حدود 80 سال قبل، از خانواده آلیاژهای محلول جامد بین نشین نیکل- کروم، آلیاژی ساخته شد که مقاومت بالا نسبت به اکسیداسیون و خوردگی در دمای زیاد از ویژگی های مهم آن به شمار می رود و هنگامی که آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن قابلیت استفاده در دماهای بالا را به دلیل احتمال وقوع خزش ندارند، کاربرد دارد. این آلیاژ، اینکونل است و inco و iconel نیز نامیده می شود. آلیاژ اینکونل که نام تجاری آن از سوی شرکت .Special Metals Co ثبت شده، نام های دیگری نیز دارد که عبارتند از: Inconel 625, Chronin625 Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 وNicrofer 6020 .
آلیاژ اینکونل یا به عبارتی خانواده این آلیاژ، نخستین بار، از سوی یک تیم تحقیقاتی، سال 1940 یعنی اوایل جنگ جهانی دوم، در شرکت Wiggin Alloys انگلستان ساخته شد. اینکونل ها، گروهی از سوپرآلیاژها بر پایه نیکل هستند که در طیف گسترده ای از دما، مقاومت لازم را دارد؛ به گونه ای که در حرارت بالا، روی سطح این آلیاژ، لایه مستحکم و پایدار از اکسید به وجود می آید و جلوی خوردگی بیشتر را میگیرد.
کاربردهای این آلیاژ در صنایع مختلف از جمله اسلحه سازی نمود پیدا کرد. علاوه بر آن، از اینکونل در صنایعی مانند هوافضا، دفاعی، خودروسازی، سکوهای نفتی، شیرآلات و حتی صنایع غذایی استفاده می شود. در مجموع، آلیاژهای اینکونل، در زمینه پردازش شیمیایی و پتروشیمی، قطعاتی که در آنها مواجهه با فشار زیاد مکانیکی و آب دریا مورد نیاز است، مشعل سیستم های نفتی دریایی، توربین های گاز، موتورهای راکتی، صنایع فضایی، تجهیزات کنترل آلودگی و راکتورهای هسته ای کاربرد دارند.
تنوع، کاربرد وسیع و مصرف بالای آلیاژ اینکونل در صنایع مختلف، به ویژگی های متعدد آن خصوصا مقاومت و استحکام این آلیاژ برمی گردد. علاوه بر مقاومت زیاد در دمای بالا و خوردگی در محیط های اسیدی مثل اسید سولفوریک و فسفریک، خصوصیات دیگری مانند مقاومت به خستگی و مقاومت مناسب به خزش، استحکام کششی بالا و خصوصیات مکانیکی مناسب در محیط های کاری گرم و سرد مانند تنش تسلیم بالا، ولو در دماهای 750 درجه سانتی گراد، در این آلیاژ، قابل مشاهده است.
خانواده اینکونل دارای آلیاژهای مختلف و متنوعی است که هر کدام خصوصیات و کاربرد ویژه ای دارند. برخی از مهم ترین انواع آلیاژهای اینکونل و خواص هریک را می توان در قالب جدول زیر طبقه بندی کرد:
[table id=318 /]با وجود تنوع آلیاژهای اینکونل، در مجموع، این آلیاژها به دلیل عنصر نیکل بالا، خصوصیاتی مانند مقاومت به حرارت، فشار و خوردگی بالایی دارند. هرچند این آلیاژها، دارای ترکیبات مختلفی از عناصر هستند اما نیکل به عنوان عنصر اصلی و کروم به عنوان عنصر دوم تمام آنها به شمار می رود. جدول زیر، ترکیب شیمیایی چند آلیاژ اینکونل که معروف تر هستند، نشان می دهد:
در این رابطه، آلیاژ اینکونل 600 دارای عنصر پایه نیکل است که این امر، موجب بهبود خواص مقاومت در برابر خوردگی، خواص مکانیکی عالی، مقاومت زیاد در دمای بالا و جوشکاری آسان می شود. ترکیب شیمیایی آن شامل 72 درصد نیکل، 14-17 درصد کروم، 0.15 درصد کربن، 1 درصد منگنز، 0.5 درصد سیلیسیوم، 0.5 درصد مس و 0.015 درصد گوگرد است. استانداردهای اینکونل 600 که به شکل های اتصالات لوله، تیوب، فلنج، لوله، میلگرد و ورق وجود دارد، عبارتند از:
ASTM B163, B166, B167, B168, B516, B517, B564, B366, AMS 5540, 5665, B751, B775, B829 همچنین استانداردهای مشابه آن شامل موارد زیر است:GH3600 ، GH600 (چین)، NC15Fe (فرانسه)، W. Nr. 2.4816، NiCr15Fe (آلمان)، NA14 (UK) Inconel 600، UNS NO6600 (USA) NiCr15Fe8 (ISO) Inconel 600. اینکونل 625، نیکل کمتر و کروم بیشتری نسبت به اینکونل 600 دارد و ترکیب شیمیایی آن 71- 58 درصد نیکل، 23-21 درصد کروم، 10-8 درصد مولیبدن، 5 درصد آهن و حدود 3.5 درصد از عناصر دیگر را شامل می شود. به طور کلی، اینکونل 625 با بسیاری از آلیاژهای اینکونل متفاوت است، زیرا ترکیب آن شامل مقادیر قابل توجهی از نیکل، کروم و مولیبدن است و نایوبیم نیز دارد. وجود این عناصر در ترکیب اینکونل، استحکام آن را افزایش می دهد. اینکونل 625 در برابر خوردگی حفره ای، مقاوم است. اینکونل 718 نسبت به اینکونل 625، نیکل و کروم کمتری دارد و در مقایسه با اینکونل 600، نیکل کمتر اما کروم بیشتری دارد و ترکیب شیمیایی آن، 55-50 درصد نیکل، 21-17 درصد کروم، 3.3- 2.8 درصد مولیبدن، 0.35 درصد منگنز، 0.35 درصد سیلیسیوم و سایر عناصر را شامل می شود.
