Krom og molybden i nikkel-baserte legeringer - Kunnskap

1. Kjernematrisekomponenter

Begge typer legeringer tarnikkel (Ni)som basiselement, og står for den høyeste andelen (vanligvis over 50 %) for å sikre utmerket korrosjonsmotstand, oksidasjonsmotstand og høy-temperaturstabilitet. Imidlertid er det forskjeller i matchingen av matriselegeringselementer:

Løsnings-herdende nikkel-baserte legeringer

Matrisen er hovedsakelig forsterket avfaste løsningselementer med høy løselighet i nikkel, slik som krom (Cr), jern (Fe), molybden (Mo) og wolfram (W). Disse elementene er jevnt oppløst i det nikkel-baserte flate-sentrerte kubiske (FCC) gitteret for å danne en enkelt-fast løsning. Innholdet i hvert element kontrolleres innenfor området for fullstendig fast løselighet, og ingen andre-faseutfellinger vil bli generert under varmebehandling eller service. For eksempel inneholder Alloy 600 omtrent 72 % Ni, 15,5 % Cr og 8 % Fe, uten noen kraftige nedbørsdannende elementer.

Nedbørs-herdende nikkel-baserte legeringer

På grunnlag av nikkel-krom-molybdenmatrisen, en viss mengdenedbørsdannende-elementer med lav løselighet i nikkellegges til. Disse elementene kan danne stabile intermetalliske forbindelser ved spesifikke temperaturer, som er kjernen i nedbørstyrking. Matriseelementene (Cr, Mo, W) spiller ikke bare en solid løsningsforsterkende rolle, men hjelper også til med å stabilisere de utfelte fasene.

2. Viktige funksjonelle legeringselementer

Den essensielle forskjellen i sammensetning ligger i tilsetningen av nedbør-dannende elementer i utfellings-herdende legeringer, som ikke finnes eller bare finnes i spormengder i oppløsnings-herdende legeringer:

Kategori	Nedbørs-herdende nikkel-baserte legeringer	Løsnings-herdende nikkel-baserte legeringer
Nedbørsdannende-elementer	Inneholder høyt-innholdaluminium (Al), titan (Ti), og noen gangerniob (Nb)ogtantal (Ta). Det totale innholdet av Al og Ti er generelt 1,5 %–6 %. Disse elementene reagerer med nikkel for å danne ordnede intermetalliske forbindelserNi3(Al,Ti)(kalt 'fase) ellerNi3Nb(kalt '' fase). For eksempel inneholder Inconel 718 ca. 0,5 % Al, 1,0 % Ti og 5,0 % Nb, med '' fase som den viktigste forsterkningsfasen.	Nesten ingen Al og Ti tilsettes, eller innholdet er mindre enn 0,5 %. Det er ingen grunnstoffer som kan danne massive forsterkende utfelte faser.
Solid løsning forsterkende elementer	Inneholder Cr (10%–20%), Mo (2%–10%), W (0%–5%) som hjelpeforsterkende elementer, som er oppløst i matrisen for å forbedre styrken til matrisen samtidig som de sikrer korrosjonsbestandighet.	Inneholder høyt-innhold Cr (15 %–30 %), Mo (5 %–15 %), W (0 %–10 %) som de viktigste forsterkende elementene, som er avhengig av gitterforvrengning forårsaket av solid løsning for å forbedre styrken.
Hjelpeelementer	Kan tilsette en liten mengdekarbon (C)å danne karbidfaser (som TiC, NbC) for å raffinere korn; legge tilbor (B)ogzirkonium (Zr)for å forbedre korngrensestyrken.	Tilsett en liten mengde C for å danne M₂3C6-karbider for å stabilisere korngrensene; ingen B eller Zr legges til generelt, fordi det ikke er behov for å optimalisere bindekraften til korngrenser for høy-temperaturstyrke.

info-446-440 info-444-446

3. Logikk for elementinnholdskontroll

Tilnedbør-herdende legeringer, må innholdsforholdet til Al/Ti og den totale mengden nedbør-dannende elementer være strengt kontrollert. For høyt innhold vil føre til dannelse av sprø faser (som σ-fase, Laves-fase) og redusere legeringens seighet; utilstrekkelig innhold kan ikke danne nok forsterkningsfaser, noe som resulterer i lav styrke.

Tilløsning-herdende legeringer, er innholdet av faste løsningselementer hovedsakelig begrenset av løselighetsgrensen. Målet er å maksimere den solide løsningens styrkende effekt på forutsetningen om å sikre at legeringen forblir en enkeltfasestruktur ved alle driftstemperaturer, og unngår utfelling av sprø faser som forårsaker ytelsesforringelse.