هل تقل قوة تأثير السبائك-المعتمدة على النيكل بشكل ملحوظ عند درجات الحرارة المنخفضة؟

1. سبائك أساسها النيكل- ذات متانة مقاومة الصدمات عند درجات الحرارة المنخفضة

هيكل المصفوفة الأوستنيتي المستقر: تم تصميم هذه السبائك بمصفوفة أوستنيتية مكعبة مركزية الوجه بالكامل - (FCC)، والتي لا تحتوي على درجة حرارة انتقالية هشة مطيلة - (DBTT) في نطاق واسع من درجات الحرارة. على عكس معادن الجسم المكعبة (BCC) - (على سبيل المثال، الفولاذ الكربوني)، يسمح هيكل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بتنشيط أنظمة الانزلاق المتعددة المخلوعة حتى في درجات الحرارة المنخفضة للغاية، مما يؤدي إلى امتصاص طاقة التأثير بشكل فعال ومنع الكسر الهش.

محتوى منخفض من المراحل الهشة والشوائب: تم تحسين التركيب الكيميائي لهذه السبائك لتقليل محتوى الرواسب الهشة (مثل الكربيدات الخشنة والمركبات المعدنية) والشوائب الضارة (مثل الكبريت والفوسفور). على سبيل المثال، يتحكم Hastelloy C276 بشكل صارم في محتوى الكربون الذي يقل عن 0.01% لتجنب تكوين طبقات كربيد مستمرة عند حدود الحبوب، مما قد يسبب التقصف.

البنية المجهرية الموحدة: المعالجة الحرارية المعقولة (على سبيل المثال، التلدين بالمحلول) تضمن تجانس حجم الحبوب وتزيل الإجهاد الداخلي. يمكن للحبيبات الدقيقة والموحدة أن تعيق انتشار الشقوق الصغيرة أثناء تحميل الصدمات، مما يحافظ على صلابة عالية عند درجات الحرارة المنخفضة.

2. السبائك القائمة على النيكل- مع انخفاض واضح في صلابة تأثير درجة الحرارة المنخفضة-

تعزيز مرحلة هطول الأمطار: تعتمد هذه السبائك على عدد كبير من مراحل التقوية الدقيقة (على سبيل المثال، '' الطور، ' الطور) لتحقيق قوة درجة حرارة عالية-. عند درجات الحرارة المنخفضة، يزداد التفاعل بين عمليات الخلع ومراحل التقوية الصلبة هذه، مما يقلل من حركة الخلع في المصفوفة. يؤدي هذا إلى انخفاض قدرة السبيكة على امتصاص طاقة الصدمات، مما يؤدي إلى انخفاض متانة الصدمات مقارنة بدرجة حرارة الغرفة.

خطر هشاشة حدود الحبوب: إذا كانت عملية المعالجة الحرارية غير سليمة (على سبيل المثال، بسبب التقدم في العمر-)، فقد تترسب الكربيدات الخشنة (على سبيل المثال، M₂₃C₆) عند حدود الحبوب. عند درجات الحرارة المنخفضة، تصبح هذه الكربيدات نقاط تركيز الإجهاد، والتي يمكن أن تسرع من بدء وانتشار الشقوق بين الحبيبات أثناء الاصطدام، مما يزيد من تفاقم الانخفاض في المتانة.

تأثير العمل البارد: السبائك الباردة-المشغلة بالترسيب-تتميز بكثافة خلع أعلى. في درجات الحرارة المنخفضة، يصعب تحريك الاضطرابات المتراكمة، مما يؤدي إلى انخفاض أكثر وضوحًا في صلابة التأثير مقارنة بالحالة الملدنة.

على سبيل المثال، تبلغ طاقة تأثير شاربي لسبيكة إنكونيل 718 في درجة حرارة الغرفة حوالي 80–100 جول، بينما تنخفض إلى 40–60 جول عند -196 درجة، بانخفاض قدره 50% تقريبًا. ومع ذلك، فإن مستوى الصلابة هذا لا يزال كافيًا لمعظم التطبيقات الهيكلية ذات درجات الحرارة المنخفضة.

3. العوامل الرئيسية المؤثرة على -تأثير درجة الحرارة المنخفضة وميل الصلابة

محتوى النيكل: يساعد المحتوى العالي من النيكل على تثبيت المصفوفة الأوستنيتي، مما يعزز -صلابة السبائك عند التعرض لدرجات الحرارة المنخفضة.

عناصر صناعة السبائك: يمكن لعناصر مثل المنغنيز والنيتروجين تنقية الحبوب وتحسين -صلابة درجات الحرارة المنخفضة؛ الإفراط في الكربون والسيليكون والفوسفور سيعزز تكوين المراحل الهشة ويقلل من المتانة.

المعالجة الحرارية: يمكن أن يؤدي التلدين بالمحلول إلى إذابة المراحل الهشة وتحسين المتانة؛ الشيخوخة المعقولة يمكن أن تتجنب تقوية مرحلة التخشين. إن زيادة العمر-سيؤدي إلى تدهور المتانة.

ملخص

في الختام، لا تظهر متانة تأثير السبائك القائمة على النيكل-انخفاضًا عامًا وكبيرًا عند درجات الحرارة المنخفضة. تحافظ سبائك النحاس-النيكل المقاومة للتآكل-والسبائك ذات الأساس-النيكل عالي النقاء- على صلابة مستقرة حتى في درجات الحرارة المبردة.