Το θείο έχει εξαιρετικά χαμηλή διαλυτότητα στη μήτρα του νικελίου και τείνει να αντιδρά με στοιχεία κράματος (όπως Ni, Fe, Cr) για να σχηματίσειθειούχα χαμηλού-σημείου τήξης-(π.χ. Ni3S2, CrS, FeS). Το σημείο τήξης αυτών των σουλφιδίων είναι γενικά μεταξύ 600-900 βαθμών, το οποίο είναι πολύ χαμηλότερο από τη θερμή θερμοκρασία εργασίας των κραμάτων με βάση το νικέλιο- (1000-1200 βαθμούς).
Κατά τη διάρκεια της θερμής επεξεργασίας (π.χ. σφυρηλάτηση, έλαση, εξώθηση), αυτά τα σουλφίδια θα λιώσουν πρώτα, σχηματίζοντας ένα υγρό φιλμ κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Αυτή η μεμβράνη εξασθενεί τη δύναμη σύνδεσης μεταξύ των κόκκων, οδηγώντας σεδιακοκκώδης πυρόλυσηόταν το κράμα υπόκειται σε εξωτερική καταπόνηση. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεταικαυτή ευθραυστότητα, το οποίο μειώνει σοβαρά την θερμή πλαστικότητα εργασίας του κράματος και προκαλεί ελαττώματα επεξεργασίας όπως ρωγμές και σχισμές.
Όταν η περιεκτικότητα σε θείο υπερβαίνει το όριο, τα λεπτά σωματίδια σουλφιδίου θα καθιζάνουν κατά μήκος των ορίων των κόκκων ή εντός της μήτρας. Αυτά τα σωματίδια λειτουργούν ως πηγές συγκέντρωσης στρες. Όταν το κράμα υπόκειται σε κρούση ή φόρτιση χαμηλής- θερμοκρασίας, οι μικρορωγμές είναι επιρρεπείς να ξεκινήσουν και να διαδοθούν γύρω από τα σωματίδια σουλφιδίου, με αποτέλεσμα μια απότομη πτώση του κράματοςCharpy αντοχή στην κρούσηκαιαντοχή σε θραύση.
Για κράματα με βάση το νικέλιο-που χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα χαμηλής-θερμοκρασίας ή κρυογονικού χαρακτήρα (π.χ. εξοπλισμός υγροποιημένου φυσικού αερίου), η αύξηση της περιεκτικότητας σε θείο θα αυξήσει σημαντικά τον κίνδυνο εύθραυστου σπασίματος.
Τα σουλφίδια είναι ηλεκτροχημικά ετερογενή με τη μήτρα του νικελίου. Σε διαβρωτικά μέσα (όπως διαλύματα που περιέχουν-χλώριο, όξινα περιβάλλοντα), σχηματίζεται ένα γαλβανικό στοιχείο μεταξύ των σωματιδίων σουλφιδίου και της μήτρας. Τα σουλφίδια δρουν ως άνοδος και διαβρώνονται κατά προτίμηση, οδηγώντας στο σχηματισμό διάβρωσης με κοιλότητες.
Επιπλέον, η κατακρήμνιση σουλφιδίου στα όρια των κόκκων θα καταστρέψει τη συνέχεια της παθητικής μεμβράνης (Cr2O3) στην επιφάνεια του κράματος, μειώνοντας την αντίσταση του κράματος στη διακοκκώδη διάβρωση και τη διάβρωση λόγω τάσης (SCC). Αυτή η επίδραση είναι ιδιαίτερα εμφανής σε περιβάλλοντα νερού υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής- πίεσης (π.χ. συστήματα ψυκτικού υγρού πυρηνικού αντιδραστήρα).
Ο φώσφορος είναι τυπικόςστοιχείο διαχωρισμού ορίων κόκκων. Ακόμη και σε ίχνη, τείνει να διαχωρίζεται στα όρια των κόκκων των κραμάτων με βάση το νικέλιο- κατά τη στερεοποίηση ή τη θερμική επεξεργασία, αντί να διαλύεται ομοιόμορφα στη μήτρα.
