Jelentősen csökken a nikkel{0}}alapú ötvözetek ütésállósága alacsony hőmérsékleten?

1. Nikkel{1}}alapú ötvözetek stabil ütésállósággal alacsony hőmérsékleten

Stabil ausztenites mátrix szerkezet: Ezek az ötvözetek teljes felületű -centered köbös (FCC) ausztenites mátrixszal készültek, amelynek széles hőmérsékleti tartományban nincs képlékeny -törékeny átmeneti hőmérséklete (DBTT). Ellentétben a test-központú köbös (BCC) fémekkel (pl. szénacél), az FCC szerkezet lehetővé teszi a többszörös diszlokációs csúszórendszerek aktiválását még rendkívül alacsony hőmérsékleten is, hatékonyan elnyelve az ütközési energiát és megakadályozva a törékeny törést.

Alacsony rideg fázis- és szennyeződéstartalom: Ezen ötvözetek kémiai összetétele úgy van optimalizálva, hogy minimalizálja a rideg csapadék (pl. durva karbidok, intermetallikus vegyületek) és a káros szennyeződések (pl. kén, foszfor) tartalmát. Például a Hastelloy C276 szigorúan szabályozza a 0,01% alatti széntartalmat, hogy elkerülje a folyamatos keményfém filmek képződését a szemcsehatárokon, ami ridegséget okozhat.

Egységes mikrostruktúra: Az ésszerű hőkezelés (pl. oldatos izzítás) biztosítja a homogén szemcseméretet és kiküszöböli a belső feszültséget. A finom és egyenletes szemcsék gátolhatják a mikrorepedések terjedését az ütési terhelés során, így tovább fenntartják a nagy ütésállóságot alacsony hőmérsékleten.

2. Nikkel-alapú ötvözetek, amelyek alacsony hőmérsékleti ütésállósága nyilvánvalóan csökken-

Erősítő fázis csapadék: Ezek az ötvözetek nagyszámú finomszilárdító fázisra (pl. '' fázis, ' fázis) támaszkodnak a magas hőmérsékleti szilárdság elérése érdekében. Alacsony hőmérsékleten a diszlokációk és ezeknek a merev erősödési fázisoknak a kölcsönhatása fokozódik, ami csökkenti a diszlokáció mobilitását a mátrixban. Ez az ötvözet ütési energiaelnyelő képességének csökkenéséhez vezet, ami a szobahőmérséklethez képest alacsonyabb ütésállóságot eredményez.

Szemcsehatár ridegedés kockázata: Ha a hőkezelési folyamat nem megfelelő (pl. túlöregedés), durva karbidok (pl. M₂₃C₆) kicsapódhatnak a szemcsehatárokon. Alacsony hőmérsékleten ezek a karbidok feszültségkoncentrációs pontokká válnak, amelyek felgyorsíthatják a szemcseközi repedések kialakulását és terjedését az ütközés során, tovább súlyosbítva a szívósság csökkenését.

Hideg munkahatás: A hidegen megmunkált-csapadék-edzett ötvözetek nagyobb diszlokációs sűrűséggel rendelkeznek. Alacsony hőmérsékleten a felgyülemlett diszlokációk nehezen mozgathatók, ami az ütésállóság nyilvánvalóbb csökkenéséhez vezet a lágyított állapothoz képest.

Például az Inconel 718 ötvözet Charpy ütési energiája szobahőmérsékleten körülbelül 80–100 J, míg -196 fokon 40–60 J-ra csökken, ami körülbelül 50%-os csökkenést jelent. Ez a szilárdsági szint azonban még mindig elegendő a legtöbb alacsony hőmérsékletű szerkezeti alkalmazáshoz.

3. Az alacsony hőmérsékleti ütésállósági hajlamot befolyásoló kulcstényezők{1}}

Nikkeltartalom: A magasabb nikkeltartalom segít stabilizálni az ausztenites mátrixot, növelve az ötvözet alacsony hőmérsékleti ütésállóságát-.

Ötvöző elemek: Az olyan elemek, mint a mangán és a nitrogén, finomíthatják a szemcséket, és javíthatják az alacsony hőmérsékleten való szívósságot; a túlzott szén, szilícium, foszfor elősegíti a rideg fázisok kialakulását és csökkenti a szívósságot.

Hőkezelés: Az oldatos lágyítás feloldhatja a rideg fázisokat és javíthatja a szívósságot; ésszerű öregítéssel elkerülhető a fázis durvaságának erősödése; a túl-öregedés a szívósság csökkenéséhez vezet.

Összegzés

Összefoglalva, a nikkel{0}}alapú ötvözetek ütésállósága alacsony hőmérsékleten nem mutat általános, jelentős csökkenést. A korrózióálló-nikkel-rézötvözetek és a nagy-tisztaságú nikkel-alapú ötvözetek stabil szívósságot tartanak fenn még kriogén hőmérsékleten is.