Chrom und Molybdän in Nickel-basierten Legierungen - Wissen

1. Kernmatrixkomponenten

Beide Legierungsarten nehmen anNickel (Ni)als Grundelement, das den höchsten Anteil ausmacht (normalerweise über 50 %), um eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität zu gewährleisten. Allerdings gibt es Unterschiede in der Abstimmung der Matrixlegierungselemente:

Lösungs-härtende Legierungen auf Nickelbasis-

Die Matrix wird hauptsächlich durch verstärktMischkristallelemente mit hoher Löslichkeit in Nickel, wie Chrom (Cr), Eisen (Fe), Molybdän (Mo) und Wolfram (W). Diese Elemente sind gleichmäßig im FCC-Gitter (FCC) auf Nickelbasis aufgelöst, um eine einphasige feste Lösung zu bilden. Der Gehalt jedes Elements wird innerhalb des Bereichs der vollständigen Feststofflöslichkeit kontrolliert, und während der Wärmebehandlung oder des Betriebs werden keine Niederschläge der zweiten -Phase erzeugt. Beispielsweise enthält Alloy 600 etwa 72 % Ni, 15,5 % Cr und 8 % Fe, ohne starke ausscheidungsbildende Elemente.

Ausscheidungs-härtende Legierungen auf Nickelbasis-

Basierend auf der Nickel-Chrom-Molybdän-Matrix wird eine bestimmte Menge anNiederschlagsbildende Elemente mit geringer Löslichkeit in Nickelwerden hinzugefügt. Diese Elemente können bei bestimmten Temperaturen stabile intermetallische Verbindungen bilden, die den Kern der Niederschlagsverstärkung bilden. Die Matrixelemente (Cr, Mo, W) spielen nicht nur eine Rolle bei der Festigung fester Lösungen, sondern tragen auch zur Stabilisierung der ausgefällten Phasen bei.

2. Wichtige funktionelle Legierungselemente

Der wesentliche Unterschied in der Zusammensetzung liegt in der Zugabe von ausscheidungsbildenden Elementen in ausscheidungs-härtenden Legierungen, die in lösungs-härtenden Legierungen nicht oder nur in Spuren enthalten sind:

Kategorie	Ausscheidungs-härtende Legierungen auf Nickelbasis-	Lösungs-härtende Legierungen auf Nickelbasis-
Niederschlagsbildende Elemente	Enthalten einen hohen-InhaltAluminium (Al), Titan (Ti), und manchmalNiob (Nb)UndTantal (Ta). Der Gesamtgehalt an Al und Ti beträgt im Allgemeinen 1,5–6 %. Diese Elemente reagieren mit Nickel und bilden geordnete intermetallische VerbindungenNi₃(Al,Ti)(genannt 'Phase) oderNi₃Nb(genannt „Phase“). Beispielsweise enthält Inconel 718 etwa 0,5 % Al, 1,0 % Ti und 5,0 % Nb, wobei die ''-Phase die Hauptverfestigungsphase ist.	Es werden fast kein Al und Ti zugesetzt oder der Gehalt beträgt weniger als 0,5 %. Es gibt keine Elemente, die massiv verstärkende ausgefällte Phasen bilden können.
Verstärkungselemente aus fester Lösung	Enthalten Cr (10 %–20 %), Mo (2 %–10 %), W (0 %–5 %) als zusätzliche Verstärkungselemente, die in der Matrix gelöst sind, um die Festigkeit der Matrix zu verbessern und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen.	Enthalten einen hohen Gehalt an Cr (15–30 %), Mo (5–15 %) und W (0–10 %) als Hauptverstärkungselemente, die zur Verbesserung der Festigkeit auf einer durch die feste Lösung verursachten Gitterverzerrung beruhen.
Hilfselemente	Kann eine kleine Menge hinzufügenKohlenstoff (C)um Karbidphasen (wie TiC, NbC) zu bilden, um Körner zu verfeinern; hinzufügenBor (B)UndZirkonium (Zr)zur Verbesserung der Korngrenzenfestigkeit.	Fügen Sie eine kleine Menge C hinzu, um M₂₃C₆-Karbide zu bilden und die Korngrenzen zu stabilisieren; Im Allgemeinen wird kein B oder Zr hinzugefügt, da keine Notwendigkeit besteht, die Bindungskraft der Korngrenzen für die Hochtemperaturfestigkeit zu optimieren.

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3. Logik zur Steuerung des Elementinhalts

Fürausscheidungs-härtende Legierungen, müssen das Gehaltsverhältnis von Al/Ti und die Gesamtmenge der ausfällungsbildenden Elemente streng kontrolliert werden. Ein zu hoher Gehalt führt zur Bildung spröder Phasen (z. B. σ-Phase, Laves-Phase) und verringert die Zähigkeit der Legierung; Bei unzureichendem Gehalt können nicht genügend Verstärkungsphasen gebildet werden, was zu einer geringen Festigkeit führt.

FürLösung-härtende Legierungen, der Gehalt an festen Lösungselementen wird hauptsächlich durch die Löslichkeitsgrenze begrenzt. Das Ziel besteht darin, den Festlösungsverfestigungseffekt zu maximieren, um sicherzustellen, dass die Legierung bei allen Betriebstemperaturen eine einphasige Struktur beibehält und die Ausfällung spröder Phasen vermieden wird, die zu Leistungseinbußen führen.

Chrom und Molybdän in Legierungen auf Nickel--Basis

1. Kernmatrixkomponenten

2. Wichtige funktionelle Legierungselemente

3. Logik zur Steuerung des Elementinhalts