1. نمای کلی
آلیاژ A286 (UNS S66286) یک آلیاژ دما-بالای پایهآهن با سختکاری رسوبی است که به دلیل استحکام عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی شناخته میشود. این آلیاژ به طور گستردهای در صنایع هوافضا، توربینهای گازی، خودرو و پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد، به ویژه برای قطعاتی که در دمای تا 700 درجه سانتیگراد کار میکنند. در مقایسه با سوپرآلیاژهای پایهنیکل (مانند سری Inconel)، آلیاژ A286 اقتصادیتر بوده و کارپذیری گرم و جوشپذیری بهتری ارائه میدهد.
2. ترکیب شیمیایی (درصد وزنی)
عنصر | مقدار (درصد وزنی)
----------------|-------------------
آهن (Fe) | موازنه
نیکل (Ni) | 24.0–27.0
کروم (Cr) | 13.5–16.0
تیتانیوم (Ti) | 1.9–2.3
مولیبدن (Mo) | 1.0–1.5
وانادیوم (V) | 0.1–0.5
آلومینیوم (Al) | ≤0.35
منگنز (Mn) | ≤2.0
سیلیسیم (Si) | ≤1.0
کربن (C) | ≤0.08
گوگرد (S) | ≤0.03
فسفر (P) | ≤0.03
بور (B) | 0.001–0.01
استحکام اصلی A286 از طریق رسوب فاز γ′ (Ni₃(Al, Ti)) حاصل از افزودن تیتانیوم، آلومینیوم و مولیبدن تأمین میشود.
3. خواص فیزیکی
ویژگی | مقدار
-----------------------------------|----------------------
چگالی | 7.93 گرم/سانتیمتر³
نقطه ذوب | 1364–1424 درجه سانتیگراد
ضریب انبساط حرارتی (20–800°C) | 16.1×10⁻⁶ /°C
هدایت حرارتی (در 100°C) | 14.6 W/(m·K)
گرمای ویژه (در 25°C) | 460 J/(kg·K)
مقاومت الکتریکی (در 20°C) | 1.12 μΩ·m
آلیاژ A286 دارای هدایت حرارتی نسبتاً پایین و مقاومت خزشی عالی در دمای بالا است.
4. خواص مکانیکی (در دمای محیط و بالا)
ویژگی | 25°C | 650°C
------------------|--------------|-------------
استحکام کششی (MPa) | ≥895 | 550–700
استحکام تسلیم (MPa)| ≥585 | 345–415
ازدیاد طول (%) | ≥20 | 15–20
سختی (HRC) | 25–35 | -
ویژگیها:
- استحکام بالا تا 700°C
- چقرمگی عالی حتی در دماهای بالا
- مقاومت خوب در برابر خزش در معرض گرما
5. عملیات حرارتی
A286 از طریق سختکاری رسوبی تقویت میشود. فرآیند استاندارد:
فرآیند | دما (°C) | زمان | روش خنکسازی
--------------------|----------|----------|----------------
آنیل محلول سازی | 980–1010 | 1–2 ساعت| کوئنچ در آب یا روغن
پیرسازی (Aging) | 720–820 | 16 ساعت | خنکسازی در هوا
پس از عملیات حرارتی، استحکام تسلیم و سختی افزایش مییابد.
6. مقاومت به خوردگی
- مقدار بالای کروم، مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خوردگی جوی تا 700°C فراهم میکند.
- مقاومت متوسط در برابر محیطهای اسیدی مانند اسید نیتریک، کلریدریک و سولفوریک (کمتر از آلیاژهایی چون Inconel 718).
- مقاومت خوب در برابر ترکخوردگی تنشی در آب دریا و محیطهای کلریدی.
7. ویژگیهای فرآیندپذیری
(1) ماشینکاری:
- آسانتر از سوپرآلیاژهایی مانند Inconel 718.
- توصیهها:
- استفاده از ابزارهای کاربیدی یا سرامیکی.
- سرعت برش پایین، نرخ تغذیه بالا.
- استفاده از خنککنندههای محلول در آب.
(2) جوشکاری:
- جوشپذیری عالی با روشهای TIG، MIG، لیزری و الکترون بیم.
- توصیه میشود پس از جوش، عملیات حرارتی (محلولسازی + پیرسازی) انجام شود.
8. کاربردها
(1) هوافضا:
- قطعات موتور توربین (دیسک، چرخ کمپرسور، پیچ و مهرهها)
- پرههای توربین گاز
- سیستمهای اگزوز
(2) نفت و گاز:
- لولهکشی دما و فشار بالا
- ابزارهای حفاری چاهی
- بستها، بدنه پمپ و شیرها
(3) صنعت خودرو:
- سوپاپهای اگزوز موتور مسابقهای
- محفظه حسگر دما-بالا
- اجزای توربوشارژر
(4) تولید برق:
- قطعات داغ در توربینهای گازی
- ساختارهای داخلی راکتورهای هستهای
(5) تجهیزات پزشکی:
- قطعات در تجهیزات استریلیزاسیون با دمای بالا
- ایمپلنتهای ارتوپدی
9. مقایسه با سوپرآلیاژهای دیگر
آلیاژ | حداکثر دمای کارکرد (°C) | استحکام | مقاومت خوردگی | هزینه | کاربرد اصلی
-------------|--------------------------|---------|----------------|-------|-----------------------
A286 | 700 | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | هوافضا، نفت و گاز، خودرو
Inconel 718 | 980 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | هوافضا، نیروگاه، توربین
Inconel 625 | 982 | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | شیمیایی، دریایی
Haynes 188 | 1090 | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | موتور جت
نتیجهگیری:
- A286 استحکام کمی پایینتر از آلیاژهای پایهنیکل دارد ولی ماشینکاری آسانتر و هزینه پایینتری دارد.
- مناسب برای کاربردهایی تا 700°C. برای دمای بالاتر، آلیاژهای پایهنیکل یا کبالت پیشنهاد میشود.
10. خلاصه
آلیاژ A286 یک سوپرآلیاژ پایهآهن با سختکاری رسوبی است که دارای استحکام بالا در دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، و ماشینکاری مناسب است.
مناسب برای کاربردهای تا 700°C در صنایع هوافضا، نفت و گاز، خودروسازی و تولید انرژی.
گزینهای اقتصادیتر در مقایسه با سوپرآلیاژهای پایهنیکل مانند Inconel 718، ولی برای محیطهای بسیار دما-بالا یا خوردنده مناسب نیست.
A286 انتخابی رقابتی برای کاربردهایی است که نیاز به تعادل بین استحکام، مقاومت حرارتی، قابلیت فرآوری و مقرونبهصرفه بودن دارند!