Окисление и жаростойкость никеля

ОКИСЛЕНИЕ И ЖАРОСТОЙКОСТЬ НИКЕЛЯ [c.72]

Сопротивление окислению жаростойких сплавов при высоких температурах, как было указано ранее, обусловлено образованием на поверхности металла защитной хорошо сцепленной с ним окисной пленки. Существует большое количество легированных сталей, обладающих высокой жаростойкостью в сочетании с жаропрочностью при нагреве до 1200° С и выше. Основными легирующими элементами, придающими жаростойкость железным сплавам, являются хром, кремний, алюминий, никель я некоторые другие, добавка которых обусловливается характером и составом газовой среды, необходимостью улучшения механических и других свойств сплава (см. гл. X). [c.234]

Хорошая жаростойкость никеля еще повышается при добавлении 20 % Сг. Этот сплав устойчив к окислению на воздухе до 1150 °С (один из наиболее термостойких сплавов, совмещающий отличную стойкость к окислению с хорошими физическими свойствами как при низких, так и при повышенных температурах торговое название в США нихром У). Устойчивость промышленных марок этого сплава к окислению значительно повышается, когда во время плавки в них добавляют металлический кальций в качестве раскислителя, предотвращающего окисление сплава по границам зерен. Полезны также небольшие количества циркония, [c.207]

Жаростойкость тантала повышают легированием никелем, молибденом (до 15%), вольфрамом (до 50%) (рис. 14.21). Добавки V и ЫЬ до 15 % приводят к двукратному повышению жаростойкости тантала. Эффективны добавки металлов 1У-а группы. Положительное влияние циркония усиливается при повышении температуры до 1100 °С, Сплавы И —Та, богатые гафнием, устойчивы кратковременно к окислению при 2000 °С. Наиболее высокой жаростойкостью обладают тройные и многокомпонентные сплавы тантала (см. табл. 14,9). Тантал, легированный хромом и никелем (суммарное.содержание Сг, N1 15 %), окисляется со скоростью, меньшей, чем хром. Наибольшей жаростойкостью в этой системе обладает сплав Та—7,5 Сг—5Ы1. Наивысшей жаростойкостью обладают сплавы тантал - металл 1У-а группы, легированные хромом, алюминием, кремнием, бериллием, молибденом. [c.430]

Уравнение (IV. 44) может найти применение при изучении диффузионных покрытий. Насыщение поверхности металлов алюминием, хромом, кремнием, никелем, т. е. довольно окалиностойкими материалами, позволяет существенно повысить жаростойкость изделий. В данном случае как бы создается на поверхности основного металла слой жаростойкого сплава, который и защищает деталь от окисления. Теория создания жаростойких сплавов и механизм их окисления хорошо разработаны качественно и количественно [14, 20— 26]. [c.189]

Для повышения сопротивления железоуглеродистых сталей окислению при высоких температурах в них вводятся различные добавки. К таким добавкам прежде всего относятся алюминий, кремний, хром и никель — металлы, сами обладающие свойством покрываться хорошими защитными пленками. Влияние этих элементов на жаростойкость показано на рис. 12. [c.20]

Все жаростойкие эмали должны иметь высокую температуру размягчения, так как покрытия, размягчающиеся при эксплуатации, не отвечают техническим требованиям. Чем выше температура размягчения эмалей, тем выше и возможная температура их службы. Но повышение тугоплавкости эмалей, как правило, сопровождается уменьшением их коэффициента термического расширения а (к. т. р.), поскольку почти все тугоплавкие окислы понижают к. т. р. стеклообразных силикатов. При этом растет разность Аа между к. т. р. стали и эмали. Оба указанных фактора— повышение температуры размягчения эмали и увеличение Да — ведут к резкому возрастанию напряжений в слое эмали, что крайне неблагоприятно сказывается на сцеплении ее со сталью. Поэтому при создании жаростойких эмалей стараются обеспечить должное сцепление эмали со сталью. Обычно приходится ограничиваться нанесением эмали в форме весьма тонких слоев (0,05— 0,10 мм). Возникают серьезные осложнения и в самом процессе обжига высокотемпературных эмалей. Жаростойкие эмали обжигают при высоких температурах (1000—1250 °С). Во избежание чрезмерного окисления нелегированных сталей при обжиге рекомендуется предварительно обрабатывать поверхность изделий в растворе солей никеля (никелевое погружение). [c.119]

