Hastelloy N®, UNS N10003, NiMo17Cr17 - stop niklu odporny na ciekłe sole

Hastelloy N, UNS N10003, NiMo17Cr17 - stop niklu odporny na ciekłe sole według ASTM B573/B434

Hastelloy N, N10003 – opis

Hastelloy N (UNS N10003) to stop niklowo-molibdenowo-chromowy odporny na korozję, charakteryzujący się doskonałą odpornością na działanie gorących soli fluorkowych w zakresie temperatur 705–870°C. Wykazuje również dobrą odporność na starzenie, kruchość oraz dobrą podatność na obróbkę.

Hastelloy N został wynaleziony w amerykańskim Oak Ridge Laboratory z myślą o ciekłosolnych reaktorach jądrowych, gdzie miały stanowić budulec samego reaktora, przez który przepływają roztopione, radioaktywne sole. Projektowy cykl życia w wysokości 30 lat został częściowo potwierdzony przez bardzo niewielką korozję podczas użytkowania pierwszego prototypowego reaktora ciekłosolnego w latach 1964–1969. Do dziś Hastelloy N pozostaje najlepiej sprawującym się stopem w tym środowisku. Wraz z ponownym wzrostem zainteresowania technologią MSR, stop ten również zyskuje na popularności. Więcej przeczytasz w tym artykule.

Zastosowanie

Obieg pierwotny reaktorów ciekłosolnych. Stop wart rozważenia na urządzenia pracujące w środowisku ze stopionymi halogenkami cyrkonu, berylu, litu, sodu, potasu, toru lub uranu.

Własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 8,86 g/cm³
• Likwidus: 1300 °C
• Solidus: 1400 °C

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w podwyższonej temperaturze, od 20°C do:

• 200°C: 12,3 μm/m⋅K
• 400°C: 13,0 μm/m⋅K
• 600°C: 13,4 μm/m⋅K
• 700°C: 13,8 μm/m⋅K
• 800°C: 14,5 μm/m⋅K
• 900°C: 14,9 μm/m⋅K

Współczynnik przewodzenia ciepła:

• 200°C: 13,1 W/m · K
• 300°C: 14,4 W/m · K
• 400°C: 16,5 W/m · K
• 500°C: 18,0 W/m · K
• 600°C: 20,3 W/m · K
• 700°C: 23,6 W/m · K

Opór elektryczny właściwy:

• 20°C: 1,205 μΩ·m
• 705°C: 1,26 μΩ·m
• 815°C: 1,241 μΩ·m

Moduł sprężystości wzdłużnej:

• 20°C: 219 GPa
• 200°C: 204 GPa
• 400°C: 192 GPa
• 600°C: 181 GPa
• 700°C: 171 GPa
• 800°C: 163 GPa
• 900°C: 151 GPa
• 1000°C: 136 GPa

Ciepło właściwe:

• 100°C: 219 J/kg⋅K
• 200°C: 204 J/kg⋅K
• 300°C: 192 J/kg⋅K
• 400°C: 181 J/kg⋅K
• 480°C: 171 J/kg⋅K
• 540°C: 163 J/kg⋅K
• 570°C: 151 J/kg⋅K
• 590°C: 136 J/kg⋅K
• 620°C: 181 J/kg⋅K
• 660°C: 171 J/kg⋅K
• 680°C: 163 J/kg⋅K
• 700°C: 151 J/kg⋅K

Stabilność temperaturowa jako twardość w temperaturze pokojowej po wygrzewaniu w danej temperaturze przez dany czas:

• w stanie po wyżarzaniu: 96 HRB
• 815°C, 4h: 92 HRB
• 815°C, 8h: 97 HRB
• 815°C, 16h: 96 HRB
• 815°C, 32h: 97 HRB
• 815°C, 64h: 99 HRB
• 815°C, 128h: 96 HRB

Własności wytrzymałościowe w stanie wyżarzonym (1177°C):

