Efectes dels elements d’aliatge en aliatges de níquel-base

Diferents elements d’un aliatge poden canviar significativament les propietats mecàniques, la resistència a la corrosió i la microestructura d’un metall. Si bé el crom, el níquel, el molibdè i el ferro poden ser els elements d’aliatge primària, altres elements com Tungsten, Carbon, Alumini, Titani, Coure i sofre també poden tenir efectes significatius. Comprendre aquests elements i els seus efectes positius i negatius sobre els aliatges pot ajudar a determinar els usos per a determinats aliatges.

Níquel (NI)
Millora la força de temperatura elevada, la resistència a l’oxidació, la nitridació, la carburització i l’halogenació. També proporciona estabilitat metal·lúrgica. Les addicions d’aquest element milloren la resistència de l’aliatge a la reducció d’àcids i alcalines, així com la resistència a l’esquerdament de la corrosió de l’estrès.

Crom (CR)
L’aliatge amb crom millora la resistència de l’aliatge a l’oxidació i la sulfidació d’alta temperatura, així com la resistència als ambients oxidants generals. Aquests medis oxidants inclouen l’àcid nítric i l’àcid cromic. Les addicions normalment es troben entre el 15%i el 30%, però poden arribar fins al 50%.

Molibdè (MO)
Les addicions MO milloren significativament la resistència de l’aliatge a àcids no oxidants, com l’àcid clorhídric (HCl), l’àcid fosfòric (H3PO4) i l’àcid hidrofluòric (HF). També s'ha demostrat que el molibdè millora la resistència de l'aliatge a l'àcid sulfúric (H2SO4) a concentracions inferiors al 60%. El molibdè millora la resistència de l’aliatge a la corrosió de l’enganxament i la reducció de la corrosió i aporta força a alta temperatura a l’aliatge.

Ferro (Fe)
Aquest element redueix el cost d’aliatge, millora la resistència de l’aliatge a la carburització a alta temperatura i controla l’expansió tèrmica.

Tungsten (W)
Aquest element, com Mo, millora la resistència de l’aliatge a la reducció d’àcids i la corrosió localitzada i millora la força i la soldabilitat de l’aliatge.

Carboni (C)
Degrada la resistència a la corrosió de l'aliatge, però millora la seva força a temperatures elevades.

Alumini (AL)
L’addició d’alumini afavoreix la formació d’una escala d’òxid d’alumini estretament adherent a temperatures elevades que resisteix a l’oxidació, la carburització i l’atac del clorur. En combinació amb el titani, l’alumini també afavoreix l’enduriment de l’edat en alguns aliatges.

Titani (TI)
Com s'ha esmentat anteriorment, el titani afavoreix l'enduriment de l'edat i, a causa de la formació de carburs de crom després del tractament tèrmic, també es combina amb el carboni per reduir la susceptibilitat a la corrosió intergranular.

Coure (CU)
Millora la resistència a la reducció dels àcids. Els aliatges que contenen un 30% al 40% de coure tenen una excel·lent resistència a totes les concentracions d’àcid hidrofluòric no aeri (HF). Si s’afegeix coure a les aliatges de ferro-molibdè de níquel, es pot millorar la seva resistència a l’àcid clorhídric, l’àcid fosfòric i algunes concentracions d’àcid sulfúric.

Cobalt (CO)
El cobalt imparteix propietats d’enfortiment úniques a aliatges d’alta temperatura. El cobalt també millora la resistència dels aliatges de níquel a la carburització i la sulfidació. Això és degut a que la CO augmenta la solubilitat de C en aliatges Ni-Base i el sulfur de cobalt té un punt de fusió més alt que el sulfur de níquel.