Lega a base di ferro/Lega a base di nichel/Lega a base di nichel/Superlega resistente alla corrosione piastra in superlega

Le superleghe a base di nichel sono una classe di leghe rinforzate per precipitazione che offrono ottime prestazioni in ambienti ad alta temperatura. Le eccellenti proprietà ad alta temperatura delle superleghe a base di nichel hanno portato all'implementazione di questa classe di leghe in numerose applicazioni aerospaziali.

La superlega a base di ferro è un tipo di superlega. È caratterizzata dall'aggiunta di altri elementi a base di ferro per la formazione di leghe. Le superleghe a base di ferro corrispondono alle superleghe a base di nichel e alle superleghe a base di cobalto.

Le superleghe a base di cobalto sono materiali utilizzati in ambienti ad alta temperatura ed estremi, con eccellenti caratteristiche di resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e resistenza all'usura. Le superleghe a base di cobalto sono composte principalmente da elementi come cobalto, cromo, tungsteno, nichel e alluminio.

Le superleghe resistenti alla corrosione offrono una maggiore resistenza meccanica, alla deformazione termica e alla corrosione rispetto alle leghe tradizionali, richiedendo meno manutenzione e resistendo meglio ad ambienti difficili. Sono in corso ricerche per realizzare nuove superleghe resistenti alla corrosione, come le superleghe a base di alluminio, e per sviluppare nuovi metodi di produzione come la radiolisi, che utilizza la sintesi di nanoparticelle per la formazione di materiali policristallini.

La resistenza alle alte temperature e alla corrosione della superlega dipende principalmente dalla sua composizione chimica e dalla sua struttura. Prendendo come esempio la superlega deformabile a base di nichel Inconel718, la lega è composta da una fase matrice γ, una fase δ, un carburo e una fase γ' e γ "rinforzate. Gli elementi chimici e la struttura della matrice della lega Inconel718 mostrano le sue elevate proprietà meccaniche: il limite di snervamento e la resistenza alla trazione sono di gran lunga superiori a quelli dell'acciaio 45, e anche la plasticità è migliore rispetto a quella dell'acciaio 45. La stabile struttura reticolare e un'ampia gamma di fattori di rinforzo contribuiscono alle sue eccellenti proprietà meccaniche.

A causa dell'ambiente di lavoro complesso e ostile delle superleghe, l'integrità della superficie lavorata gioca un ruolo fondamentale nelle sue prestazioni. Tuttavia, la superlega è un materiale tipicamente difficile da lavorare: la sua durezza micro-rinforzante è elevata, il grado di incrudimento è elevato, presenta un'elevata sollecitazione di taglio e una bassa conduttività termica. La forza di taglio e la temperatura di taglio nell'area di taglio spesso causano una scarsa qualità superficiale, danni agli utensili molto gravi e altri problemi. In condizioni di taglio generali, lo strato superficiale della superlega può presentare problemi di elevata estensione, come strato indurito, sollecitazioni residue, strato bianco, strato nero e strato di deformazione del grano.

Le superleghe sono leghe di nichel, ferro-nichel e cobalto resistenti al calore che possono essere utilizzate ad alte temperature, spesso superiori al 70% della loro temperatura di fusione. Possono essere utilizzate a temperature superiori a 1050 °C con escursioni termiche fino a 1200 °C. Questa caratteristica di resistenza alle alte temperature le rende un candidato ideale per sostituire il carburo di tungsteno nelle applicazioni di pick-up.

Il tipo di superlega più ampiamente utilizzato è il materiale a base di nichel, che contiene un'alta concentrazione di cromo, ferro, titanio, cobalto e altri elementi di lega. Come per altri gruppi di materiali metallici, le proprietà delle superleghe possono essere modificate con diversi trattamenti termici e/o ricottura e tempra. Rispetto ad altri gruppi di materiali, le superleghe presentano la temperatura massima di esercizio più elevata e i valori di durezza più elevati. La resistenza delle superleghe le rende la migliore alternativa al carburo nelle applicazioni con elevata forza di legame (>1 kg).