Основные жароупорные материалы — это сплавы на базе железа со специальными легирующими добавками. Хром и алюминий придают сплавам жаростойкость — способность противостоять окислению при высоких температурах. Никель повышает механическую прочность сплава в условиях работы материала при высоких теш пературах и улучшает обрабатываемость. [c.41]

Влияние температуры на защитные свойства никель-фос-форных покрытий. Для определения верхнего температурного порога возможного применения никель-фосфорных покрытий для защиты деталей от высокотемпературного окисления были проведены испытания на жаростойкость при температуре 700° С. Время испытания 1000 ч. [c.46]

Композиция никель — слюда (до 4 вес.%), полученная металлургическим методом, также обладает антифрикционными свойствами и легкой прирабатываемостью. Но жаростойкость ее при 800° С в 8 раз ниже, чем никеля 5. Однако при дальнейшем росте температуры до 1000—1300° С скорость окисления композиции резко падает и становится почти такой, как у никеля. Подобная композиция, полученная электролизом, имеет лучшие по сравнению с металлургической композицией антикоррозионные свойства из-за большей плотности и меньшей пористости. [c.77]

Для упрочнения серебра используют оксиды кадмия, алюминия, меди, никеля, олова, индия, свинца, цинка, сурьмы, титана и др. Дисперсно-упрочненные композиты на основе серебра получают методами порошковой металлургии и избирательным внутренним окислением сплавов А . Взаи юдействие компонентов ДКМ отсутствует вплоть до температуры диссоциации оксида. Оксидами кадмия упрочняют также псевдосплавы серебро-никель. Известны электроконтактные материалы с высокими износо- и жаростойкостью на основе серебра, упрочненные совместно оксидами кадмия, олова, индия, цинка. По,лучают их путем внутреннего окисления сложнолегированных сплавов серебра. Другой способ получения несколько различных сплавов серебра размалывают, механически смешивают, прессуют, спекают и избирательно окисляют. [c.122]

Б. И. Архаровым было замечено отсутствие свободных узлов ( дырок ) в решетке окиси никеля в процессе окисления металла, что должно было замедлить движение ионов никеля путем занятия этих свободных узлов. Вследствие больших размеров ионов никеля (радиус иона г = 0,78 А) перемещение их через междоузлия мало вероятно. По тем же соображениям и диффузия кислородных атомов не может быть достаточно эффективной. Все это показывает, что сравнительно с железом диффузионное окисление никеля — существенно замедленный процесс, благодаря чему никель значительно более жаростойкий материал, чем железо. [c.106]

Влияние различных элементов на жаростойкость никеля показано на рис. 36. В малой концентрации все добавки с валентностью выше двух ускоряют окисление никеля. Влияние больших добавок бывает и полезным, и вредным. Широкое применение находят сплавы никеля с хромом, обладающие высокой жаропрочностью и жаростойкостью, обусловленной образованием защитных окислов СггОз и Ni г204. [c.73]

Исследования по жаростойкости сплавов при температуре о50 и времени выдержки 150 час. показали, что сплав циркония с 0,3% молибдена и 0,3% меди, легированный хромом, железом и никелем, показал удовлетворительную стойкость против окисления на воздухе. Привес в этом случае соответствует в среднем 45—50 г/м . [c.150]

Лучшей стойкостью против окисления на воздухе при 650° в течение 100 час. (см. табл. 3) обладают сплавы разреза Мо Ni = l 3, так, стойкость сплава с 2% добавок в два раза лучше, чем у нелегированного циркония. Добавление к цирконию молибдена и никеля до 3 вес.% в равных соотношениях мало влияет на его сопротивление окислению. Самую плохую жаростойкость на воздухе имеют сплавы разреза Мо Ni = 3 1. Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что [c.198]

N1=3 от 1 до 6 вес, /о, 1 1 от 1 до 3 вес,%, 1 3 от 1 до 2 вес. /о. Испытание коррозионной стойкости сплавов циркония с молибденом и никелем в воде при 350° и 170 атм в течение 4000 час. показало, что ни один из исследованных сплавов не обнаружил достаточной коррозионной стойкости в воде высоких параметров. Испытание в углекислом газе при 500° и 20 атм показало, что легирование циркония молибденом и никелем незначительно влияет на его коррозию в течение 2000 час. Исследование жаростойкости на воздухе при 650° С показало, что никель улучшает сопротивление окислению циркония на воздухе, в то время как молибден его ухудшает. Исследование механических свойств сплавов при испытании на растяжение при комнатной температуре и 400° С показало, что легирование циркония молибденом и никелем в количестве 1 и 2 вес.% примерно в 2 раза повышает предел прочности. [c.272]

