير مقاومة التآكل المحلي (التآكل النقطي، الشقوق) ومقاومة الأحماض المخفضة؛ محتوى Mo+W الأعلى في C-276 يعطي مقاومة متفوقة في العديد من البيئات الكيميائية العدوانية. - النيوبيوم (Nb) والتنتالوم (Ta) في إنكونيل 625 يساهمان في تقوية المحلول الصلب القوي والاستقرار ضد بعض الرواسب، مما يعزز القوة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف. - الكربون المنخفض في C-276 يقلل من ترسيب الكربيد والهجوم بين الحبيبات في الظروف الملحومة أو الحساسة.

3. البنية المجهرية واستجابة المعالجة الحرارية

البنية المجهرية (كما تم تصنيعها وبعد المعالجة الحرارية النموذجية) - كلا السبيكتين هما في الأساس محاليل صلبة قائمة على النيكل في حالة التلدين. لا تعتمد على التحول المارتنسيتي مثل الفولاذ؛ بدلاً من ذلك، تأتي خصائصها من تقوية المحلول الصلب، ولإنكونيل 625، التجمع/الرواسب المنضبطة من الأطوار الغنية بالنيوبيوم إذا تم شيخوختها. - إنكونيل 625: مصفوفة Ni مكعبة مركزية الوجه (FCC) مع Cr وMo وNb في المحلول الصلب. تحت ظروف شيخوخة/تعرض حراري معينة، يمكن أن تتشكل رواسب صغيرة غنية بالنيوبيوم (γ″/δ-like) أو كربيدات إذا تعرضت لدرجات حرارة عالية لفترات طويلة؛ ومع ذلك، تم صياغة N06625 لمقاومة ترسيب الأطوار الضارة وعادة ما تستخدم في حالة التلدين. - هاستيلوي C-276: مصفوفة Ni FCC مع محتوى أعلى من Mo وW في المحلول. إنها مقاومة للغاية لترسيب المعادن البينية وتكوين الكربيدات عند استخدامها في حالة التلدين القياسية؛ ومع ذلك، يمكن أن يتسبب التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية في تكوين أطوار حدود الحبيبات في الظروف القصوى.

استجابة المعالجة الحرارية وطرق المعالجة النموذجية - لا تستفيد أي من السبيكتين من دورات التبريد والتسخين التقليدية كما تفعل الفولاذ. يتم استخدام التلدين الحلولي (على سبيل المثال، التسخين إلى درجة حرارة تجانس محددة والتبريد السريع) لحل أي رواسب واستعادة مقاومة التآكل بعد التصنيع/اللحام. - التحكم في المعالجة الحرارية (العمل الساخن) يتحكم في حجم الحبيبات ويؤثر على المتانة؛ تستجيب كلا السبيكتين للعمل الساخن المنضبط يليه التلدين. - لا ينطبق التوحيد بمعناه الفولاذي. بالنسبة لسبائك النيكل القابلة للتصلب بالترسيب، يتم استخدام شيخوخة متخصصة؛ إنكونيل 625 ليس سبيكة تعتمد أساسًا على تصلب الترسيب ولكن يمكن أن تظهر بعض التقوية المرتبطة بالعمر — عادة ما يتم توفيرها في شكل تلدين لأفضل مقاومة للتآكل.

4. الخصائص الميكانيكية

السلوك الميكانيكي النموذجي عند درجة حرارة الغرفة (حالة التلدين). قدم هذه كنطاقات نوعية/نموذجية — تحقق من شهادات المصنع للتصميم.

الخاصية	إنكونيل 625 (تلدين، نموذجي)	هاستيلوي C-276 (تلدين، نموذجي)
قوة الشد (UTS)	متوسطة إلى عالية (عادة في نطاق MPa العلوي لسبائك النيكل)	متوسطة (بشكل عام مشابهة ولكن غالبًا أقل قليلاً من 625)
قوة الخضوع (0.2% انزلاق)	مرتفع نسبيًا بالنسبة لسبيكة مقاومة للتآكل (محلول صلب + Nb)	أقل من 625 في حالة التلدين
التمدد (%)	لدونة جيدة (عادةً تمدد عالي)	لدونة جيدة إلى ممتازة
صلابة التأثير	صلابة جيدة عند درجة الحرارة المحيطة؛ تحتفظ باللدونة	صلابة جيدة ولدونة؛ حساسة لعيوب التصنيع
الصلابة	متوسطة (ناعمة مقارنة بالفولاذ المقوى)	متوسطة

التفسير - يظهر إنكونيل 625 عادةً قوة خضوع/شد أعلى مقارنةً بهاستيلوي C-276 لأن سبائكته (خصوصًا Nb/Ta وتصميم المحلول الصلب) تركز على القوة مع الاحتفاظ بأداء التآكل. - تركز هاستيلوي C-276 على أقصى مقاومة للتآكل (Mo + W) وبالتالي تميل إلى أن تكون أقل قوة قليلاً في حالة التلدين، لكنها لا تزال لدنة وقوية لعمليات التصنيع النموذجية.

