Chroom en molybdeen in nikkel-gebaseerde legeringen - Kennis

1. Kernmatrixcomponenten

Beide soorten legeringen nemennikkel (Ni)als basiselement, dat het hoogste aandeel voor zijn rekening neemt (gewoonlijk meer dan 50%) en uitstekende corrosieweerstand, oxidatieweerstand en stabiliteit bij hoge- temperaturen garandeert. Er zijn echter verschillen in de afstemming van matrixlegeringselementen:

Oplossing-hardende nikkel-legeringen

De matrix wordt voornamelijk versterkt doorvaste oplossingselementen met hoge oplosbaarheid in nikkel, zoals chroom (Cr), ijzer (Fe), molybdeen (Mo) en wolfraam (W). Deze elementen worden gelijkmatig opgelost in het op nikkel-gebaseerde vlak-gecentreerde kubieke (FCC) rooster om een vaste oplossing met één-fase te vormen. De inhoud van elk element wordt gecontroleerd binnen het bereik van volledige oplosbaarheid van de vaste stof, en er zullen geen neerslagen in de tweede-fase worden gegenereerd tijdens warmtebehandeling of onderhoud. Legering 600 bevat bijvoorbeeld ongeveer 72% Ni, 15,5% Cr en 8% Fe, zonder sterke neerslag-vormende elementen.

Neerslag-hardende nikkel-legeringen

Op basis van de nikkel-chroom-molybdeenmatrix kan een bepaalde hoeveelheidprecipitatie-vormende elementen met een lage oplosbaarheid in nikkelzijn toegevoegd. Deze elementen kunnen bij specifieke temperaturen stabiele intermetaalverbindingen vormen, die de kern vormen van neerslagversterking. De matrixelementen (Cr, Mo, W) spelen niet alleen een solide oplossingsversterkende rol, maar helpen ook bij het stabiliseren van de neergeslagen fasen.

2. Belangrijke functionele legeringselementen

Het essentiële verschil in samenstelling ligt in de toevoeging van precipitatie-vormende elementen in precipitatie-hardende legeringen, die niet of slechts in sporenhoeveelheden aanwezig zijn in oplossing-hardende legeringen:

Categorie	Neerslag-hardende nikkel-legeringen	Oplossing-verhardende nikkel-legeringen
Neerslag-vormende elementen	Bevat hoge-inhoudaluminium (Al), titaan (Ti), en somsniobium (Nb)Entantaal (Ta). Het totale gehalte aan Al en Ti bedraagt doorgaans 1,5%–6%. Deze elementen reageren met nikkel om geordende intermetaalverbindingen te vormenNi₃(Al,Ti)(genaamd 'fase) ofNi₃Nb(genaamd '' fase). Inconel 718 bevat bijvoorbeeld ongeveer 0,5% Al, 1,0% Ti en 5,0% Nb, met de ''-fase als de belangrijkste versterkingsfase.	Er wordt vrijwel geen Al en Ti toegevoegd, of het gehalte is minder dan 0,5%. Er zijn geen elementen die enorme versterkende neergeslagen fasen kunnen vormen.
Solide oplossing versterkende elementen	Bevat Cr (10%–20%), Mo (2%–10%), W (0%–5%) als aanvullende versterkingselementen, die in de matrix zijn opgelost om de sterkte van de matrix te verbeteren en tegelijkertijd de corrosieweerstand te garanderen.	Bevat een hoog-gehalte aan Cr (15%–30%), Mo (5%–15%) en W (0%–10%) als de belangrijkste versterkende elementen, die afhankelijk zijn van roostervervorming veroorzaakt door een vaste oplossing om de sterkte te verbeteren.
Hulpelementen	Kan een kleine hoeveelheid toevoegenkoolstof (C)om carbidefasen te vormen (zoals TiC, NbC) om korrels te verfijnen; toevoegenboor (B)Enzirkonium (Zr)om de sterkte van de korrelgrens te verbeteren.	Voeg een kleine hoeveelheid C toe om M₂₃C₆-carbiden te vormen om de korrelgrenzen te stabiliseren; Over het algemeen wordt er geen B of Zr toegevoegd, omdat het niet nodig is de hechtkracht van korrelgrenzen te optimaliseren voor sterkte bij hoge- temperaturen.

info-446-440 info-444-446

3. Logica voor elementinhoudscontrole

Voorprecipitatie-hardende legeringen, moeten de gehalteverhouding van Al/Ti en de totale hoeveelheid neerslag-vormende elementen strikt worden gecontroleerd. Een overmatig gehalte zal leiden tot de vorming van brosse fasen (zoals de σ-fase, Laves-fase) en de taaiheid van de legering verminderen; onvoldoende inhoud kan niet voldoende versterkingsfasen vormen, wat resulteert in een lage sterkte.

Vooroplossing-hardende legeringenwordt het gehalte aan vaste oplossingselementen hoofdzakelijk beperkt door de oplosbaarheidslimiet. Het doel is om het versterkende effect van de vaste oplossing te maximaliseren, met als uitgangspunt ervoor te zorgen dat de legering een enkele- fasestructuur blijft bij alle gebruikstemperaturen, waarbij het neerslaan van brosse fasen wordt vermeden die verslechtering van de prestaties veroorzaken.