Yra hastelloy a Superalloy

1. Pirma: kas apibrėžia superloją?

Prieš analizuojant „Hastelloy“, labai svarbu nustatyti pagrindinius etalonus, kurie išskiria superlydą nuo įprastų lydinių. Superlloy (dar vadinamas „aukštu - performanso lydiniu“) yra apibrėžtas trijuose ne - sutartiniuose bruožuose, kurie visi yra optimizuoti ekstremalioms eksploatavimo sąlygoms:

Išskirtinis aukštas - temperatūros mechaninis stabilumas: Jis išlaiko reikšmingą tempimo stiprumą, nuovargio atsparumą iršliaužimo pasipriešinimas(Atsparumas laipsniškam, nuolatiniam deformacijai esant nuolatiniam stresui) Esant aukštesnei nei 600 laipsnių (1112 laipsnio f laipsnis) {-, dažnai net viršija 1000 laipsnių (1832 laipsnio f). Įprastiniai lydiniai (pvz., Anglies plienas, aliuminio lydiniai) tokioje temperatūroje greitai sušvelnina, deformuoja ar greitai sugenda.

Aukščiausias atsparumas aplinkai: Jis priešinasi oksidacijai (rūdijant esant stipriai šilumai), korozija (iš chemikalų, druskos ar dujų) ir sulfidacijos (skilimas iš sieros -, turinčių aplinkos) -, kurie yra paplitę atšiauriose pramoninėse ar kosmoso nustatymuose.

Kontroliuojama, aukšta - našumo mikrostruktūra: Jo atominė ir mikroskalės struktūra (pvz., Stiprinimo fazių, tokių kaip „arba"), nuosėdos yra sukurtos taip, kad padidintų stiprumą, neprarandant elastingumo, net esant šiluminiam ciklui (pakartotinis šildymas ir aušinimas).

Hastelloy atitinka ir viršija visus šiuos kriterijus, todėl jos klasifikacija yra superlloy nedviprasmiška.

2. Hastelloy kompozicija: sukurta „SuperLoy“ spektakliui

„Hastelloy“ yra ne viena medžiaga, o nikelio - šeima, pagrįsta „Superalloys“ (nikelis yra pagrindinis bazinis elementas, paprastai susidedantis iš 40–65% jos sudėties), sukurtą ir prekės ženklo, kurį sukūrė „Haynes International“. Jo legiruoti elementai yra kruopščiai parinkti taip, kad nukreiptų į „Superalloy“ - specifines savybes, turinčias variantus įvairiose klasėse (pvz. Pagrindiniai komponentai apima:

Lydinis elementas	Tipinis turinys (pagal svorį)	Vaidmuo įgalinant „Superalloy“ bruožus
Nikelis (ni)	40–65%	Pirminė bazė; Suteikia stabilią kristalinę struktūrą (FCC, veido - centrinę kubinę), kuri atspindi fazių pokyčius aukštoje temperatūroje, sudarydamas stiprumo ir atsparumo korozijai pagrindą.
Chromas (CR)	15–25%	Kritinė oksidacijai ir atsparumui korozijai; sudaro ploną, priklijuotą chromo oksido (CR₂O₃) sluoksnį ant paviršiaus, kuris veikia kaip kliūtis nuo deguonies, rūgščių ir druskų.
Molibdenas (MO)	10–28%	Padidina aukštą - temperatūros stiprumą (sulėtindamas atominę difuziją, kuri sukelia šliaužimą) ir padidina atsparumą atsparumui iki atsparumoKorozija(lokali žalos forma sūrioje ar rūgščioje aplinkoje).
Volframas (W)	0–15% (tokiuose pažymiuose kaip C-276)	Stiprina šliaužimo pasipriešinimą ir tempimo stiprumą esant ekstremaliam temperatūrai (viršija 1000 laipsnių), pridedant „prikišimo taškus“ į mikrostruktūrą, kuri užkerta kelią dislokacijos judėjimui (pagrindinė deformacijos priežastis).
Geležis (Fe)	0–20% (tokiuose pažymiuose kaip x)	Pagerina darbingumą (formavimo lengvumas kalimo ar riedėjimo metu) nepakenkiant aukštai - temperatūros našumui, todėl tai kainuoja daugiau - efektyvus dideliems komponentams.
Kobaltas (CO)	0–10% (kai kuriuose aukštuose - stiprumo klasėse)	Padidina šiluminį stabilumą ir atsparumą šliaužiant, ypač naudojant ilgalaikį aukštesnės nei 1100 laipsnių temperatūros poveikį (pvz., Raketų purkštukai).

