Effets des éléments d'alliage dans les alliages de nickel-base

Différents éléments d'un alliage peuvent modifier considérablement les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la microstructure d'un métal. Alors que le chrome, le nickel, le molybdène et le fer peuvent être les principaux éléments d'alliage, d'autres éléments tels que le tungstène, le carbone, l'aluminium, le titane, le cuivre et le soufre peuvent également avoir des effets significatifs. Comprendre ces éléments et leurs effets positifs et négatifs sur les alliages peuvent aider à déterminer les utilisations de certains alliages.

Nickel (ni)
Améliore la résistance à la température élevée, la résistance à l'oxydation, à la nitrade, à la carburation et à l'halogénation. Il assure également la stabilité métallurgique. Les ajouts de cet élément améliorent la résistance de l'alliage à la réduction des acides et des alcalines, ainsi que de la résistance à la fissuration de la corrosion.

Chrome (CR)
L'alliage avec le chrome améliore la résistance de l'alliage à l'oxydation et à la sulfuration à haute température, ainsi qu'à la résistance aux environnements oxydants généraux. Ces milieux oxydants incluent l'acide nitrique et l'acide chromique. Les ajouts ont généralement entre 15% et 30%, mais peuvent atteindre 50%.

Molybdène (MO)
Les ajouts de MO améliorent considérablement la résistance de l'alliage aux acides non oxydants, tels que l'acide chlorhydrique (HCL), l'acide phosphorique (H3PO4) et l'acide hydrofluorique (HF). Il a également été démontré que le molybdène améliore la résistance de l'alliage à l'acide sulfurique (H2SO4) à des concentrations inférieures à 60%. Le molybdène améliore la résistance de l'alliage aux piqûres et à la corrosion des crevasses et confère une résistance à haute température à l'alliage.

Fer (Fe)
Cet élément réduit le coût de l'alliage, améliore la résistance de l'alliage à la carbure à haute température et contrôle l'expansion thermique.

Tungstène (w)
Cet élément, comme Mo, améliore la résistance de l'alliage à la réduction des acides et à la corrosion localisée, et améliore la force et la soudabilité de l'alliage.

Carbone (c)
Dégrade la résistance à la corrosion de l'alliage, mais améliore sa résistance à des températures élevées.

Aluminium (AL)
L'ajout d'aluminium favorise la formation d'une échelle d'oxyde d'aluminium étroitement adhérente à des températures élevées qui résistent à l'oxydation, à la carburation et aux attaques de chlorure. En combinaison avec le titane, l'aluminium favorise également le durcissement de l'âge dans certains alliages.

Titane (Ti)
Comme mentionné ci-dessus, le titane favorise le durcissement de l'âge et, en raison de la formation de carbures de chrome après traitement thermique, il se combine également avec le carbone pour réduire la sensibilité à la corrosion intergranulaire.

Cuivre (Cu)
Améliore la résistance à la réduction des acides. Les alliages contenant 30% à 40% de cuivre ont une excellente résistance à toutes les concentrations d'acide hydrofluorique non aéré (HF). Si le cuivre est ajouté aux alliages de nickel-chrome-molybdène-fer, sa résistance à l'acide chlorhydrique, à l'acide phosphorique et à certaines concentrations d'acide sulfurique peut être améliorée.

Cobalt (CO)
Le cobalt confère des propriétés de renforcement uniques aux alliages à haute température. Le cobalt améliore également la résistance des alliages de nickel à la carburation et à la sulfuration. En effet, le CO augmente la solubilité de C dans les alliages Ni-base et le sulfure de cobalt a un point de fusion plus élevé que le sulfure de nickel.