UNS N10276, המכונה אוניברסלי Hastelloy C276, היא סגסוגת ניקל מובילה ובעלת עמידות בפני קורוזיה יוצאת דופן. אמנם התכונה העיקרית שלו בנויה על התנגדות לכל דבר מחמצון ועד לחומרים מפחיתים, אבל הקשיות שלו קריטית לא פחות לביצועים שלו. בלוג זה מתעמק בהרכב הכימי המדויק של Hastelloy C276 וחוזקו וקשיותו.
UNS N10276 הרכב כימי
המאפיינים של Hastelloy C276 הם תוצאה ישירה של ההרכב הכימי שלו, כפי שהוגדר בתקנים ASTM B574. הטבלה שלהלן מתארת את ההרכבים העיקריים.
|
אֵלֵמֶנט |
תוכן (%) |
פונקציות |
|
ניקל (ני). |
לְאַזֵן |
מספק את המטריצה האוסטניטית הבסיסית (במרכז-מעוקב), ומבטיחה גמישות וקשיחות אינהרנטית. |
|
מוליבדן (מו). |
15.0 - 17.0 |
מחזק הפתרון המוצק העיקרי. אטומי מוליבדן, בהיותם גדולים יותר מאטומי ניקל, יוצרים מתח סריג משמעותי, ומגדילים באופן דרסטי את החוזק והקשיות. זה גם מקנה עמידות מעולה להפחתת חומצות וקורוזיה של חריצים/חריצים. |
|
כרום (Cr). |
14.5 - 16.5 |
מספק עמידות לחומרי חמצון (למשל, חנקות, מלחי ברזל) ויוצר סרט פסיבי מגן. תורם במידה מתונה לחיזוק תמיסה מוצקה. |
|
טונגסטן (W). |
3.0 - 4.5 |
פועל בדומה למוליבדן כמחזק פתרון מוצק חזק, ומשפר עוד יותר חוזק-בטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה מקומית. |
|
ברזל (Fe). |
4.0 - 7.0 |
טומאה מבוקרת המספקת חיזוק מסוים של פתרון מוצק תוך שמירה על תאימות סגסוגת. |
|
קובלט (Co). |
מקסימום 2.5 |
בדרך כלל נשלט כטומאה. |
|
מנגן (Mn). |
1.0 מקסימום |
מסיר חמצון המשמש במהלך תהליך ההיתוך. |
|
ונדיום (V). |
0.35 מקסימום |
נשלט כטומאה. |
|
סיליקון (Si). |
0.08 מקסימום |
נשמר ברמה נמוכה מאוד כדי למנוע היווצרות של שלבים בין מתכתיים שבירים. |
|
פחמן (C). |
0.01 מקסימום |
ממוזער בקפדנות כדי למנוע משקעים של שלבי קרביד בגבולות התבואה במהלך ריתוך או חשיפה תרמית, מה שעלול לפגוע בעמידות בפני קורוזיה. |
|
זרחן (P). |
0.04 מקסימום |
|
|
גופרית (S). |
0.03 מקסימום |
טומאה מזיקה נשמרה נמוכה כדי לשמור על טוהר ויכולת ריתוך. |
הבנת UNS N10276קַשִׁיוּת
הקשיות של מתכת מתייחסת לעמידותה בפני דפורמציה, כגון חריטה, שריטה או שחיקה. הקשיות של Hastelloy C276 אינה מושגת באמצעות טיפול בחום, אלא באמצעות מנגנון מתכות בסיסי הנקרא חיזוק פתרון מוצק.
למה Hastelloy C276 כל כך קשה?
לניקל טהור מבנה גבישי רך יחסית וגמישות טובה. ב-Hastelloy C-276, מוליבדן (Mo) וטונגסטן (W) מומסים בעיקר לתוך סריג הניקל כדי ליצור תמיסה מוצקה. הגדלים האטומיים של אטומים "מומסים" אלה שונים מאלה של אטומי ניקל "ממסים".
אטומי המוליבדן והטונגסטן הגדולים יותר יוצרים עיוותים או מתחים מקומיים בתוך סריג הניקל המסודר. כאשר מופעלים כוחות על החומר, תנועת הנקעים (פגמים הגורמים לעיוות פלסטי במתכות) מופרעת באופן משמעותי על ידי שדות מתח אלו.
העברת נקעים בתוך הסריג המעוות דורשת יותר אנרגיה. הגבלה כוללת זו על תנועת נקע הופכת את הסגסוגת כולה לחזקה יותר, קשיחה וקשה יותר מניקל טהור או חומרים בעלי תכולת סגסוגת נמוכה יותר. גם כרום וברזל תורמים להשפעה זו, אך לא באופן משמעותי כמו מוליבדן וטונגסטן.
ערכי קשיות UNS N10276
Hastelloy C-276 מסופק בדרך כלל במצב חישול, המספק איזון אופטימלי של עמידות בפני קורוזיה, משיכות וחוזק. הקשיות שלו במצב זה גבוהה באופן עקבי בשל חיזוק התמיסה המוצקה המובנית.
טווח קשיות טיפוסי (מצב חישול):
Rockwell Hardness (HRC): 20 - 26 HRC.
Brinell Hardness (HBW): 200 - 220 HBW.
עמידות בפני שחיקה ושחיקה: המשטח הקשיח מתנגד לבלאי מתרחים, חלקיקים מרחפים ונוזלים במהירות- גבוהה.
שלמות מבנית: החוזק הגבוה מאפשר לרכיבים לשמור על צורתם ולהתנגד לעיוות בלחץ גבוה ועומס מכני.
שיקול ייצור: למרות שהוא מועיל בשירות, קשיות זו פירושה שעיבוד עיבוד ועיבוד קר C276 דורשים יותר כוח וכלי עבודה מתאימים בהשוואה לחומרים רכים יותר.
מַסְקָנָה
על ידי הגדלת תכולת Mo ו-W כדי לשפר את עמידות בפני קורוזיה תוך הפחתת תכולת הפחמן והסיליקון, חוקרים יצרו סגסוגת שהיא גם אחד החומרים העמידים ביותר בפני קורוזיה על פני כדור הארץ וגם אחת מסגסוגות ניקל-הקלות ביותר-לעיבוד- גבוהות.
כשאתה בוחר ב-Hastelloy C276, אתה בוחר בסגסוגת עם האיזון הנכון של קשיות: חזקה מספיק כדי לעמוד בפני דפורמציה בתנאי הפעלה קשים, אך רכה מספיק כדי להיווצר ולהיות מרותך בביטחון.
