52. Никель и сплавы на его основе, маркировка, свойства и область применения

Никель– металл серебристо-белого цвета с желтоватым оттенком, плавится при температуре 1455^оС, имеет плотность 8,91 г/см³; тверд, хорошо полируется, ферромагнитен (Т_к^Ni = 358^оС), обладает высокой коррозионной стойкостью – устойчив на воздухе, в воде, щелочах и ряде кислот. В чистом виде никель почти не применяется, основная масса его идет на производство различных сплавов с железом, медью, цинком и др. металлами. Около 20 % мирового производства никеля расходуется на получение электролических покрытий^.

Сплавы на основе никеля можно разделить на жаропрочные, жаростойкие, магнитные и сплавы с особыми физическими свойствами^**.

Жаропрочные и жаростойкие сплавы на основе никеля используются для изготовления деталей, работающих при температурах 700…1100 ^оС.

Жаропрочные деформируемые (ХН77ТЮР, ХН70ВМТЮ, ХН55ВМТФКЮ) и литейные (ЖС6К) суперсплавы, предназначенные для изготовления рабочих лопаток и дисков газовых турбин, а также различных элементов ракетных двигателей, получают путем легирования никеля хромом, титаном, алюминием, вольфрамом, молибденом и др. элементами. Наилучшие эксплуатационные свойства деталей из этих сплавов достигаются путем закалки и последующего старения.

Жаростойкие сплавы – нихромы(Х20Н80, Х20Н75БТЮ, Х25Н60В15Т) обладают высоким удельным электросопротивлением, имеют хорошие технологические свойства – хорошо деформируются и свариваются, широко применяются для изготовления нагревательных элементов различных электрических печей и бытовых приборов, а также деталей, эксплуатируемых при высокой температуре.

Многие никелевые сплавы имеют специальные названия, например, сплав НМЖМЦ28-2,5-1,5 (28 % Cu, 2,5 %Fe, 1,5 %Mn) называетсямонель-металл, который широко используется для изготовления коррозионно-стойких деталей для разных отраслей промышленности (травильных баков, арматуры паровых котлов и т. п.).

Стоимость никелевых сплавов примерно в 100 раз превышает стоимость рядовой стали.

53(38). Тугоплавкие металлы и сплавы, маркировка, свойства и область применения

Наибольшее применение в технике имеют следующие тугоплавкие металлы: Cr(1875),Nb(2468),Mo(2625),Ta (2994) иW(3410)⁵². Эти металлы широко используются для повышения жаропрочности легированных сталей и чугунов. Сплавы на основе ниобия незаменимы в ядерной технике из-за стойкости к нейтронному облучению. Молибден и вольфрам в чистом виде используют в химическом машиностроении, стекольной промышленности, радиоэлектронике, светотехнике и т.д. В частности, из вольфрама – самого тугоплавкого металла изготавливают нагревательные элементы высокотемпературных печей, нити накаливания осветительных и радиоэлектронных ламп, контакты сильноточных реле и т.п.

Все тугоплавкие металлы обладают низкой жаростойкостью в присутствии кислорода, поэтому при температуре выше 400…600 ^оС их нужно защищать от окисления на воздухе. Для этого используют вакуум, инертные газы, азот, водород, а также специальные покрытия, например, из дисилицида молибдена и вольфрама (MoSi₂, WSi₂).

Жаропрочность чистых металлов сравнительно невелика. Более высокой жаропрочностью обладают их сплавы на основе ниобия (ВН2, ВН2А, ВН3, ВН4), молибдена (ЦМ2А, ЦМ3, ЦМ6, ВМ2, ВМ3) и вольфрама (ВВ2). При создании таких сплавов широко используется легирование рением, окислами лантана и тория, карбидом гафния и т. п.

Все большее распространение получают так называемые псевдосплавы, состоящие из взаимно нерастворимых компонентов:W – Ag,W – Cu,W – Ni – Cu. Для получения этих материалов предварительно спеченный из порошка вольфрама пористый каркас пропитывают при высокой температуре жидкой металлической составляющей композиции. Из псевдосплавов изготавливают сопловые вкладыши ракетных двигателей, контакты высоковольтных выключателей, электроды контактных сварочных машин, сопла и межэлектродные вставки плазмотронов. При нагреве изделия из псевдосплава его температура не может подняться выше температуры кипения легкоплавкой составляющей (t_кип^Ag= 2167 ^оС,t_кип^Cu= 2543^оС), пока в порах содержится жидкий металл.