1. Funzioni principali del cromo (Cr)
Miglioramento della resistenza alla corrosione
Il cromo ha una forte affinità con l'ossigeno. Nei mezzi corrosivi (come acidi ossidanti, soluzioni saline e atmosfere umide), può reagire rapidamente con l'ossigeno sulla superficie della lega per formare una massa densa, aderente e autoriparantepellicola passiva di ossido di cromo (Cr₂O₃).. Questo film agisce come una barriera fisica, isolando la matrice interna dall'ambiente corrosivo e impedendo l'ulteriore penetrazione di ioni corrosivi (ad esempio, Cl⁻, SO₄²⁻) nella lega, migliorando così significativamente la resistenza della lega alla corrosione generale, alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale. Ad esempio, nelle leghe a base di nichel-come Inconel 625 e Hastelloy C276, un contenuto di cromo del 15%–25% è la chiave per garantire la resistenza alla corrosione in ambienti di lavorazione chimica difficili.
Miglioramento della resistenza all'ossidazione alle alte-temperature
A temperature elevate (superiori a 600 gradi), la pellicola di Cr₂O₃ formata sulla superficie della lega ha un'elevata stabilità termica e una bassa permeabilità all'ossigeno. Può inibire efficacemente la diffusione dell'ossigeno nella matrice della lega, evitando la formazione di ossidi sciolti (come NiO) soggetti a scheggiatura. Ciò consente alle leghe a base di nichel-di mantenere l'integrità strutturale e la stabilità delle prestazioni in atmosfere ossidative ad alta-temperatura (ad es. forni industriali, componenti di turbine a gas).
Rafforzamento della matrice della lega
Il cromo può dissolversi nella matrice di nichel per formare asoluzione solida sostitutiva, che aumenta la distorsione reticolare della matrice e ostacola il movimento delle dislocazioni. L'effetto rinforzante di questa soluzione solida-migliora la resistenza-a temperatura ambiente e alle alte-temperature della lega senza ridurne significativamente la tenacità. Inoltre, il cromo può favorire la precipitazione di fasi rinforzanti (ad esempio, fase ', carburo M₂₃C₆) in alcune superleghe a base di nichel-, migliorando ulteriormente la resistenza allo scorrimento alle alte-temperature della lega.
2. Funzioni principali del molibdeno (Mo)
Maggiore resistenza alla corrosione localizzata
Nella riduzione dei mezzi corrosivi (come acido cloridrico, acido solforico e acido fosforico), dove l'effetto di passivazione del cromo è indebolito, il molibdeno svolge un ruolo dominante nella resistenza alla corrosione. Il molibdeno può arricchirsi sulla superficie della lega e reagire per formare una pellicola di ossido di molibdeno (MoO₃) con forte resistenza alla corrosione. Ancora più importante, il molibdeno può inibire l’inizio e la propagazione della corrosione per vaiolatura causata dagli ioni Cl⁻. Riduce la solubilità del film passivo nelle soluzioni contenenti cloruro-e aumenta la temperatura critica di vaiolatura (CPT) della lega, rendendo le leghe a base di nichel- adatte per l'estrazione marina, di petrolio e gas e per le industrie chimiche con elevate concentrazioni di ioni cloruro. Ad esempio, Hastelloy C276 con un contenuto di molibdeno del 15%–16% mostra un'eccellente resistenza alla corrosione per vaiolatura in acqua di mare e mezzi acidi contenenti cloruro-.
Rafforzamento della soluzione solida-e miglioramento della-resistenza allo scorrimento alle alte temperature
Il molibdeno ha un ampio raggio atomico e può formare una soluzione solida sostitutiva altamente stabile con il nichel. La sua aggiunta provoca una significativa distorsione del reticolo, che ostacola di fatto il movimento delle dislocazioni e la diffusione degli atomi ad alte temperature. Ciò migliora notevolmente laresistenza alle alte-temperatureEresistenza allo scorrimentodella lega. Nelle superleghe a base di nichel-utilizzate per pale e dischi di turbine a gas, il molibdeno è un importante elemento rinforzante che aiuta la lega a mantenere la stabilità strutturale in condizioni di-alta-temperatura e stress-a lungo termine.
Migliore resistenza alla riduzione della corrosione acida
Il molibdeno può migliorare la resistenza della lega alla corrosione uniforme negli acidi riducenti (ad esempio, acido cloridrico diluito, acido solforico diluito). A differenza del cromo, che è soggetto a guasti di passivazione in ambienti riducenti, il molibdeno può formare complessi stabili con mezzi corrosivi, riducendo la velocità di corrosione della matrice della lega. Ciò rende le leghe a base di nichel- contenenti molibdeno materiali ideali per le apparecchiature dell'industria chimica che gestiscono mezzi riducenti acidi.
3. Effetto sinergico di cromo e molibdeno
Il cromo fornisce una pellicola passiva stabile in ambienti ossidanti, mentre il molibdeno migliora la resistenza alla corrosione della pellicola in ambienti riducenti e contenenti cloruro-.
L'effetto rinforzante combinato della soluzione solida- dei due elementi migliora significativamente la robustezza e la resistenza allo scorrimento viscoso della lega sia a temperatura ambiente che ad alta temperatura, pur mantenendo una buona tenacità e lavorabilità.
