Ligas à base de níquel em ligas de alta temperatura
Ligas de alta temperatura referem-se a um tipo de material metálico à base de ferro, níquel e cobalto que pode trabalhar em altas temperaturas acima de 600 graus e sob certo estresse por um longo tempo, e tem alta resistência a altas temperaturas, boa resistência à oxidação e resistência à corrosão a quente. , bom desempenho à fadiga e resistência à fratura e outras propriedades abrangentes, é chamada de superliga na Europa e nos Estados Unidos. Geralmente é usado para componentes que funcionam sob altas temperaturas (600 ~ 1200 graus) e condições de estresse complexas por um longo tempo.
A liga à base de níquel é atualmente a liga de alta temperatura mais amplamente utilizada e é usada principalmente em ambientes de trabalho como alta temperatura, ácido ou álcali forte e oxidação forte. Seu desenvolvimento e uso começaram no final da década de 1930, tendo como pano de fundo que o surgimento dos aviões a jato impunha requisitos mais elevados ao desempenho de ligas de alta temperatura. Este artigo apresentará ligas à base de níquel nos seguintes aspectos.
tipo
Dividido de acordo com o desempenho:
Liga resistente à corrosão à base de níquel: Os principais elementos da liga são cobre, cromo e molibdênio. Possui bom desempenho abrangente e pode resistir a vários tipos de corrosão ácida e corrosão sob tensão. Inclui principalmente liga de níquel-cobre (Ni-Cu) (liga Monel), liga de níquel-cromo (Ni-Cr) (liga resistente ao calor à base de níquel, Incoloy, série Inconel), liga de níquel-molibdênio (Ni-Mo) ( Hastelloy série B), liga de níquel-cromo-molibdênio (Ni-Cr-Mo) (principalmente série Hastelloy C), etc. Ao mesmo tempo, o níquel puro também é um representante típico de ligas resistentes à corrosão à base de níquel.
Liga resistente ao desgaste à base de níquel: Os principais elementos da liga são cromo, molibdênio e tungstênio e também contêm pequenas quantidades de nióbio, tântalo e índio. Além de sua resistência ao desgaste, também possui boas propriedades antioxidantes, resistência à corrosão e soldagem.
Ligas de precisão à base de níquel: incluindo ligas magnéticas macias à base de níquel, ligas de resistência de precisão à base de níquel e ligas eletrotérmicas à base de níquel, etc. A liga magnética macia mais comumente usada é o Permalloy, que contém cerca de 80% de níquel. Possui alta permeabilidade magnética máxima e permeabilidade magnética inicial e baixa força coercitiva. É um importante material de núcleo de ferro na indústria eletrônica. Os principais elementos de liga da liga de resistência de precisão à base de níquel são cromo, alumínio e cobre. Esta liga possui alta resistividade, coeficiente de resistividade de baixa temperatura e boa resistência à corrosão, e é usada para fazer resistores. A liga de aquecimento elétrico à base de níquel é uma liga de níquel contendo 20% de cromo. Possui boas propriedades antioxidantes e anticorrosivas e pode ser usado por muito tempo em temperaturas de 1000 a 1100 graus.
Liga de memória à base de níquel: uma liga de níquel contendo 50 (at)% de titânio. Sua temperatura de recuperação é de 70 graus e seu efeito de memória de forma é bom. Uma pequena alteração na proporção dos componentes de níquel-titânio pode alterar a temperatura de recuperação na faixa de 30 a 100 graus.
Propriedades comuns de ligas à base de níquel
Inconel 600: Possui boa resistência à corrosão em altas temperaturas e resistência à oxidação, excelentes propriedades de processamento e soldagem a quente e a frio, e possui resistência térmica satisfatória e alta plasticidade abaixo de 700 graus;
Inconel 625: Excelente resistência à corrosão por pites, corrosão em frestas, corrosão intergranular e erosão em meios clorados; resistente a ácidos e boa soldabilidade; versões de fadiga de baixo ciclo do Inconel 625 são foles comumente usados.