Ο διαχωρισμός του φωσφόρου στα όρια των κόκκων μειώνει τη συνοχή των οριακών ατόμων των κόκκων, καθιστώντας τα όρια των κόκκων ο αδύναμος κρίκος του κράματος. Σε θερμοκρασία δωματίου ή σε χαμηλές θερμοκρασίες, όταν το κράμα υπόκειται σε τάση εφελκυσμού ή κάμψης, οι ρωγμές είναι επιρρεπείς να ξεκινήσουν και να διαδοθούν κατά μήκος των ορίων του φωσφόρου- διαχωρισμένου κόκκου, με αποτέλεσμαδιακοκκώδες εύθραυστο κάταγμα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεταιψυχρή ευθραυστότητα, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική μείωση της επιμήκυνσης του κράματος και μείωση της επιφάνειας.
Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης κραμάτων με βάση το νικέλιο-, ο φώσφορος θα διαχωρίζεται στα όρια των κόκκων του μετάλλου συγκόλλησης και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα-λόγω της ταχείας ψύξης. Ο διαχωρισμένος φώσφορος μειώνει την οριακή αντοχή των κόκκων της ένωσης συγκόλλησης και αυξάνει την ευαισθησία σερωγμές στερεοποίησης συγκόλλησηςκαιρωγμές υγροποίησης.
Για συγκολλήσεις κραμάτων με βάση το νικέλιο-που χρησιμοποιούνται σε κρίσιμο εξοπλισμό (π.χ. χημικούς αντιδραστήρες, γεννήτριες πυρηνικού ατμού), οι ρωγμές συγκόλλησης που προκαλούνται-με φώσφορο μπορούν να μειώσουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής και την ασφάλεια του εξοπλισμού, ακόμη και να οδηγήσουν σε καταστροφικά ατυχήματα.
Για κράματα με βάση το νικέλιο- που εφαρμόζονται σε περιβάλλοντα υψηλήςολίσθηση ορίου κόκκουυπό μακροπρόθεσμη-υψηλή-καταπόνηση θερμοκρασίας. Αυτό επιταχύνει την παραμόρφωση ερπυσμού του κράματος και μειώνει τη διάρκεια ζωής της ρήξης ερπυσμού.
Επιπλέον, ο φώσφορος μπορεί να προάγει την ανάπτυξη των καρβιδίων στα όρια των κόκκων, καταστρέφοντας την επίδραση καρβιδίων στα όρια των κόκκων και μειώνοντας περαιτέρω τη δομική σταθερότητα του κράματος σε υψηλές-θερμοκρασίες.
Στη βιομηχανική παραγωγή, η περιεκτικότητα σε θείο και φώσφορο σε κράματα με βάση το νικέλιο- ελέγχεται αυστηρά σύμφωνα με τα σενάρια εφαρμογής:
Για γενικά-ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα με βάση το νικέλιο- (π.χ. Hastelloy C276, Inconel 625), το περιεχόμενο S και P συνήθως περιορίζεται σεΛιγότερο ή ίσο με 0,01%.
Για κράματα υψηλής απόδοσης με βάση το νικέλιο- που χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική, την πυρηνική ενέργεια και άλλα πεδία (π.χ. Inconel 718, Waspaloy), το περιεχόμενο S και P απαιτείται να είναιΛιγότερο ή ίσο με 0,005%για την εξασφάλιση ακραίων μηχανικών ιδιοτήτων και ασφάλειας σέρβις.
Ο αυστηρός έλεγχος των ακαθαρσιών θείου και φωσφόρου είναι ένας βασικός κρίκος στην τήξη και την επεξεργασία κραμάτων με βάση το νικέλιο-, που καθορίζει άμεσα εάν το κράμα μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις απόδοσης εφαρμογών κρίσιμης μηχανικής.
