Effecten van legeringselementen in nikkelbasislegeringen

Verschillende elementen in een legering kunnen de mechanische eigenschappen, corrosieweerstand en microstructuur van een metaal aanzienlijk veranderen. Terwijl chroom, nikkel, molybdeen en ijzer de primaire legeringselementen kunnen zijn, kunnen andere elementen zoals wolfraam, koolstof, aluminium, titanium, koper en zwavel ook significante effecten hebben. Inzicht in deze elementen en hun positieve en negatieve effecten op legeringen kunnen helpen bij het bepalen van het gebruik voor bepaalde legeringen.

Nikkel (Ni)
Verbetert de hoge temperatuursterkte, weerstand tegen oxidatie, nitriden, carburisatie en halogenering. Het biedt ook metallurgische stabiliteit. Toevoegingen van dit element verbeteren de weerstand van de legering tegen het verminderen van zuren en alkalines, evenals resistentie tegen stresscorrosiekraak.

Chroom (CR)
Legering met chroom verbetert de weerstand van de legering tegen oxidatie en sulfidatie op hoge temperatuur, evenals weerstand tegen algemene oxiderende omgevingen. Dergelijk oxiderende media omvatten salpeterzuur en chroomzuur. Toevoegingen zijn meestal tussen 15%en 30%, maar kunnen zo hoog zijn als 50%.

Molybdeum (MO)
MO-toevoegingen verbeteren de weerstand van de legering tegen niet-oxiderende zuren, zoals zoutzuur (HCL), fosforzuur (H3PO4) en hydrofluorzuur (HF). Van molybdeen is ook aangetoond dat het de resistentie van de legering tegen zwavelzuur (H2SO4) verbetert bij concentraties onder 60%. Molybdeen verbetert de weerstand van de legering tegen put- en spleetcorrosie en verleent de kracht van hoge temperatuur aan de legering.

IJzer (Fe)
Dit element vermindert de legeringskosten, verbetert de weerstand van de legering tegen carburatie op hoge temperatuur en regelt de thermische expansie.

Wolfraam (W)
Dit element, zoals MO, verbetert de weerstand van de legering tegen het verminderen van zuren en gelokaliseerde corrosie en verbetert de sterkte en lasbaarheid van de legering.

Koolstof (C)
Degradeert de corrosieweerstand van de legering, maar verbetert de sterkte bij verhoogde temperaturen.

Aluminium (AL)
De toevoeging van aluminium bevordert de vorming van een strak hechtende aluminiumoxideschaal bij verhoogde temperaturen die bestand zijn tegen oxidatie, carburisatie en chloride -aanval. In combinatie met titanium bevordert aluminium ook de leeftijdharding in sommige legeringen.

Titanium (ti)
Zoals hierboven vermeld, bevordert titanium de leeftijdsharden en, vanwege de vorming van chroomcarbiden na warmtebehandeling, combineert het ook met koolstof om de gevoeligheid voor intergranulaire corrosie te verminderen.

Koper (Cu)
Verbetert de weerstand tegen het verminderen van zuren. Legeringen die 30% tot 40% koper bevatten, hebben een uitstekende weerstand tegen alle concentraties niet-gerelateerd hydrofluorinezuur (HF). Als koper wordt toegevoegd aan nikkel-chromium-molybdeen-ijzeren legeringen, kunnen de resistentie tegen zoutzuur, fosforzuur en bepaalde concentraties van zwavelzuur worden verbeterd.

Kobalt (CO)
Cobalt geeft unieke versterkingseigenschappen aan legeringen op hoge temperatuur. Kobalt verbetert ook de weerstand van nikkellegeringen tegen carburisatie en sulfidatie. Dit komt omdat CO de oplosbaarheid van C in Ni-Base-legeringen verhoogt en kobaltsulfide een hoger smeltpunt heeft dan nikkelsulfide.