Жаростойкое легирование металлов

Никель и его сплавы
В чистом виде никель в химической промышленности не используется, но служит лгирующим компонентом для коррозионностойких сталей и дру­гих сплавов. В последние годы, в связи с большим расходом никеля на про­изводство нержавеющих сталей, наблюдается его дефицит, поэтому усили­вается тенденция замены сплавов на основе никеля сплавами на основе тита­на. Необходимо отметить устойчивость никеля к щелочам различной кон­центрации и температур.
Наибольшее распространение из медно-никелевых сплавов находит сплав на основе никеля типа "монель", содержащий около 30% Си и 3-4% Fe+Mn. Этот сплав имеет повышенную стойкость в неокислительных кисло­тах (Н3РО4, H₂S0₄ и НС1), а также в растворах солей и многих органических кислот.
Легирование никеля молибденом (свыше 15%) сообщает сплаву очень высокую стойкость к неокислительным кислотам. Широкое практическое применение находят сплавы следующего состава (%):
Ni Mo Fe Сг С
ХН70 (хастеллой В) 60-85 26-30 4-7 - до 0,12
ХН65МВ (хастеллой С) 55-60 16-18 4,5-8 15-17 до 0,16
Хастеллой В более коррозионностоек, чем хастеллой С в неокисли­тельных кислотах, но в окислительных, вследствие высокого содержания молибдена, неустойчив. Хастеллой С приобретает высокую стойкость даже в кипящей HNO3, а также в растворах, содержащих С1₂ и гипохлориты. Наряду с высокой химической стойкостью они обладают большой прочностью и яв­ляются ценным материалом для химического машино- и аппаратостроения.
Сплавы никеля с хромом (нихромы) являются жаростойким, жаро­прочным и кислотостойким материалом. Наибольшее применение нашли 2 типа нихрома: 15 Cr60Ni (15-18% Сг, 55-61% Ni, 1% Si, 1,5% Мп, остальное - Fe) и 20Cr80Ni (20 Сг, 75-78 Ni, до 1,5% Мп). Эти сплавы широко применяют для нагревательных элементов.


131




Титан и его сплавы
Техническое значение титана и сплавов на его основе определяется тем, что они являются высокопрочными и коррозионностойкими. Коррози­онная стойкость титана и его сплавов наблюдается в гораздо более широком наборе агрессивных сред, чем сплавов на основе железа или алюминия. Осо­бенно важна их повышенная стойкость в средах, содержащих Cl-ионы. Титан стоек, а нержавеющая сталь 18Crl2Ni2Mo быстро разрушается в таких агрес­сивных средах, как царская водка, гипохлорит натрия (10-20 г/л С1₂), хлори­стое железо (20%), фосфорная кислота (30%), хромовая кислота (50%) и др.
Отмечена повышенная стойкость титана и его сплавов по отношению к местным видам коррозии - питтингу, межкристаллитной, щелевой коррозии и растрескиванию. Титан мало склонен к контактной коррозии - это позво­ляет соединять его с другими металлами без специальной изоляции. Титан не склонен к перепассивации, т.е. к потере пассивности и коррозионной стойко­сти в растворах сильных окислителей или при анодной поляризации до зна­чительных положительных потенциалов.
Несмотря на то, что титан хорошо пассивируется, для улучшения его корозионных свойств используют такие металлы как тантал, ниобий, молиб­ден, цирконий. Тантал - наиболее стойкий металл в кислотах как окисли­тельного, так и восстановительного характера - образует с титаном гомоген­ные твердые растворы, но для получения сплавов TiTa, стойких к горячим растворам НС1 и H₂S0₄, необходимо, чтобы содержание тантала в сплаве превышало 20%. Так, сплав с содержанием 40% Та по стойкости в кипящих концентрированных кислотах НС1, H₂S04, Н3РО4 почти не уступает чистому танталу.
К титану применим новый метод повышения пассивности и коррози­онной стойкости - катодное легирование или модифицирование. Это объяс­няется тем, что установление самопассивируемости титана обычно достига­ется при меньшем проценте его легирования благородными металлами, чем других металлов. Титан, легированный палладием (сплав TiO,2Pd) как конст­рукционный материал, обладает довольно редким и ценным свойством для химической промышленности - одновременной корозионной стойкостью и в окислительных, и в неокислительных кислых средах. Механические и физи­ческие свойства этого сплава соответствуют свойствам чистого титана.
Сплавы Ti-Ni в кислом растворе 3,5%-ном NaCl при температуре кипе­ния были значительно более стойки, чем чистый титан. Он не подвержен растрескиванию и коррозии по щелям и зазорам. Эти сплавы можно реко­мендовать для теплообменной аппаратуры, работающей с морской водой.


132