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Leghe del cromo del nichel - beni ed applicazioni

Sergey Ryzhov/Shutterstock

Il sistema del nichel-cromo rivela che il cromo è equo solubile in nichel. Ha una tariffa solubile massima di 47% alla temperatura eutettica, che poi diminuisce a circa 30% alla temperatura ambiente. Parecchie leghe commerciali sono basate su questa soluzione solida. Queste leghe hanno la resistenza superiore a corrosione ed all'ossidazione ad alta temperatura e resistenza all'usura ottimale.

Resistenza di ossidazione

L'aggiunta delle quantità piccole (meno di 7%) di cromo per nichelare può aumentare la sensibilità della lega all'ossidazione. La ragione dietro questa è l'aumento nella velocità di diffusione di ossigeno nel disgaggio. Questa tendenza inverte una volta che i livelli dell'aggiunta vanno oltre il cromo di 7% ed aumenta fino ad un livello dell'aggiunta di circa 30%. C'è cambiamento minimo sopra questo livello.

La resistenza di ossidazione può sorgere dovuto la formazione di disgaggio protettivo estremamente aderente. L'aderenza e la coerenza del disgaggio possono essere migliorate aggiungendo le piccole quantità di altri elementi reattivi come cerio, silicio, zirconio, calcio, ecc. Il disgaggio formato così è una miscela degli ossidi del cromo e del nichel (NIO ed Ass.Comm.23). Questi si uniscono e formano la cromite del nichel (NiCrO24), con una struttura spinello tipa.

Elementi riscaldanti

L'aggiunta aumentata di cromo piombo ad un aumento notevole nella resistività elettrica. Un livello dell'aggiunta di cromo di 20% sarebbe ideale per i collegare di resistenza elettrica, che possono essere utilizzati negli elementi riscaldanti.

Questa composizione integra i beni elettrici ottimali con duttilità ottimale e resistenza, rendentegi l'ideale per trafilatura. I gradi commerciali includono Brightray ed il nicromo. Le piccole alterazioni a questa composizione possono essere fatte per migliorarla per le applicazioni specifiche.

L'incorporazione dei leganti reattivi adatti influenzerà i beni del disgaggio. Le condizioni di gestione della lega in gran parte governano la composizione che dovrebbe essere usata. La tabella 1 evidenzia le differenze in composizione fra le leghe usate per le applicazioni discontinue e continue.

Composizioni adatte nella tabella 1. per gli elementi riscaldanti usati discontinuo e continuo.

Elemento Intermittente Continuo
Cr 20 20
Si 1,5 0,5
Ca 0,1 0,05
Ce 0,05 -
Ni Bilanciamento Bilanciamento

 

Mentre l'effetto delle alterazioni composizionali sui beni meccanici è trascurabile, l'aggiunta aumentata degli elementi reattivi contribuisce ad inibire lo sfaldamento del disgaggio durante il riscaldamento ciclico ed il raffreddamento. Questo effetto non pone molto problema agli elementi riscaldanti che funzionano senza sosta; quindi, non è necessario affinchè i livelli dell'aggiunta sia molto alto.

La 90/10 di lega binaria di Ni/Cr egualmente è usata per gli elementi riscaldanti. Questa lega ha il più alta temperatura di funzionamento di 1100 termocoppie di °C. è le altre applicazioni di questa lega.

Termocoppie

La lega di 90/10 Ni/Cr è utilizzata solitamente in termocoppie, insieme ad una lega di 95/5 Ni/Al. Questa combinazione, che si riferisce a come cromel-alumel, ha una temperatura di funzionamento massima di °C 1100, simile agli elementi riscaldanti. Questa termocoppia diventa vulnerabile per andare alla deriva nella regione di °C 1000 a causa dell'ossidazione preferenziale, seguente l'uso continuo per un periodo prolungato. È stato scoperto che l'aggiunta di silicio sormonta questo effetto. I gradi commerciali includono Nisil (che ha 4,5% si e 0,1% mg) e Nicrosil (che ha il Cr di 14% e si 1,5%).