Ši pritaikyta kompozicija yra pirmoji priežastis, dėl kurios Hastelloy yra laikomas superluzija: kiekvienas elementas pasirinktas siekiant pašalinti įprastų lydinių gedimus ekstremaliomis sąlygomis.

3. „Hastelloy“ savybės: suderinti „Superalloy“ reikalavimus

„Hastelloy“ pasirodymas tiesiogiai atitinka reikalavimus, apibrėžiančius superlydą. Žemiau yra svarbiausios jo savybės, pateikiant pavyzdžius, kaip jos viršija įprastas lydinio galimybes:

a. Aukštas - temperatūros stiprumas ir atsparumas šliaužimui

Roplys (lėta deformacija esant nuolatiniam stresui) yra pagrindinis dujų turbinų, reaktyvinių variklių ar pramoninių krosnių medžiagų gedimo būdas. Hastelloy prieštarauja išskirtinai gerai:

800 laipsnio (1472 laipsnio f), Hastelloy x išlaiko atempimo stiprumas(Maksimalus įtempis prieš lūžus) ~ 400 MPa - beveik 3x didesnis nei nerūdijantis plienas (pvz., 316 nerūdijančio plieno tempimo stipris yra ~ 140 MPa toje pačioje temperatūroje).

Esant 1000 laipsnių (1832 laipsnio f), Hastelloy C - 276 vis dar palaiko šliaužimo plyšimą (laikas iki nesėkmės esant nuolatiniam stresui), daugiau kaip 1000 valandų, esant 100 MPa įtempiui. Priešingai, aukštos temperatūros plienas (pvz., 309 nerūdijantis plienas) tomis pačiomis sąlygomis sugenda mažiau nei 100 valandų.

Tai įmanoma dėl jo mikrostruktūros: Nickelio FCC struktūra išlieka stabili aukštoje temperatūroje, o molibdenas ir volframas sudaro mažas, stabilias nuosėdas (pvz.

b. Išskirtinis atsparumas korozijai ir oksidacijai

„Superalloys“ turi atlaikyti ne tik šilumą, bet ir agresyvias chemines medžiagas - reikalavimas, kad Hastelloy išsiskiria:

Rūgšties atsparumas: Hastelloy B - 2 yra apsaugotas nuo druskos rūgšties (HCl), esant koncentracijai iki 50%, o temperatūra iki 100 laipsnių (212 laipsnių F), tuo tarpu net korozijai atsparūs nerūdijantys plienai (pvz.

Atsparumas oksidacijai: 1000 laipsnių (1832 laipsnio f) ore Hastelloy x sudaro tankų, savęs - gydomąjį chromo oksido sluoksnį, kuris apsaugo nuo tolesnio oksidacijos. Po 1000 valandų ekspozicijos jo svorio metimas (oksidacijos matas) yra mažesnis nei 0,1 mg/cm² - daug mažesnis nei nikelis - vario lydiniai (pvz., Monel 400), kurie praranda ~ 1 mg/cm².

Atsparumas sulfidacijai: Sieroje - turtingoje aplinkoje (pvz., Anglis - šaudomos elektrinės), Hastelloy's Chromis ir molibdenum neleidžia susidaryti trapių nikelio sulfido (Ni₃s₂), dėl kurio katastrofiškai gedimas įprastuose nikelio lydiniuose.

c. Šilumos stabilumas ir lankstumas

Skirtingai nuo trapių aukštų - temperatūros keramikos (pvz., Aliuminio oksido), Hastelloy išlaiko lankstumą (gebėjimas deformuoti nesulaužant) net esant ekstremalioms temperatūroms:

900 laipsnių (1652 laipsnio f), Hastelloy C-276 turi anpailgėjimas(~ 25%~ 25%- tempimo procentas, kad būtų galima gaminti suvirinimą ar kalimą, o tai neįmanoma su trapiomis medžiagomis.

