1. Основные функции хрома (Cr)
Повышение коррозионной стойкости
Хром имеет сильное сродство к кислороду. В агрессивных средах (таких как окисляющие кислоты, растворы солей и влажная атмосфера) он может быстро вступать в реакцию с кислородом на поверхности сплава, образуя плотную, липкую и самовосстанавливающуюся -пассивная пленка из оксида хрома (Cr₂O₃). Эта пленка действует как физический барьер, изолируя внутреннюю матрицу от агрессивной среды и предотвращая дальнейшее проникновение коррозионных ионов (например, Cl⁻, SO₄²⁻) в сплав, тем самым значительно улучшая стойкость сплава к общей коррозии, точечной коррозии и щелевой коррозии. Например, в сплавах на основе никеля, таких как Inconel 625 и Hastelloy C276, содержание хрома 15–25 % является ключом к обеспечению их коррозионной стойкости в суровых условиях химической обработки.
Повышение-стойкости к высокотемпературному окислению
При повышенных температурах (свыше 600 градусов) пленка Cr₂O₃, образующаяся на поверхности сплава, обладает высокой термической стабильностью и низкой кислородопроницаемостью. Он может эффективно подавлять диффузию кислорода в матрицу сплава, избегая образования рыхлых оксидов (таких как NiO), склонных к растрескиванию. Это позволяет сплавам на основе никеля-сохранять структурную целостность и стабильность рабочих характеристик в высоко-окислительных атмосферах (например, в промышленных печах, компонентах газовых турбин).
Укрепление матрицы сплава
Хром может растворяться в никелевой матрице, образуятвердый раствор замещения, что увеличивает искажение решетки матрицы и затрудняет движение дислокаций. Этот эффект упрочнения твердым-раствором повышает прочность сплава при комнатной-температуре и высоких-температурах без существенного снижения его ударной вязкости. Кроме того, хром может способствовать выделению упрочняющих фаз (например, '-фазы, карбида M₂₃C₆) в некоторых суперсплавах на основе никеля-, дополнительно повышая сопротивление ползучести сплава при высоких-температурах.
2. Основные функции молибдена (Mo)
Повышенная устойчивость к локальной коррозии.
В восстановительных агрессивных средах (таких как соляная, серная и фосфорная кислоты), где пассивационный эффект хрома ослаблен, доминирующую роль в коррозионной стойкости играет молибден. Молибден может накапливаться на поверхности сплава и вступать в реакцию с образованием пленки оксида молибдена (MoO₃), обладающей высокой коррозионной стойкостью. Что еще более важно, молибден может препятствовать возникновению и распространению питтинговой коррозии, вызванной ионами Cl⁻. Он снижает растворимость пассивной пленки в хлорид-содержащих растворах и увеличивает критическую температуру питтинга (CPT) сплава, что делает сплавы на основе никеля-подходящими для морской, нефтегазодобывающей и химической промышленности с высокими концентрациями хлорид-ионов. Например, Hastelloy C276 с содержанием молибдена 15–16 % демонстрирует превосходную стойкость к точечной коррозии в морской воде и хлорид-содержащих кислотных средах.
Усиление твердого-раствора и повышение-сопротивления ползучести при высоких-температурах
Молибден имеет большой атомный радиус и может образовывать с никелем очень стабильный твердый раствор замещения. Его добавление вызывает значительные искажения решетки, что эффективно препятствует движению дислокаций и диффузии атомов при высоких температурах. Это значительно улучшаетвысокая-стойкость к высоким температурамисопротивление ползучестисплава. В суперсплавах на основе никеля-, используемых для изготовления лопаток и дисков газовых турбин, молибден является важным упрочняющим элементом, который помогает сплаву сохранять структурную стабильность в условиях длительных-высоких-температур и высоких-напряжений.
Повышенная стойкость к уменьшению кислотной коррозии.
Молибден может улучшить стойкость сплава к равномерной коррозии в восстанавливающих кислотах (например, разбавленной соляной кислоте, разбавленной серной кислоте). В отличие от хрома, который склонен к нарушению пассивации в восстановительных средах, молибден может образовывать устойчивые комплексы с агрессивными средами, снижая скорость коррозии матрицы сплава. Это делает сплавы на основе никеля-, содержащие молибден, идеальными материалами для оборудования химической промышленности, работающего с восстанавливающими кислотными средами.
3. Синергический эффект хрома и молибдена.
Хром обеспечивает стабильную пассивную пленку в окислительных средах, а молибден повышает коррозионную стойкость пленки в восстановительных и хлорид-содержащих средах.
Совместное действие двух элементов на упрочнение твердым раствором значительно повышает прочность и сопротивление ползучести сплава как при комнатной, так и при высокой температуре, сохраняя при этом хорошую ударную вязкость и технологичность.