Leghe resistenti alla corrosione ad alta temperatura

La lega di 80/20 Ni/Cr ha migliore resistenza a corrosione ed all'ossidazione calde che le leghe economiche del ferro-nichel-cromo. Quindi, principalmente è usata per la colata e le parti lavorate per le applicazioni ad alta temperatura. Questa lega è ideale per le applicazioni che sono all'l'ossidazione incline.

Le leghe con il contenuto più elevato del cromo sono più ideali per le applicazioni cui sono a ceneri e/o a giacimenti inclini del combustibile come, sali alcalini-metallici come i solfati. Ciò è perché, le ceneri del combustibile tendono a reagire con il disgaggio dell'ossido. Le ceneri che contengono il vanadio sono abbastanza aggressive ed hanno un effetto di fusione sul disgaggio, così aumentando la vulnerabilità della lega alla degradazione causata dall'ossidazione.

Negli ambienti contenenti zolfo, solfuro del cromo (CRS23, con un punto di fusione di °C) 1550 è formato preferenziale per nichelare il solfuro. Ma, la formazione di solfuro del nichel è favorita, come questa trattiene la formazione del nichel/nichel-solfuro eutettici che ha un punto con una bassa temperatura di fusione. Infine, le offerte locali del cromo possono essere vuotate, lasciando lo zolfo per reagire con nichel e per formare il composto eutettico con un punto con una bassa temperatura di fusione. Ciò provoca un attacco liquido di fase.

Le leghe che hanno subito questo tipo di attacco hanno formazioni del tipo di verruca sulla loro superficie. La formazione preferenziale di solfuri del cromo indica che le leghe con i livelli elevati del cromo sono più resilienti a questo modulo dell'attacco.

Le leghe cromo/del nichel con più del cromo di 30% hanno una struttura bifase compreso γ-nichel e α-cromo. Da α-cromo la fase è friabile, la duttilità delle diminuzioni della lega con un aumento nel contenuto del cromo.

La tabella 2 illustra i beni di determinate leghe binarie. L'aggiunta di niobio circa 1,5% amplifica la duttilità e la resistenza, mentre infragilimento simultaneamente di minimizzazione dopo esposizione ad alta temperatura, dato che le impurità quali azoto, carbonio e silicio sono minimizzate.

Le tabelle 2. di tensione e beni di duttilità per qualche Ni/Cr uniscono in lega alla temperatura ambiente

Contenuto del Cr (%) Streptococco di tensione (MPa) Elong. (%)
35 480 62
50 540-680 7-24
60 800-1000 1-2

 

Le leghe con fino al contenuto del cromo di circa 35% possono essere piccante lavorato. Oltre questo livello, principalmente sono adatte soltanto per fondere. Un livello specifico di guadagno di duttilità può essere realizzato aggiungendo il titanio o lo zirconio. Un tale esempio è Inconel 671 (con il Cr di 48% e 0,35% Ti) che è utilizzato nelle applicazioni come tubatura duplex per tubatura di surriscaldamento a carbone.

Leghe resistenti all'uso

I meccanismi di usura sono complicati; tuttavia, la buona resistenza della corrosione e l'alta durezza aggiungono a buona resistenza all'usura. Le leghe di Ni/Cr offrono un'alternativa più economica ai materiali come le leghe saldatura-depositate del cobalto-cromo con tungsteno aggiunto ed il carbonio, quello è utilizzato solitamente nelle applicazioni resistenti all'uso.

Un esempio di una lega di Ni/Cr per questo tipo di applicazione è una lega che contiene si 8%-12% il Cr, 1%-4% tecnico di assistenza, 3%-4%, 0.3%-1.0% C, B 1.5%-2.5% ed il Ni restante della parte. La durezza di un rivestimento di questo materiale depositato con i metodi a gas protettivo inerti dell'arco cadrebbe nell'ordine di 40 a 50 Rockwell C.

Comments

  1. Madheubala G. Gopinath Madheubala G. Gopinath U.A.E. says:

    what are the uses of chromium and nickel alloy?

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