5. قابلية اللحام

قابلية اللحام ممتازة لكلا السبيكتين مقارنةً بالعديد من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن هناك تمييزات مهمة.

العوامل: - يقلل الكربون المنخفض في C-276 من ترسيب الكربيد ومخاطر التآكل بين الحبيبات في منطقة اللحام. - إنكونيل 625 مشهور بقابلية لحامه الممتازة، والحاجة القليلة إلى معالجة حرارية بعد اللحام، ومتانته ضد تشقق اللحام بسبب محتواه العالي من النيكل وتقوية المحلول الصلب.

مؤشرات قابلية اللحام المفيدة (استخدام نوعي) - يمكن استخدام صيغة المعادل الكربوني للفولاذ (مثال) لتقدير قابلية التصلب: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - معلمة أكثر شمولاً: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

التفسير (نوعي) - هذه الصيغ مصممة للفولاذ وليست كمية مباشرة لسبائك النيكل، لكنها توضح أن عناصر مثل Nb وMo ترفع المقياس ل susceptibility للتشقق أو التصلب الناتج عن اللحام في الفولاذ. بالنسبة لسبائك النيكل، يعني المحتوى العالي من النيكل وانخفاض قابلية التصلب أن كلا السبيكتين متسامحين للغاية في اللحام. - أفضل الممارسات: استخدم المعادن المالئة المتطابقة، تحكم في إدخال الحرارة، واتبع توصيات المورد. يمكن عادةً لحام إنكونيل 625 دون الحاجة إلى تلدين بعد اللحام؛ كما أن C-276 يلحم جيدًا ولكن من المهم الانتباه لاختيار المالئ وتجنب التلوث.

6. التآكل وحماية السطح

• بالنسبة للفولاذ غير المقاوم للصدأ، فإن حماية السطح مثل الجلفنة، والطلاء، أو الطلاء هي معيار؛ بالنسبة لسبائك النيكل، فإن مقاومة التآكل الجوهرية هي نقطة التصميم وتستخدم الطلاءات السطحية بشكل أقل شيوعًا إلا لأسباب تتعلق بالتكلفة أو الجمالية.
• PREN (رقم مقاومة التآكل النقطي) يستخدم بشكل رئيسي للفولاذ المقاوم للصدأ: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ هذه المؤشر لا ينطبق مباشرة على سبائك النيكل؛ استخدمه فقط كمقياس مقارنة للفولاذ المقاوم للصدأ.

سلوك التآكل - توفر هاستيلوي C-276 مقاومة متفوقة للتآكل المحلي (التآكل النقطي، تآكل الشقوق) والتآكل العام في البيئات الحمضية المخفضة والتي تحتوي على الكلوريد بسبب محتواها العالي من Mo وW. غالبًا ما يتم تحديد C-276 للبيئات الكيميائية المختلطة المؤكسدة/المخفضة، والكلور الرطب، والأحماض العضوية العدوانية. - تقدم إنكونيل 625 مقاومة ممتازة لمجموعة واسعة من الوسائط التآكلية بما في ذلك مياه البحر، وحمض الهيدروفلوريك عند تركيزات معينة، والعديد من الوسائط الصناعية الأخرى. إن تسوية الخصائص الميكانيكية القوية مع مقاومة التآكل الجيدة جدًا تجعلها سبيكة نيكل شائعة الاستخدام العام. - في التطبيقات التي تهم فيها الاقتران الجلفاني، ضع في اعتبارك اختلافات الجهد الكهربائي؛ سبائك النيكل أكثر نبلاً من الفولاذ وقد تسرع من تآكل المعادن الأقل نبلاً إذا تم اقترانها دون عزل.

7. التصنيع، قابلية التشغيل، وقابلية التشكيل

• قابلية التشغيل: كلا السبيكتين أكثر صعوبة في التشغيل من الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ. إنهما يتصلبان أثناء العمل ويولدان حرارة عالية؛ تشمل توصيات الأدوات إعدادات صلبة، أدوات كربيد حادة، تغذيات محكومة، وتدفق تبريد عالي. يعتبر إنكونيل 625 تحديًا ولكنه قابل للإدارة؛ بينما غالبًا ما يتم تشغيل C-276 بشكل مشابه أو أسوأ قليلاً بسبب محتوى Mo/W العالي.
• قابلية التشكيل: كلاهما لهما لدونة جيدة للتشكيل والانحناء عند التلدين. التشكيل الساخن شائع للأقسام الثقيلة. قد يكون الارتداد أكثر وضوحًا من الفولاذات الأكثر نعومة.
• تتطلب التشطيبات السطحية والطحن مواد كاشطة مناسبة وتبريد؛ تستجيب كلا السبيكتين بشكل جيد للتلميع الكهربائي للأسطح الحرجة للتآكل.

