1. Fonctions essentielles du chrome (Cr)
Amélioration de la résistance à la corrosion
Le chrome a une forte affinité pour l'oxygène. Dans les milieux corrosifs (tels que les acides oxydants, les solutions salines et les atmosphères humides), il peut réagir rapidement avec l'oxygène à la surface de l'alliage pour former un film dense, adhérent et auto-cicatrisant.film passif d'oxyde de chrome (Cr₂O₃). Ce film agit comme une barrière physique, isolant la matrice interne de l'environnement corrosif et empêchant toute pénétration ultérieure d'ions corrosifs (par exemple Cl⁻, SO₄²⁻) dans l'alliage, améliorant ainsi considérablement la résistance de l'alliage à la corrosion générale, à la corrosion par piqûres et à la corrosion caverneuse. Par exemple, dans les alliages à base de nickel-comme l'Inconel 625 et l'Hastelloy C276, une teneur en chrome de 15 à 25 % est la clé pour garantir leur résistance à la corrosion dans les environnements de traitement chimique difficiles.
Amélioration de la résistance à l'oxydation à haute-température
À des températures élevées (au-dessus de 600 degrés), le film Cr₂O₃ formé sur la surface de l'alliage présente une stabilité thermique élevée et une faible perméabilité à l'oxygène. Il peut inhiber efficacement la diffusion de l'oxygène dans la matrice de l'alliage, évitant ainsi la formation d'oxydes libres (tels que NiO) susceptibles de s'écailler. Cela permet aux alliages à base de nickel-de maintenir leur intégrité structurelle et leur stabilité de performance dans des atmosphères oxydantes à haute-température (par exemple, fours industriels, composants de turbines à gaz).
Renforcement de la matrice d'alliage
Le chrome peut se dissoudre dans la matrice de nickel pour former unsolution solide de substitution, ce qui augmente la distorsion du réseau de la matrice et gêne le mouvement des dislocations. Cet effet de renforcement de la solution solide-améliore la résistance à la température ambiante-et à haute-température de l'alliage sans réduire de manière significative sa ténacité. De plus, le chrome peut favoriser la précipitation de phases de renforcement (par exemple, la phase ', le carbure M₂₃C₆) dans certains superalliages à base de nickel-, améliorant encore la résistance au fluage à haute température-de l'alliage.
2. Fonctions principales du molybdène (Mo)
Résistance améliorée à la corrosion localisée
En réduisant les milieux corrosifs (tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide phosphorique), où l'effet de passivation du chrome est affaibli, le molybdène joue un rôle dominant dans la résistance à la corrosion. Le molybdène peut s'enrichir à la surface de l'alliage et réagir pour former un film d'oxyde de molybdène (MoO₃) présentant une forte résistance à la corrosion. Plus important encore, le molybdène peut inhiber l'initiation et la propagation de la corrosion par piqûres provoquée par les ions Cl⁻. Il réduit la solubilité du film passif dans les solutions contenant du chlorure- et augmente la température critique de piqûre (CPT) de l'alliage, rendant les alliages à base de nickel-adaptés à l'extraction marine, pétrolière et gazière et aux industries chimiques avec des concentrations élevées d'ions chlorure. Par exemple, l'Hastelloy C276 avec une teneur en molybdène de 15 % à 16 % présente une excellente résistance à la corrosion par piqûre dans l'eau de mer et les milieux acides contenant du chlorure-.
Solide-renforcement de la solution et amélioration de la-résistance au fluage à haute température
Le molybdène a un grand rayon atomique et peut former une solution solide de substitution très stable avec le nickel. Son ajout provoque une distorsion importante du réseau, qui entrave efficacement le mouvement des dislocations et la diffusion des atomes à haute température. Cela améliore grandement larésistance à haute-températureetrésistance au fluagede l'alliage. Dans les superalliages à base de nickel-utilisés pour les aubes et les disques de turbine à gaz, le molybdène est un élément de renforcement important qui aide l'alliage à maintenir sa stabilité structurelle dans des conditions à long-température-élevée et-de contraintes élevées.
Résistance améliorée pour réduire la corrosion acide
Le molybdène peut améliorer la résistance de l'alliage à la corrosion uniforme dans les acides réducteurs (par exemple, l'acide chlorhydrique dilué, l'acide sulfurique dilué). Contrairement au chrome, qui est sujet à une défaillance par passivation dans des environnements réducteurs, le molybdène peut former des complexes stables avec des milieux corrosifs, réduisant ainsi le taux de corrosion de la matrice de l'alliage. Cela fait des alliages à base de nickel-contenant du molybdène des matériaux idéaux pour les équipements de l'industrie chimique qui manipulent des milieux acides réducteurs.
3. Effet synergique du chrome et du molybdène
Le chrome fournit un film passif stable dans les environnements oxydants, tandis que le molybdène améliore la résistance à la corrosion du film dans les environnements réducteurs et contenant du chlorure-.
L'effet de renforcement combiné de la solution solide-des deux éléments améliore considérablement la résistance et la résistance au fluage de l'alliage à température ambiante et à haute température, tout en conservant une bonne ténacité et une bonne aptitude au traitement.
