1. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Niquel.
Características principales:
Densidad: 8,9 g/cm3
Estructura cristalográfica: FCC
Punto de fusión: 1453°C.
2. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Aplicaciones y usos del níquel como elemento de aleación.
- Junto con el cromo es el principal elemento de
aleación de los aceros inoxidables.
- Aceros resistentes al calor.
- Aceros de construcción.
- Aceros de cementación.
Se utiliza como elemento de aleación en aleaciones con base cobre y aluminio.
3. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Propiedades.
Debido a la estructura FCC del níquel
este metal presenta:
- Buena tenacidad y ductilidad
- Buena resistencia mecánica a baja y alta temperatura.
Además posee buena resistencia a la corrosión y a la oxidación.
Principal inconveniente: su elevado costo
4. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Níquel puro.
Se utiliza en la industria química, del petróleo y alimenticia.
Se aprovechan su alta resistencia a la corrosión.
Existen muchos tipos de níquel que van desde 99,95% de pureza(grado electrolítico), hasta 93,52% de Ni.
5. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
“Comercialmente existen distintas clases de Níquel, de acuerdo al grado de pureza y los elementos de aleación utilizados en estas”.
Clasificación:
Níquel A:
99% de Ni como mínimo, incluye además cobalto.
- En caso de utilizarlo fundido se le agrega 2% de Si para mejorar la fluidez.
Se utiliza donde se requiere una buena resistencia mecánica combinada con resistencia a la corrosión y a la oxidación.
Se utiliza en la construcción de evaporadores, encamisados, bobinas de calentamiento.
6. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Níquel D:
La composición se aproxima a la del níquel A.
Níquel D → 4,5% de manganeso.
- Mejora la resistencia a la corrosión a temperaturas normales y a alta temperatura.
- Resistencia mecánica superior a la del níquel A.
- Se utiliza en la fabricación en electrodos para bujías,
tubos de ignición, pernos refractarios para calderas.
7. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Níquel E:
La composición se aproxima a la del níquel A.
Níquel E → 2,0% de manganeso.
-Propiedades mecánicas intermedias entre el níquel A y el níquel D.
-Buena resistencia a la corrosión a temperaturas normales y a alta temperatura.
Usos típicos: cables para bujías, cables eléctricos para hornos.
8. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Duraníquel.
Aleación níquel-aluminio (forjada).
Obtiene su resistencia mecánica por tratamiento de envejecimiento.
Combina alta resistencia mecánica con alta resistencia a la corrosión.
Se utiliza en piezas para joyería, piezas para instrumentos(diafragmas, resortes para interruptores).
9. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Permaníquel.
Aleación que obtiene sus propiedades mecánicas por templado.
Es una aleación con propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión similares a las del duraníquel
Pero posee buena conductividad eléctrica y magnética.
11. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Aleaciones de níquel.
Níquel – Cobre.
-Forman un sistema de solubilidad total.
-La estructura FCC de ambos
metales asegura una buena
tenacidad y ductilidad.
-La resistencia a la corrosión
de los dos elementos combinados
es superior a la de los
elementos individualmente.
Designación comercial mas conocida: MONEL.
12. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Características del MONEL.
-La aleación en general se compone de dos terceras partes de níquel y una de cobre.
-Buena resistencia a la corrosión en presencia de ácidos, álcalis, aguas salobres y productos alimenticios.
Se utiliza extendidamente en la industria química, farmacéutica, marina y textil.
El MONEL presenta los dos problemas básicos de las aleaciones monofásicas:
-Deficiente maquinabilidad
-Necesidad de deformar en frío para mejorar la resistencia mecánica
13. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Soluciones:
Para mejorar la maquinabilidad se agrega azufre.
Para mejorar la resistencia mecanica se agrega un metal que produzca envejecimiento por precipitación.
En este caso agrego aluminio en pequeños porcentajes.
Se obtiene una resistencia mayor cuando se deforma en frío previamente a la realización del tratamiento de precipitación.
Comercialmente se conoce a esta aleación como: MONEL K
14. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Composiciones típicas.
