Wenn Sie es mit wahnsinnig hohen Temperaturen, schädlichen Chemikalien oder wahnsinnigem Druck zu tun haben, kann normaler Edelstahl einfach nicht ausreichen. Hier kommen Superlegierungen ins Spiel – diese Hochleistungsmaterialien sind für Bedingungen ausgelegt, die fast alles andere zerstören würden.
Zu den Spitzenreitern in diesem Bereich zählen Inconel, Hastelloy und Waspaloy. Die Leute reden ständig über sie, aber jeder von ihnen hat seinen eigenen Job. In diesem Artikel wird das Verkaufsgespräch übersprungen und Sie erfahren, was sie sind, wie sie sich unterscheiden und wie Sie das beste Produkt für Ihre Bedürfnisse auswählen.
Was sind Superlegierungen? Der rote Faden
Definieren wir zunächst die Kategorie. Superlegierungen, insbesondere die von uns besprochenen auf Nickel--Basis, weisen drei Hauptmerkmale auf:
Hohe-Temperaturfestigkeit: Sie behalten ihre mechanische Festigkeit und widerstehen Verformung (Kriechen) bei Temperaturen über 1000 Grad.
Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit: Sie bilden eine stabile, schützende Oxidschicht, die eine weitere Verschlechterung in rauen Atmosphären verhindert.
Ermüdungsbeständigkeit: Sie halten wiederholten Belastungs- und Erwärmungs-/Abkühlungszyklen stand, ohne zu reißen.
Ihr Geheimnis liegt in einer Nickel-{0}}Chrom-Basis, die stark mit anderen Elementen wie Molybdän, Kobalt und Titan legiert ist, um spezifische Eigenschaften zu verbessern.
Die großen Drei: Eine praktische Aufschlüsselung
Hier ist ein klarer, praktischer Leitfaden zum Verständnis dieser drei Superlegierungsfamilien.
1. Inconel: Der Hochtemperatur-Champion
Primärfestigkeit: Hervorragende Hitzebeständigkeit.
So funktioniert es: Inconel bildet bei Hitze eine starke, schützende Außenschicht, die das darunter liegende Metall sicher hält. Aufgrund seiner Herstellung bleibt es stabil und funktioniert daher auch dann gut, wenn es für Dinge verwendet wird, die sehr heiß werden.
Klassisches Beispiel: Inconel 718 ist die Hochleistungssorte, die für ihre hervorragende Festigkeit bei kryogenen Temperaturen bis etwa 700 Grad und ihre Schweißbarkeit bekannt ist.
Wo Sie es finden:
- Luft- und Raumfahrt: Turbinenschaufeln von Strahltriebwerken, Brennkammern, Raketentriebwerke.
- Energieerzeugung: Gasturbinenkomponenten, Kernreaktoren.
Betrachten Sie Inconel als das bevorzugte Material, wenn der Hauptgegner starke Hitze und mechanische Beanspruchung ist.
2. Hastelloy: Der Korrosionsbrecher
Primärfestigkeit: Unübertroffene Korrosionsbeständigkeit.
So funktioniert es: Hastelloy-Legierungen enthalten in der Regel viel Molybdän und Chrom und sorgen so für eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber Oxidations- und Reduktionsmitteln. Sie sind für den Umgang mit aggressiven chemischen Umgebungen konzipiert, die andere Metalle schnell zerstören würden.
Klassisches Beispiel: Hastelloy C-276 ist der Industriestandard für schwere Korrosionsprobleme. Es ist beständig gegen Lochfraß, Spannungsrisskorrosion und hält der Nasschlorchemie stand.
Wo Sie es finden:
Chemische Verarbeitung: Reaktoren, Behälter, Rohrleitungssysteme in CPI.
Schadstoffkontrolle: Rauchgasentschwefelungsanlagen.
Pharmazeutik und Abfallbehandlung: Ausrüstung für den Umgang mit stark korrosiven Strömen.
Stellen Sie sich Hastelloy als Lösung vor, wenn der Hauptfeind aggressive Säuren, Chloride und lokale Korrosion sind.
3. Waspaloy: Der gestresste-Outperformer
- Primärfestigkeit: Hohe Festigkeit und Kriechfestigkeit bei erhöhten Temperaturen.
- Wie es funktioniert: Waspaloy hat eine Mischung aus verschiedenen Dingen, so als ob es genau zwischen Inconel und Hastelloy liegt. Es besteht aus Nickel und erhält seine Festigkeit durch die sogenannte Gamma-Primär-Ausfällung. Im Grunde hält es dadurch sehr gut aus, wenn es auf lange Sicht richtig heiß und stressig wird – es dehnt sich nicht so schnell aus und geht auch nicht kaputt.
Hauptunterscheidungsmerkmal: Es behält seine hohe Festigkeit bei Temperaturen bei, bei denen Inconel 718 zu erweichen beginnt, weist jedoch nicht die umfassende Korrosionsbeständigkeit von Hastelloy auf.
Wo Sie es finden:
- Luft- und Raumfahrt: Hoch-belastete Turbinentriebwerkskomponenten wie Scheiben, Wellen und Kompressordichtungen.
Hochleistungs-Turbolader.-
Stellen Sie sich Waspaloy als den Spezialisten für hohe Rotationsbelastungen und Temperaturen im Bereich von 815–870 Grad vor.
Auswahl der richtigen Superlegierung: Eine einfache Anleitung
Bei der Auswahl des richtigen Materials geht es nicht darum, das „Beste“ zu finden, sondern darum, das für die jeweilige Umgebung am besten geeignete Material zu finden.
Stellen Sie diese drei Fragen:
- Was ist die Hauptbedrohung?
Extreme Hitze und Oxidation: Beginnen Sie mit Inconel.
Aggressive Chemikalien und Säuren: Beginnen Sie mit Hastelloy.
Hohe mechanische Beanspruchung unter Hitze (Kriechen): Beginnen Sie mit Waspaloy.
- Was ist das Temperaturprofil?
Bis zu ~700 Grad: Inconel 718 ist ein starker, kostengünstiger Konkurrent.
~700 Grad bis 980 Grad: Waspaloy und andere fortschrittliche Inconels (wie 740H) kommen ins Spiel.
Korrosion bei niedrigeren Temperaturen: Hastelloy ist unschlagbar.
- Was sind die Herstellungsanforderungen?
Inconel 718 ist bekanntermaßen schweißbar und verarbeitbar.
Hastelloy C-276 ist außerdem sehr gut verarbeitbar, was ein Schlüssel zu seinem Erfolg ist.
Waspaloy erfordert nach der Herstellung speziellere Wärmebehandlungs- und Schweißverfahren.
Abschluss
Für Ingenieure und Einkäufer ist es äußerst wichtig zu wissen, worin Inconel, Hastelloy und Waspaloy gut sind. Wenn Sie sich auf das Hauptproblem konzentrieren -wie Hitze, Rost oder Druck-, können Sie die Auswahl der richtigen Materialien erleichtern. Auf diese Weise ist alles sicher, funktioniert gut und kostet nicht zu viel, selbst wenn es wirklich schwierig wird