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 314 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 794 MPa
  • Wydłużenie: 50,7 %
• 600°C:
  • Granica plastyczności: 227 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 599 MPa
  • Wydłużenie: 45,3 %
• 700°C:
  • Granica plastyczności: 218 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 480 MPa
  • Wydłużenie: 30 %
• 815°C:
  • Granica plastyczności: 203 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 385 MPa
  • Wydłużenie: 24,3 %
• 925°C:
  • Granica plastyczności: 179 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 234 MPa
  • Wydłużenie: 30 %

Własności wytrzymałościowe w stanie umocnionym (128h w 815°C):

• Granica plastyczności: 340 MPa
• Wytrzymałość na rozciąganie: 796 MPa
• Wydłużenie: 46,8 %

Własności wytrzymałościowe w stanie wyżarzonym i po spawaniu:

• 20°C:
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 800 MPa
  • Wydłużenie: 37,5 %
• 650°C:
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 493 MPa
  • Wydłużenie: 17 %
• 700°C:
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 438 MPa
  • Wydłużenie: 10,5 %
• 815°C:
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 359 MPa
  • Wydłużenie: 8,5 %

Dane zmęczeniowe:

• 590°C, 552 MPa
  • Do zerwania: 0,4 h
  • Wydłużenie: 44 %
  • Przewężenie względne: 31,6 %
• 590°C, 414 MPa
  • Do zerwania: 38,9 h
  • Wydłużenie: 21 %
  • Przewężenie względne: 19,4 %
• 590°C, 379 MPa
  • Do zerwania: 87,7 h
  • Wydłużenie: 17,4 %
  • Przewężenie względne: 16,9 %
• 705°C, 241 MPa
  • Do zerwania: 18,6 h
  • Wydłużenie: 11,8 %
  • Przewężenie względne: 11,0 %
• 705°C, 172 MPa
  • Do zerwania: 129,6 h
  • Wydłużenie: 26,5 %
  • Przewężenie względne: 10,3 %
• 705°C, 138 MPa
  • Do zerwania: 338,6 h
  • Wydłużenie: 12,6 %
  • Przewężenie względne: 9,0 %
• 815°C, 103 MPa
  • Do zerwania: 19,0 h
  • Wydłużenie: 15,4 %
  • Przewężenie względne: 9,6 %
• 815°C, 69 MPa
  • Do zerwania: 78,6 h
  • Wydłużenie: 13,8 %
  • Przewężenie względne: 9,5 %
• 815°C, 55 MPa
  • Do zerwania: 172,2 h
  • Wydłużenie: 18,4 %
  • Przewężenie względne: 10,1 %
• 925°C, 41 MPa
  • Do zerwania: 24,3 h
  • Wydłużenie: 21,0 %
  • Przewężenie względne: 21,4 %
• 925°C, 28 MPa
  • Do zerwania: 75,5 h
  • Wydłużenie: 19,3 %
  • Przewężenie względne: 11,5 %
• 925°C, 21 MPa
  • Do zerwania: 219,6 h
  • Wydłużenie: 28,0 %
  • Przewężenie względne: 11,5 %

Odporność na korozję

Dobra odporność na utlenianie i nawęglanie. Niepodatny na kruchość, nawet przy długim wygrzewaniu w temperaturze 600-870°C. Posiada wyjątkową odporność na sole fluorkowe, może normalnie pracować w takim środowisku nawet do temperatury 980°C. W paliwe reaktora ciekłosolnego (LiF-BeF₂) przy 700°C tempo korozji wynosi mniej niż 0,025 mm/rok. W chłodziwie tego samego reaktora (NaBF₄-NaF) przy 607°C tempo korozji wynosi około 0,015 mm/rok.

Obróbka cieplna, plastyczna i obróbka skrawaniem

Standardowe zalecane parametry pracy i obróbki cieplnej:

• Obróbka na gorąco: 1177-870°C
• Wyżarzanie przesycające: 1160-1190°C, 8 min°C

Dobra spawalność metodami ręcznymi i automatycznymi. Stosuj drut spawalniczy ERNiMo-2.