با وجود خصوصیات ارزشمند آلیاژهای اینکونل، فرایند جوشکاری بیشتر آنها، به خاطر ایجاد ترک و جدایش ریز ساختاری عناصر آلیاژی در منطقه متاثر از دما، با دشواری مواجه است. از این رو، آلیاژهایی مانند اینکونل 625 و 718 طراحی شده اند که شیوه مرسوم جوشکاری آنها، تنگستن و اشعه الکترونی می باشد. در این رابطه باید توجه داشت نقطه ذوب اینکونل بالاتر از 2600 - 2500 درجه فارنهایت (1390 – 1425 درجه سانتی گراد) است اما نقطه ذوب هستلوی که بهترین سوپرآلیاژ فولادی بر پایه نیکل با مقاومت بالا در برابر خوردگی است، 2460-2410 درجه فارنهایت (1320 - 1350 درجه سانتیگراد) می باشد. هستلوی از هر آلیاژ دیگری از جمله نیکل، کروم و مولیبدن از نظر در اختیار گذاشتن مقاومت در برابر خوردگی قابلیت اطمینان بیشتری دارد. به طور کلی، از آنجا که آلیاژهای نیکل، قبل از رسیدن به نقطه ذوب، قدرت استحکام خود را از دست می دهند، نگهداری درجه حرارت نرمال آنها، زیر این محدوده، ضروری است.
خصوصیات مکانیکی عالی اینکونل ها، موجب مشکلات ماشین کاری این آلیاژها، برای ساخت قطعات پرکاربرد در صنایع می شود و این فلزات را همانند بیشتر سوپرآلیاژها در ردیف موادی با خواص ماشین کاری ضعیف قرار می دهد. سختی و استحکام بالا در حین ماشین کاری و در دماهای بالا در منطقه برش، موجب تغییر شکل پلاستیکی لبه برشی ابزار می شود. همچنین این آلیاژها با پایه نیکل، ناخالصی های بسیار ساینده مانند ذرات کاربایدی، که موجب بالا رفتن مقاومت در برابر خزش می شود، دارند. ضمنا از آنجا که در حین ماشینکاری تمایل به کار سخت دارند، موجب سایش ابزار می شوند از این رو، ماشین کاری این آلیاژها به روش های سنتی بسیار دشوار و دستیابی به کیفیت سطح مناسب در برخی موارد، تقریبا محال است. در این حالت، می توان از روش های غیرسنتی مانند ماشین کاری تخلیه الکتریکی (EDM) و ماشین کاری الکتروشیمیایی (ECM) استفاده کرد.
هرچند آلیاژهای اینکونل گران قیمت هستند اما ویژگی های خاص آن و کاربرد فراوان در صنایع مختلف، مصرف آن را افزایش داده است. در این میان، نوسانات بازار و نرخ ارز، تاثیر خود را بر آلیاژهای اینکونل نیز گذاشته و قیمت این آلیاژها، متناسب با نرخ بازار، متغیر است. علاوه بر نرخ بازار، قیمت اینکونل با توجه به عناصر خاص در ساختار آن، ویژگی های متمایز و میزان مصرف آن، با آلیاژهای معمولی، نیز متفاوت می باشد. برای آگاهی از قیمت روز این آلیاژها، باید از طریق شرکت های فروش آهن آلات و محصولات فولادی اقدام کرد.