Η σκληρότητα κρούσης των κραμάτων με βάση το νικέλιο-μειώνεται σημαντικά σε χαμηλές θερμοκρασίες;

1. Κράματα με βάση το νικέλιο{{1} με σταθερή αντοχή σε κρούση σε χαμηλές θερμοκρασίες

Σταθερή δομή ωστενιτικής μήτρας: Αυτά τα κράματα έχουν σχεδιαστεί με μια πλήρως όψη-κεντρική κυβική μήτρα (FCC) ωστενιτική μήτρα, η οποία δεν έχει όλκιμο-εύθραυστη θερμοκρασία μετάβασης (DBTT) σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών. Σε αντίθεση με τα κεντρικά κυβικά (BCC) μέταλλα (π.χ. ανθρακούχο χάλυβα), η δομή FCC επιτρέπει την ενεργοποίηση πολλαπλών συστημάτων ολίσθησης με εξάρθρωση ακόμη και σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, απορροφώντας αποτελεσματικά την ενέργεια κρούσης και αποτρέποντας το εύθραυστο θραύση.

Χαμηλή περιεκτικότητα σε εύθραυστες φάσεις και ακαθαρσίες: Η χημική σύνθεση αυτών των κραμάτων είναι βελτιστοποιημένη ώστε να ελαχιστοποιείται η περιεκτικότητα σε εύθραυστα ιζήματα (π.χ. χονδροειδείς καρβίδια, διαμεταλλικές ενώσεις) και επιβλαβείς ακαθαρσίες (π.χ. θείο, φώσφορος). Για παράδειγμα, το Hastelloy C276 ελέγχει αυστηρά την περιεκτικότητα σε άνθρακα κάτω από 0,01% για να αποφύγει το σχηματισμό συνεχών μεμβρανών καρβιδίου στα όρια των κόκκων, που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ευθραυστότητα.

Ομοιόμορφη μικροδομή: Η λογική θερμική επεξεργασία (π.χ. ανόπτηση διαλύματος) εξασφαλίζει ομοιογενές μέγεθος κόκκων και εξαλείφει την εσωτερική καταπόνηση. Λεπτοί και ομοιόμορφοι κόκκοι μπορούν να εμποδίσουν τη διάδοση των μικρορωγμών κατά τη διάρκεια της κρουστικής φόρτισης, διατηρώντας περαιτέρω την υψηλή αντοχή σε κρούση σε χαμηλές θερμοκρασίες.

2.-Κράματα με βάση το νικέλιο με εμφανή πτώση στη χαμηλή-σκληρότητα σε κρούση θερμοκρασίας

Κατακρήμνιση φάσης ενίσχυσης: Αυτά τα κράματα βασίζονται σε μεγάλο αριθμό φάσεων λεπτής ενίσχυσης (π.χ. ''φάση,'' φάση) για την επίτευξη υψηλής- αντοχής σε θερμοκρασία. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η αλληλεπίδραση μεταξύ των εξαρθρώσεων και αυτών των άκαμπτων φάσεων ενίσχυσης αυξάνεται, μειώνοντας την κινητικότητα της εξάρθρωσης στη μήτρα. Αυτό οδηγεί σε μείωση της ικανότητας του κράματος να απορροφά την ενέργεια κρούσης, με αποτέλεσμα χαμηλότερη αντοχή σε κρούση σε σύγκριση με τη θερμοκρασία δωματίου.

Κίνδυνος ευθραυστότητας στα όρια των κόκκων: Εάν η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας είναι ακατάλληλη (π.χ. υπερ-γήρανση), μπορεί να καθιζάνουν χονδροειδή καρβίδια (π.χ. M23C6) στα όρια των κόκκων. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, αυτά τα καρβίδια γίνονται σημεία συγκέντρωσης τάσης, τα οποία μπορούν να επιταχύνουν την έναρξη και τη διάδοση των διακοκκωδών ρωγμών κατά την κρούση, επιδεινώνοντας περαιτέρω τη μείωση της σκληρότητας.

Εφέ ψυχρής εργασίας: Τα κρύα-κατακρημνισμένα-σκληρυμένα κράματα έχουν υψηλότερη πυκνότητα εξάρθρωσης. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι συσσωρευμένες εξαρθρώσεις είναι δύσκολο να μετακινηθούν, οδηγώντας σε πιο εμφανή μείωση της αντοχής στην κρούση σε σύγκριση με την κατάσταση ανόπτησης.

Για παράδειγμα, η ενέργεια πρόσκρουσης Charpy του κράματος Inconel 718 σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 80–100 J, ενώ μειώνεται σε 40–60 J σε -196 μοίρες, μείωση περίπου 50%. Ωστόσο, αυτό το επίπεδο σκληρότητας εξακολουθεί να είναι επαρκές για τις περισσότερες δομικές εφαρμογές σε χαμηλές θερμοκρασίες.

3. Βασικοί Παράγοντες που Επηρεάζουν την Τάση Ανθεκτικότητας Χαμηλής-Επίπτωσης Θερμοκρασίας

Περιεκτικότητα σε νικέλιο: Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο βοηθά στη σταθεροποίηση της ωστενιτικής μήτρας, ενισχύοντας την ανθεκτικότητα του κράματος σε χαμηλές-κρούσεις σε θερμοκρασία.

Στοιχεία κράματος: Στοιχεία όπως το μαγγάνιο, το άζωτο μπορούν να εξευγενίσουν τους κόκκους και να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία. Ο υπερβολικός άνθρακας, το πυρίτιο, ο φώσφορος θα προωθήσει το σχηματισμό εύθραυστων φάσεων και θα μειώσει τη σκληρότητα.

Κατεργασία με θερμοκρασία: Η ανόπτηση διαλύματος μπορεί να διαλύσει τις εύθραυστες φάσεις και να βελτιώσει την σκληρότητα. Η λογική γήρανση μπορεί να αποφύγει την ενίσχυση της φάσης χονδρόκοκκου. Η υπερ-γήρανση θα οδηγήσει σε υποβάθμιση της σκληρότητας.

Περίληψη

Συμπερασματικά, η σκληρότητα κρούσης των κραμάτων με βάση το νικέλιο-δεν παρουσιάζει καθολική, σημαντική μείωση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα-ανθεκτικά στη διάβρωση νικέλιο-κράματα χαλκού και τα κράματα με βάση το νικέλιο- υψηλής καθαρότητας-διατηρούν σταθερή σκληρότητα ακόμη και σε κρυογονικές θερμοκρασίες.