8. التطبيقات النموذجية

إنكونيل 625 – الاستخدامات النموذجية	هاستيلوي C-276 – الاستخدامات النموذجية
مكونات الطيران (إطارات المحرك، أجزاء ما بعد الاحتراق) وحالات محركات الصواريخ حيث تكون القوة + مقاومة التآكل مطلوبة	معدات معالجة المواد الكيميائية التي تتعامل مع المواد التآكلية المختلطة، استرداد الأحماض، أنظمة الكلور
مكونات بحرية: أنظمة مياه البحر، أنابيب، وفلنجات	منظفات غاز العادم، التحكم في التلوث، مفاعلات كيميائية مع أحماض مخفضة
مبادلات حرارية وأوعية ضغط معرضة لدرجات حرارة عالية وأجواء تآكلية	معالجة النفايات، معدات العمليات الكهروكيميائية، تيارات تآكلية من الورق/اللب
المثبتات، النوابض، والتصنيع الملحوم عالي الضغط الذي يستفيد من القوة العالية وقابلية اللحام	بطانات الخزانات، الصمامات، والتجهيزات لمعالجة المواد الكيميائية العدوانية

مبررات الاختيار - اختر إنكونيل 625 حيث تكون الحمولة الميكانيكية، ودرجة الحرارة، وسهولة التصنيع (قابلية اللحام) حاسمة مع المطالبة بمقاومة تآكل واسعة. - اختر هاستيلوي C-276 عندما يكون المحرك الرئيسي هو مقاومة التآكل للكلوريدات، المؤكسدات/المخفضات المختلطة، أو البيئات الكيميائية الحمضية/المخفضة الشديدة.

9. التكلفة والتوافر

• التكلفة: عادةً ما تكون هاستيلوي C-276 أغلى من إنكونيل 625 لكل كيلوغرام بسبب محتوى Mo وW الأعلى وتكلفة المواد المرتبطة. تختلف أسعار السوق مع أسعار السلع العنصرية (Mo، W، Ni).
• التوافر: يتم إنتاج إنكونيل 625 في مجموعة واسعة من أشكال المنتجات (بار، لوح، أنبوب، إنشائات ملحومة) ومتاحة بشكل كبير في جميع أنحاء العالم. هاستيلوي C-276 متاحة على نطاق واسع ولكن قد يتم تقديمها في عدد أقل من الأشكال القياسية للمصنع وفي بعض المناطق قد يكون لديها أوقات تسليم أطول للطلبات الكبيرة أو المتخصصة.
• نصيحة الشراء: حدد رقم UNS، شكل المنتج، والتقرير المطلوب لاختبار المصنع (MTR) لتجنب الارتباك في الاستبدال؛ يمكن أن تكون اختلافات الأسعار كبيرة اعتمادًا على السوق لـ Mo وNi.

10. الملخص والتوصية

المعيار	إنكونيل 625	هاستيلوي C-276
قابلية اللحام	ممتازة؛ متسامحة؛ الحد الأدنى من المعالجة الحرارية بعد اللحام المطلوبة عادةً	ممتازة؛ تتطلب ملء متطابق وعناية لتجنب التلوث
القوة–المتانة	أعلى قوة خضوع/شد في حالة التلدين؛ متانة جيدة جدًا	متانة جيدة؛ عمومًا قوة أقل قليلاً في حالة التلدين
التكلفة	أقل (نسبيًا) ومتاحة على نطاق واسع	تكلفة أعلى بسبب Mo/W؛ أحيانًا وقت تسليم أطول

التوصية - اختر إنكونيل 625 إذا كنت بحاجة إلى مجموعة قوية من القوة العالية، وقابلية اللحام الممتازة، ومقاومة التآكل الجيدة جدًا عبر مجموعة واسعة من البيئات — نموذجية للتجمعات عالية الضغط، ودرجات الحرارة المرتفعة، أو الملحومة حيث تكون سهولة التصنيع والأداء الميكانيكي من الأولويات. - اختر هاستيلوي C-276 إذا كانت بيئة الخدمة تهيمن عليها هجمات كيميائية عدوانية للغاية (الكلوريدات، المؤكسدات والمخفضات المختلطة، الأحماض العضوية) ومقاومة التآكل القصوى هي المتطلب السائد، حتى مع ارتفاع تكلفة المواد والقيود المحتملة في التصنيع.

ملاحظة نهائية للشراء: تحقق دائمًا من دفعة/حرارة السبيكة المحددة مع تقارير اختبار المصنع، تحقق من شكل المنتج المطلوب وحالة المعالجة الحرارية، واعتبر تحليل تكلفة العمر (تكلفة المواد الأولية مقابل الصيانة/الإصلاح وعمر الخدمة) عند الاختيار بين هاتين السبيكتين النيكل عالي الأداء.