Tai taip pat priešinasiŠiluminis nuovargis(Įtrūkimas nuo pakartotinio šildymo/aušinimo ciklų). Pavyzdžiui, reaktyvinio variklio degikliuose (kai temperatūra svyruoja nuo 20 laipsnių iki 1000 laipsnių), „Hastelloy“ komponentai gali atlaikyti dešimtis tūkstančių ciklų, nesulaužant - daug daugiau nei įprasta šiluma - atsparių lydinių.

info-442-444 info-441-440

info-441-440 info-443-443

4. „Hastelloy“ programos: „Superalloy“ naudojimo atvejai

Medžiagos klasifikaciją dar labiau patvirtina jos programos, o „Hastelloy“ naudojamas tik scenarijuose, reikalaujančiuose superlloy našumo. Pagrindiniai pavyzdžiai:

Aviacijos ir kosmoso ir gynybos:

„Hastelloy X“ yra naudojamas reaktyviniame variklio degikliuose, pomirtininkuose ir turbinų išmetimo dalyse -, kur kritinė yra 1000–1200 laipsnių temperatūra ir atsparumas oksidacijai ir šliaužimui.

Jis taip pat naudojamas raketų purkštukuose, kai ekstremalios šilumos poveikis (iki 2000 laipsnių) ir korozinis raketų kuras (pvz., Hidrazinas) reikalauja ir šiluminio stabilumo, ir cheminio atsparumo.

Cheminis apdorojimas:

„Hastelloy C-276“ naudojamas reaktoriuose, šilumokaičiuose ir vamzdynuose rūgščių perdirbimui (pvz. Jo atsparumas duobėms ir plyšio korozijai apsaugo nuo nutekėjimo, dėl kurio gali kilti pavojų saugos ar gamybos prastovos.

Energijos ir energijos generavimas:

Anglies - sudegintos elektrinės Hastelloy komponentai (pvz. Branduolinėse elektrinėse jis naudojamas degalų apvalkale ir šilumokaičiuose dėl stabilumo radiacijos aplinkoje.

Pramoninės krosnys:

„Hastelloy“ naudojamas krosnių įdėklams, šildymo elementams ir konvejerio diržams, kurie veikia 800–1100 laipsnių, gaminti. Jos gebėjimas išlaikyti jėgą ir atsispirti oksidacijai užtikrina ilgą tarnavimo laiką, sumažinant priežiūros išlaidas.

5. Kodėl Hastelloy nėra painiojama su įprastais lydiniais

Kritikai gali paklausti: ar Hastelloy gali būti suklydęs dėl standartinio nikelio lydinio (pvz., Monelio) ar nerūdijančio plieno? Atsakymas nėra -, nes jo našumo spragos su įprastais lydiniais yra masyvūs:

Nerūdijančio plieno komponentas (pvz., 310) suges per 100 valandų, kai 1000 laipsnių, esant šliaužimo įtempiui, o Hastelloy trunka daugiau nei 10 kartų ilgiau.

„Monel 400“ (nikelis - vario lydinys) korozija 10% druskos rūgšties 50 laipsnių, o Hastelloy B-2 išlieka nepažeistas.

Šie skirtumai nėra laipsniški -, jie yra transformuojantys, tvirtai pateikdami Hastelloy į „Superalloy“ kategoriją.

„Hastelloy“ yra kiekvieno apibrėžimo superlloy: jis turi nikelio - pagrindu sukurtą kompoziciją, sukurtą aukštai - temperatūros našumui, pasižymi išskirtiniu stiprumu, šliaužimo atsparumu ir atsparumu korozijai ekstremaliomis sąlygomis ir yra naudojamas išskirtinai tose programose, reikalaujančiose supervietės galimybių. Jos, kaip pirmaujančio nikelio -, statusas, pagrįstas „Superalloy“, yra visuotinai pripažįstamas medžiagų moksle, kosmoso ir pramonės inžinerijoje.

Ar Hastelloy yra superlloy