MONEL:
Ni+Co → 63 – 70 %
C → 0.3 Max.
Mn → 2.0 Max.
Fe → 2.5 Max.
S → 0.02 Max.
Si → 0.5 Max.
Cu → Resto.
MONEL K :
Ni+Co → 63 – 70 %
C → 0.25 Max.
Mn → 1.5 Max.
Fe → 2.0 Max.
S → 0.01 Max.
Si → 0.5 Max.
Cu → Resto.
Al → 2.3 a 3.15.
Ti →0.35 a 0.85
15. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Otra aleación basada en el MONEL de la serie de aleaciones endurecibles por precipitación de agregados de segunda fase se obtiene agregando silicio.
Presipitado: Ni2Si.
El silicio mejora la colabilidad
16. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Aleaciones Níquel –Cromo
Composición básica de estas aleaciones 80% ni , 20% Cr.
Mantiene sus propiedades mecánicas hasta los 500°C.
Presenta buena resistencia a la corrosión hasta temperaturas del orden de los 1000°C.
Este grupo de aleaciones es conocido comercialmente como NICROME y se desarrollaron para ser usadas en turbinas a gas de uso aeronáutico.
17. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Las propiedades mecánicas de estas aleaciones se debe al
a la formación de precipitados de segunda fase durante tratamiento de solubilizacion.
La primera de las aleaciones derivadas del Nichrome, se denomino Nimonic 75.
Los principales elementos de aleación de están aleaciones son: Ti y Al.
Durante el tratamiento de solubilizacion, la única fase estable es la fase γ, a partir de los 750°C (temperatura de solubilizacion), comienza la aparición de precipitado γ’(Ni3TiAl).
La fase γ’ posee parámetro de red similar a la de la fase γ .
Ademas es coherente con la matriz.
19. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
La aleaciones de la familia Ni-Cr, presentas buena resistencia a alta temperatura (Creep).
20. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Durante el Creep.
Mecanismo predominante en el movimiento de dislocaciones.
Trepado de dislocaciones.
El trepado de dislocaciones se debe a la interacion de vacancias y dislocaciones.
21. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Ej de aleaciones Nimonic 80 A.
20%Cr – 2,5%Ti – 1,5% Al
γ → parámetro de red 3,566 Å
γ’ → parámetro de red 3,585 Å
22. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Resumiendo;
Elementos de aleación como Ti , Al y el agregado de otros elementos tales como Mo y Co.
Mejoran resistencia al Creep
¿ Porque?
-Reducen velocidad de difusión controlando el mecanismo de
trepado de dislocaciones (climb).
- Endurecimiento por solución.
- Aumento de la energía de falla de apilamiento
23. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Otras fases presentes en Nimonic son carburos de titanio y cromo. Favorecen resistencia al Creep.
Otra partícula de segunda fase que mejora la resistencia al Creep.
Carburos del tipo: Cr7 C3 y Cr23 C6
La aparición de estos carburos depende de la temperatura de precipitación. Estos carburos precipitan en el borde de grano
Disminuyendo la presencia de precipitados de la fase γ’ en el borde de grano, disminuyendo el peligro de fractura transgranular
24. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Aleaciones de Níquel para ambientes severamente corrosivos.
Otro grupo numeroso de aleaciones de níquel son las denominadas Inconel.
Inconel 600
Ni 76%, C0.08%, Mn0.5%, Fe8.0%, Cr15.5%
Buena resistencia a la corrosión bajo tensión y buena resistencia a la corrosión por agua de alta pureza (reactores nucleares)
Usos: muflas de hornos, componentes electrónicos, reactores nucleares, intercambiadores de calor.
La resistencia a la corrosión y a la formación de escamas le permite trabajar hasta temperaturas de 1260°C
25. NIQUEL Y SUS ALEACIONES
Los Inconel se desarrollaron para trabajar en ambientes corrosivos a alta temperatura.
Son aleaciones enduresibles por precipitación. Las cuales pueden ser seguidas de un temple y posterior deformación plástica en frio.
Presentan buena tenacidad desde temperaturas bajo cero hasta temperaturas del orden de los 700°C.
