มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญใน-ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำระหว่างโลหะผสมนิกเกิล-เกรดต่างๆ หรือไม่

1. ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดความแตกต่างในค่าความเหนียวของอุณหภูมิต่ำ-

(1) องค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบที่เป็นประโยชน์: แมงกานีส (Mn) และไนโตรเจน (N) สามารถปรับโครงสร้างเกรน ปรับปรุงความสม่ำเสมอของเมทริกซ์ออสเทนนิติก และเพิ่มความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ- ไทเทเนียม (Ti) และอะลูมิเนียม (Al) จำนวนเล็กน้อยก่อให้เกิดเฟสระหว่างโลหะที่ละเอียด (เช่น ' เฟส: Ni₃(Ti,Al)) โดยไม่ทำให้ความเหนียวลดลงอย่างมีนัยสำคัญ หากควบคุมปริมาณของพวกมันได้

องค์ประกอบที่เป็นอันตราย: คาร์บอน (C) ซิลิคอน (Si) และฟอสฟอรัส (P) ที่มากเกินไปมีแนวโน้มที่จะเกิดเฟสเปราะหรือแยกตัวตามขอบเขตของเกรน ตัวอย่างเช่น ปริมาณคาร์บอนสูงส่งเสริมการตกตะกอนของคาร์ไบด์หยาบ (เช่น M₂₃C₆) ที่ขอบเขตของเกรน ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดรวมความเข้มข้นของความเค้น และลด-ความทนทานต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ ซัลเฟอร์ (S) ก่อให้เกิดการรวมตัวของซัลไฟด์ที่หลอมละลายต่ำ- และทำให้ความเหนียวลดลงอีกที่อุณหภูมิต่ำ

(2) ลักษณะโครงสร้างจุลภาค

ขนาดเกรน

โลหะผสมที่มีนิกเกิลเกรนละเอียด-มีความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ-ดีกว่าโลหะผสมที่มีเกรนหยาบ- เมล็ดละเอียดจะเพิ่มพื้นที่ขอบเขตของเมล็ดข้าว ขัดขวางการแพร่กระจายของรอยแตกขนาดเล็กที่อุณหภูมิต่ำ และดูดซับพลังงานการแตกหักได้มากขึ้น ขนาดของเกรนถูกควบคุมโดยกระบวนการบำบัดความร้อน (เช่น อุณหภูมิการหลอมสารละลายและอัตราการทำความเย็น) และผู้กลั่นเกรน (เช่น โบรอน)

ระยะตกตะกอน

โลหะผสมที่ออกแบบมาเพื่อความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง- (เช่น ซูเปอร์อัลลอยที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอน) มักจะมีระยะการเสริมความแข็งแกร่งจำนวนมาก เช่น ' (Ni₃(Ti,Al)) และ '' (Ni₃Nb) แม้ว่าระยะเหล่านี้จะช่วยเพิ่มความต้านทานการคืบของอุณหภูมิสูง- แต่การตกตะกอนที่มากเกินไปสามารถลด-ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำได้โดยการเพิ่มความเปราะบางของเมทริกซ์

โลหะผสมที่มีนิกเกิล-ต้านทานการกัดกร่อน- (เช่น ซีรีส์ Hastelloy C) มีโครงสร้างจุลภาคที่เรียบง่ายและมีขั้นตอนการเสริมกำลังน้อย ดังนั้นความแข็งที่อุณหภูมิต่ำ-จึงค่อนข้างเหนือกว่า

(3) กระบวนการบำบัดความร้อน

สารละลายหลอมและดับ

การหลอมสารละลายที่เหมาะสม (การให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงและการชุบแข็งอย่างรวดเร็ว) จะละลายเฟสทุติยภูมิที่เปราะ (เช่น คาร์ไบด์ สารประกอบระหว่างโลหะ) ลงในเมทริกซ์ออสเทนนิติก ส่งผลให้มีโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอและปรับปรุงความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ- การหลอมสารละลายที่ไม่เพียงพอจะทิ้งระยะเปราะที่ไม่ละลาย ในขณะที่ความร้อนสูงเกินไปจะทำให้เมล็ดหยาบ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นอันตรายต่อความเหนียว

การรักษาความชรา

การตกตะกอน-โลหะผสมที่ผ่านการชุบแข็ง (เช่น Inconel 718) จำเป็นต้องมีการบำบัดตามอายุเพื่อตกตะกอนระยะการเสริมกำลัง อย่างไรก็ตาม การที่อายุมากขึ้น-จะทำให้เกิดการหยาบของระยะ '' ซึ่งจะลด-ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ อายุต่ำกว่า-ไม่สามารถบรรลุความแข็งแกร่งที่เพียงพอ และยังส่งผลต่อความเสถียรของความแข็งแกร่งอีกด้วย

2. การเปรียบเทียบความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ-ของเกรดโลหะผสมนิกเกิลทั่วไป-

3. ความสำคัญในทางปฏิบัติของความแตกต่างของความเหนียว

โลหะผสมด้วยความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ-ดีเยี่ยม(โลหะผสม 200, Hastelloy C276) เหมาะที่สุดสำหรับวิศวกรรมความเย็นจัด (เช่น LNG, การจัดเก็บและการขนส่งออกซิเจนเหลว/ไนโตรเจนเหลว) ซึ่งต้องหลีกเลี่ยงการแตกหักแบบเปราะ

โลหะผสมด้วยปานกลาง ต่ำ-ความเหนียวของอุณหภูมิ(Inconel 718) เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างที่ต้องการทั้งความแข็งแรงสูงและทนต่ออุณหภูมิต่ำ- เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์การบินและอวกาศที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-

หากโลหะผสมไม่ได้รับการปรับให้เหมาะกับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ- (เช่น ซูเปอร์อัลลอยที่มีคาร์บอนนิกเกิล-สูงบางชนิดสำหรับอุณหภูมิสูงพิเศษ-) ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ-นั้นไม่ดี และมีแนวโน้มที่จะแตกหักเปราะเมื่อใช้ต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้กับการใช้งานแบบไครโอเจนิกส์

โดยสรุป -ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำของโลหะผสมที่มีนิกเกิล-แตกต่างกันไปอย่างมากในแต่ละเกรด และความแตกต่างนี้เป็นเกณฑ์สำคัญในการเลือกโลหะผสมที่เหมาะสมสำหรับอุณหภูมิต่ำ-เฉพาะหรือสภาวะการให้บริการด้วยความเย็นเยือกแข็ง