В сплавах N1—Сг—N1—Сг—Мо вольфрам в количестве 10. .. 40 % снижает жаростойкость никеля примерно на порядок при 1000 С. Однако при введении в сплавы N1—Ш хрома скорость окисления падает. Так, сплав N1—40 —15Сг окисляется со скоростью, равной скорости окисления никеля. Так как способствует селективному окислению хрома, сплав N1—ЮСг—40W окисляется при 1000 ""С медленнее, чем сплав N1—10Сг. Введение малых добавок молибдена в сплавы N1—Сг повышает их жаростойкость. [c.425]

С повышением температуры довольно (Н1Л1.И0 возрастает скорость коррозии никеля н сплавов па его основе, а также сталей, в состав которых ои входит. Особенно опасно то, что окисление никеля протекает преимущественно по границам зерен. В результате реакции образуется легкоплавкая. эвтектика Ni—NiS, плавящаяся при температуре 625 С, поэтому разрупи ние металла часто происходит по границам зерен. При температурах >6ПГ С предпочтение следует отла-пать хромистым сталям. Лобавка алюминия в количестве 3—4% положительно влияет на жаростойкость сталей в среде 50 . Золото при высоких температурлх не подвергается воздействию газов, содержащих SO2. [c.844]

Испытания на жаростойкость проводились на воздухе при температуре 650°. Были испытаны сплавы циркония с сум.марным содержанием меди и никеля от 0,25 до 10 атомн.% ( u + Ni). Цилиндрические образцы (высота 10 мм и диаметр 5—6 мм) укладывали в прокаленные до постоянного веса кварцевые стаканчики и помещали в муфельную печь.-После выдержки (от 10 до 100 час.) образцы вынимали из печи, каждый стаканчик покрывали крышкой (во избежание потерь продуктов реакции от растрескивания окисных планок при быстром охлаждении образцов). Окончательно образцы в стаканчиках охлаждали в энсикаторе п после осмотра и взвешивания вновь ставили -на окисление в печь. Суммарное время окисления сплавов на воздухе при температуре 650° составило 2000 час. Степень окисления сплавов определяли по привесу и пересчитывали в граммах на квадратный метр поверхности (г/лг ). Полученные результаты по жаростойкости циркониевых сплавов приведены в табл. 1, пз которой видно, что совместное легирование циркония медью и никелем улучшает его жаростойкость. Вместе со сплавами испытывали, [c.159]

Покрытия из металлов п сплавов используют в качестве антикоррозионных (хром, никель, нихром), жаростойких (ниобий, мо либден), жароэрозионностойких (вольфрам). Хромоникелевые само-флюсующиеся сплавы обладают износостойкостью, эрозионной и коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению при высокой температуре. Оксиды (оксид алминия, оксид хрома, диоксиды циркония или титана) применяют как теплозащитные покрытия, обладающие высокой жаро- и коррозионной стойкостью, твердостью. Бориды различных металлов имеют высокую твердость и хорошую жаростойкость, силициды — высокую термо- и жаростойкость. Карбиды металлов в большинстве случаев характеризуются высокой твердостью, износо- и жаростойкостью нитриды титана, циркония, гафния — высокой твердостью, износо- и термостойкостью, устойчивостью к коррозии. [c.139]

Общий характер влияния алюминия на жаростойкость сплавов никель-хром при 1200°С показан па рис. 35. Результаты получены путем изотермического окисления образцов в атмосфере очищенного кислорода в течение 10 ч (данные A. . Тумарева и Л.А. Панюшина). Из рис. 35 видно, что алюминий повышает жаростой-костьо Однако судить о количествен- [c.63]

ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ - сталь, отличаюЕцаяся жаростойкостью. Стойка против интенсивного окисления на воздухе или в других газовых средах при т-ре выше 550° С. Используется с конца 19 в. Жаростойкость обусловлена наличием на поверхности Ж. с. плотной и тонкой пленки окислов, достаточно прочно сцепленной с осн. металлом. Пленка состоит преим. из окислов легирующих элементов — хрома, кремния и алюминия, термодинамически более стойких, чем окислы железа. Содержание этих элементов определяет класс Ж. с. (табл. 1). Хром, являясь осн. легирующим элементом Ж. с., повышает жаростойкость пропорционально увеличению его содержания (рис.). Никель способствует образованию аустенитной структуры (см. Аустенит). Стали с такой структурой легче обрабатывать, они отличаются хорошими мех. св-вами. Добавки кремния (более 2%) и алюминия (более 0,5%) ухудшают мех. св-ва стали. Титан, ниобий и тантал связывают углерод в карбиды, предотвращая выделение карбидов хрома, которое обедняет близлежащую металлическую основу хромом и приводит к уменьшению жаростойкости. Молибден и вольфрам (в небольших количествах) незначительно повышают жаростойкость, но уменьшают склонность стали к ползучести при высокой т-ре. Если молибдена содержится более 3—4%, жаростойкость стали резко ухудшается из-за образования нестойких и рыхлых его окислов. Церий и бе- [c.420]

В сплавах железо-никель никель слабо влияет на жаростойкость железа. Введение никеля до 30 % не изменяет качественный состав окалины, образующейся на железе (трехслойная окалина РеО—-Реа04—РСзОз). Под РеО формируется гетерогенная зона, состоящая из РеО, в которой имеются частицы сплава, обогащенные никелем. При большей концентрации никеля образуются шпинельная фаза М1Рв204 и N1. Стали, легированные никелем, устойчивы к окислению при отсутствии в газовой фазе серы и ее соединений, а также водяных паров. Последние способствуют коррозионному растрескиванию стали. Скорость окисления сплавов, содержащих 30. .. 40 % N1, близка к таковой для чистого никеля. [c.418]

В зависимости от содержания хрома и никеля сплавы имеют структуру а (стали ферритного класса) и у (аусте-нитные стали).. 4устенитные стали обладают лучшими механическими свойствами, легче поддаются термомеханической обработке. При возрастании концентрации хрома до 36 % количество никеля, необходимое для получения максимальной жаростойкости, снижается [13]. С ростом температуры оптимальные концентрации никеля и хрома возрастают (рис. 14.15). Минимальная скорость окисления сталей, содержащих 11. .. 16 % хрома и 40. .. 70 % никеля, при 900 °С — 0,25 мм-год" . Характерная особенность высокотемпературного окисления сплавов Ре—Сг— N1 — ускорение процесса на некотором его этапе, вызываемое разрывом оксидной пленки. Однако затем скорость процесса вновь уменьшается. [c.419]

ИЛИ азота, ухудшающего механические свойства сплава. С этой точки зрения полезно легирование металлами, снижающими растворимость кислорода и азота, напри мер, молибденом и вольфрамом. Максимальной жаростой костью обладают сложнолегированные сплавы. Напри мер, повышение жаростойкости сплавов НЬ—Т1 дости гают легированием их алюминием, вольфрамом, хромом цирконием, никелем и иттрием. Сплав на основе ниобия содержащий Т — 25, А1 — 8, V — 0,2 %, окисляется при 1100 °С со скоростью 0,15 мг-см -ч . Скорость окисления при 1100 °С сплава, содержащего Т1 — 20, W— 10, N1 — 4%, равна 1,4 мг-см >ч" . Таким образом, достигнуто примерно 100-кратное увеличение жаростойкости ниобия. Однако жаростойкое легирование часто приводит к снижению жаропрочных свойств. Этого недостатка лишены сплавы ЫЬ——Т1, дополнительное легирование которых металлами группы железа снижает скорость окисления при 1200 °С до 2,7 мг-см -4" . К этой [c.429]

Окисление сплавов на воздухе при 650° проводили в течение 100 час., с взвешиванием образцов через 3, 6, 9, 12, 15, 20, 45, 70 и 100 час. после начала испытаний. Образцы сплавов помеш,али в предварительно доведенные до постоянного веса при 650° кварцевые стаканчики и выдерживали в открытой шахтной печи в течение указанных выше промежутков времени. Охлаждение стаканчиков с образцами произ1Водили в эксикаторе, каждый стаканчик закрывали кварцевой крышкой во избежание потерь при растрескивании окисной пленки. Данные по жаростойкости сплавов циркония с ниобием и молибденом, содержащих присадки хрома, железа и никеля, представлены в табл. 3. [c.218]