Inconel 690: O teor de cobalto é baixo, adequado para aplicações relacionadas à energia nuclear, e a resistividade é baixa. Por exemplo, os tubos de transferência de calor dos geradores de vapor em usinas nucleares com reatores de água pressurizada são todos feitos de material 690.
Inconel 713C: Liga de fundição à base de níquel-cromo endurecida por precipitação.
Inconel 718: Com "fase de reforço de fase, bom desempenho de soldagem.
Inconel 751: Adicionar mais conteúdo de alumínio proporciona melhor resistência à ruptura na faixa de alta temperatura próxima a 870 graus.
Inconel 792: A adição de mais conteúdo de alumínio torna-o mais resistente à corrosão em altas temperaturas, tornando-o adequado para a fabricação de turbinas a gás.
Inconel 939: 'reforço de fase para aumentar o desempenho da soldagem.
Incoloy 020: Demonstra excelente resistência à corrosão em ambientes químicos contendo ácido sulfúrico, cloreto, ácido fosfórico e ácido nítrico.
Incoloy 028: Resistente tanto a ácidos como a sais, o teor de cobre o torna resistente ao ácido sulfúrico.
Incoloy 330: Apresenta boa resistência a altas temperaturas e boa resistência a ambientes oxidantes e redutores.
Incoloy 800: Possui excelente resistência à corrosão sob tensão em soluções aquosas de cloreto, NaOH de baixa concentração e água em alta temperatura e alta pressão. Pode permanecer estável e manter sua estrutura austenítica mesmo após exposição prolongada a altas temperaturas.
Incoloy 803: Projetado para uso em ambientes ricos em enxofre.
Incoloy 825: Possui boa resistência à corrosão em ácidos redutores e oxidantes, resistência à corrosão sob tensão, corrosão por pites e corrosão em frestas, excelente resistência à corrosão por ácido sulfúrico e ácido fosfórico e boas propriedades de processamento a quente e a frio. , fácil de formar a frio e soldar.
Incoloy 908: possui alta resistência à tração, resistência ao crescimento de trincas por fadiga, boa soldabilidade, estabilidade metalúrgica e ductilidade, alta resistência à fratura e ao impacto, baixo coeficiente de expansão térmica, resistência à fragilização por oxigênio e nenhuma característica de trinca durante o processamento a quente.
Incoloy 907: Alta resistência e baixo coeficiente de expansão térmica em altas temperaturas.
Incoloy 945X: Projetado para ambientes ricos em cloro, o molibdênio aumenta sua resistência à corrosão em frestas e corrosão por pites.
Incoloy MA956: Feito através de liga mecânica em vez de um processo de fusão integral, é difícil de soldar e precisa ser aquecido a 200°C para se formar.
Monel 400: Possui alta resistência e excelente resistência à corrosão em ambientes ácidos e alcalinos, especialmente indicado para condições redutoras. Também possui boa ductilidade e condutividade térmica. Comumente usado em engenharia naval, processamento químico e de hidrocarbonetos, trocadores de calor, válvulas e bombas.
Monel 401: Possui características de soldagem fácil com proteção de gás inerte de tungstênio, soldagem por resistência e brasagem. Para aplicações elétricas e eletrônicas especializadas.
Monel 404: Pode ser usado para soldagem e forjamento usando técnicas comuns de soldagem, mas não pode ser processado a quente. Possui baixa temperatura, baixa permeabilidade e boas propriedades de brasagem. Geralmente usado para transistores e selos metálicos.
Monel 405: fácil de cortar, utilizado principalmente como matéria-prima para parafusadeiras automáticas, e geralmente não é recomendado para outras aplicações.
Monel 450: Possui boa resistência à fadiga e alta condutividade térmica. Geralmente usado em condensadores, destiladores, evaporadores e tubos trocadores de calor, bem como tubos de salmoura.
Monel K-500: Tem basicamente o mesmo desempenho do Monel 400 e é comumente usado em eixos de bombas, impulsores, raspadores, colares de perfuração de poços de petróleo, instrumentos e componentes eletrônicos.
Monel 502: possui boa resistência à fluência e à oxidação, podendo também ser processado como aço inoxidável austenítico.
Hastelloy B-2: Excelente resistência à corrosão em ambientes redutores.
Hastelloy B-3: uma versão atualizada do B2, possui excelente resistência à corrosão ao ácido clorídrico em qualquer temperatura e concentração;
Hastelloy C-4: Boa estabilidade térmica, boa tenacidade e resistência à corrosão em 650~1040 graus;
Hastelloy C-22: Sua resistência à corrosão uniforme em meios oxidantes é melhor que a de C-4 e C-276, e sua resistência à corrosão localizada é excelente;
Hastelloy C-276: possui boa resistência à corrosão oxidativa e de redução moderada e excelente resistência à corrosão sob tensão;
Hastelloy C-2000: A liga resistente à corrosão mais abrangente, com excelente resistência à corrosão uniforme em ambientes oxidantes e redutores;
Hastelloy G-30: Liga à base de níquel com alto teor de cromo, excelente desempenho em ácido fosfórico e outros meios ácidos mistos fortemente oxidantes;
Hastelloy X: Combina alta resistência, antioxidante e fácil processamento.
Comparação de características de marcas comumente usadas
A composição química do N5 é semelhante à do N02201, e a composição química do N6 e N7 é semelhante à do N02200. Como o N02200 tem um teor de carbono menor ou igual a 0,15%, a grafitização a 315 graus torna o material quebradiço, portanto a temperatura máxima utilizada é de 315 graus.
8{{10}}0, 800H e 800HT têm a mesma composição de elementos químicos no padrão ASME. 800 tem o menor teor de carbono, a temperatura de recozimento é 982-1038 graus e a temperatura de uso está abaixo de 600 graus; 800H tem um teor limitado de Al + Ti e, após tratamento especial com solução sólida (1121-1177 grau), os grãos de cristal são grossos e os grãos são ASTM - 5.0, a resistência à ruptura por fluência acima de 600 graus é significativamente melhorado; 800HT aumenta o teor de Al+Ti. Após tratamento especial com solução sólida (1121-1177 grau), os grãos de cristal são grossos e os grãos são ASTM-5.0, que tem a maior resistência à ruptura por fluência acima de 700 graus e tem uma melhoria significativa. Se a temperatura do tratamento térmico for muito alta, os grãos do material se expandirão, terão maior limite de fluência e limite de resistência duradoura e reduzirão a tenacidade. Temperaturas mais altas de tratamento térmico resultam em nucleação mais rápida e em um número maior de cristais. Neste momento, os grãos estão relativamente finos. Quando o tempo de espera aumenta, os grãos crescem. Quando a taxa de resfriamento é lenta, os grãos também ficam maiores. De modo geral, quanto maior a temperatura (menor gradiente), maior será o tamanho do grão. Quanto menores forem os grãos, maior será a resistência e a dureza, e melhor será a plasticidade e a tenacidade. No entanto, num ambiente de trabalho de alta temperatura, os grãos tornam-se mais grossos e o comprimento total dos limites dos grãos é reduzido. A deformação ou dano causado pelo deslizamento ao longo dos limites dos grãos ou o desempenho de fluência são melhorados.
A principal composição química do N06600: 72Ni-15Cr-8Fe, a principal composição química do N08800: 33Ni-42Fe-21Cr, que equivale a dividir o conteúdo de 72Ni em N06600 em 33Ni+45Fe e reduzindo custos com a substituição de parte do níquel.
A principal composição química do N10675 é 65Ni-29.5Mo-2Fe-2Cr, e a composição química do N10276 é 54Ni-16Mo-15Cr. Pode ser considerado aproximadamente como a divisão de 29,5Mo em N10675 em 16Mo+15Cr. Devido ao aumento do teor de Cr, o material é resistente à corrosão em meios oxidantes. Habilidade.