Повышению жаростойкости молибдена до 1000 С способствует его легирование кремнием, кобальтом, хромом, танталом и никелем. Скорость окисления этих сплавов в сотни раз ниже, чем у чистого молибдена. Однако легирование часто приводит к ухудшению обрабатываемости и жаропрочности. На сплавах Мо—N1 и Мо—Со при окислении образуются молибдаты — Ы1(Со)Мо04. Дальнейшее увеличение жаростойкости достигают легированием их кремнием, введение бора увеличивает пластичность Шк-лины. Скорость окисления сплавов Мо—19 Со—4,2 Зт при 940 °С — 0,03. .. 0,04 мг см" -ч" . Сплавы обладают от- [c.430]

Жаростойкость покрытий при 1000° С повышается по сравнению с никелевым на 15—20% лишь при содержании 0,2—0,6 вес.% AI2O3 и TIO2 большие количества включений приводят к увеличению окисления почти вдвое. Окалина на никеле состоит в основном из NiO и не содержит включений оксидов, за исключением твердого раствора NiO—СггОз в сплаве, содержащем 6,1 вес. /о СггОз. [c.66]

Сплавы Zr— u—Ni по сравнению с Zr—Sn— u и Zr—Mo—( u, Nb, Ni)-сплавами являются более жаростойкими на воздухе ори температуре 650°, причем медь в большей степени улучшает жаростойкость, чем никель. Сплав Zr-t-4,8 атомн. % Си+1,2 атомн. % Ni после 2000 час. окисления имел привес 55 г/ж , тогда сплав Zr+1,2 атомн. % Си+ 4,8 атомн. % Ni за то же время иапытаяия — 87 г мР- и обнаружил частичное разрушение поверхности образца. Наиболее жаростойкими оказались аплавы с 3 и 6 атомн. % ( u + Ni), однако у этих сплавов, имеюших после 2000 час. испытания тонкие окисные пленки (25—29 мл), глубина Бнутреннего окисления значительна (185—320 мк). [c.163]

Излагаются экспериментальные результаты по изучению жаростойкости сплавов Zr— u—N1 на воздухе при 650° С по привесу, глубине зоны внутреннего окисления, толщине и твердости окисного слоя сплавов. Приведены сравнительные данные по окислению аналогичных сплавов по данным других авторов. Сплавы Zr—Си—Ni по сравнению с Zr—Sn u и Zr—Мо—( u, Nb, Ni) плaвaми являются более жаростойкими на воздухе при 650° С, причем медь в большей степени улучшает жаростойкость, чем никель. Наиболее жаростойкими являются сплавы циркония с 6 атомн.% ( u + Ni). Однако у этих сплавов при относительно малой толщине окисного слоя (25-—39 мк) глубина зоны внутреннего окисления достигает 185—320 мк. Определены механические свойства сплавов циркония с 0,5—3 атомн.% ( u + Ni) при комнатной температуре и при 400° С. Сплавы значительно прочнее циркония. При 400" С медь оказывает более эффективное влияние на жаропрочность циркония, чем никель так, сплав Zr+2,4 атомн.% Си+0,6 атомн.% Ni имеет о ,==29 kFImm" , а сплав Zr + 0,6 атомн.% [c.271]

Жаропрочные и жаростойкие стали — сложнолегированные стали, обладающие значительным сопротивлением пластич. деформации и разрушению нри высоких темп-рах (ж а р о п р о ч-11 о с т ь) и стойкие против газовой коррозии в этих условиях (жаростойкость). В большинстве случаев к этим сталям, работающим при высоких темп-рах, предъявляются одновременно требования жаропрочности и жаростойкости. Для создания жаростойкости необходимо легировать сталь такими элементами, к-рые нри высоких темп-рах окисляются энергичнее, чем железо, и образуют при этом плотные защитные пленки окислов. Такими элементами являются хром, кремний, алюминий и никель. Количество хрома в жаростойкой стали в значительной мере определяет максимальную темп-ру, при к-рой она может работать без интенсивного окисления. Так, напр., сталь, содержащая 1% Si и 15% Сг, жаростойка [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология