סגסוגות ניקלונירוסטהשניהם חומרים מתכתיים בשימוש נרחב-עמידים בפני קורוזיה,-חוזק גבוה ביישומים תעשייתיים. בעת בחירת חומרים תעשייתיים, מהנדסים וצוותי רכש מתמודדים לעתים קרובות עם שאלה מכרעת: האם עלינו לבחור בסגסוגות ניקל או נירוסטה? עם זאת, השניים שונים באופן משמעותי בהרכב, בתכונות הליבה ובתרחישים ישימים. מאמר זה יפרט את ההבדלים בין סגסוגות ניקל לנירוסטה מחמישה היבטים: טמפרטורת הפעלה, הרכב כימי, עמידות בפני קורוזיה, יישומים ומחיר.
הבדלים בהרכב הכימי
ראשית, מנקודת מבט של הרכב כימי, נירוסטה היא בעיקר סגסוגת ברזל; מונל, ferrochromium-ניקל והאסטלוי הן סגסוגות ניקל.
המרכיב העיקרי של הנירוסטה הוא ברזל, עם תכולת ברזל העולה על 65%, וחלק מפלדות אל-חלד פריטיות ומרטנסיות מגיעות אפילו ל-80%. לעומת זאת, לסגסוגות ניקל יש בדרך כלל תכולת ברזל מתחת ל-50%. חלק מסגסוגות ניקל, כגון Hastelloy C-2000, מכילות ברזל אפילו מתחת ל-3%.
לגבי תכולת ניקל, לסגסוגות ניקל יש לרוב תכולת ניקל העולה על 30%, חלקן אף עולה על 70%. לנירוסטה, לעומת זאת, תכולת ניקל של פחות מ-30%, וחלק מפלדות אל-חלד פריטיות ומרטנסיטיות אינן מכילות ניקל כלל.
גם נירוסטה וגם סגסוגות ניקל מכילות כ-20% כרום. כרום הוא מעכב קורוזיה יעיל מאוד ומהווה את המקור העיקרי לעמידות בפני קורוזיה של נירוסטה וסגסוגות ניקל.
הבדל בטמפרטורת הפעלה
טמפרטורת הפעולה היא ההבדל הגדול ביותר בין נירוסטה וסגסוגות ניקל. בדרך כלל, נירוסטה משמשת בדרך כלל ביישומים בטמפרטורת החדר, בעוד שסגסוגות ניקל משמשות בעיקר בסביבות-בטמפרטורה גבוהה. אחד הגורמים החשובים ביותר הקובעים מאפיין זה הוא תכולת הניקל. מכיוון שברזל אינו יכול לשמור על מבנה יציב בטמפרטורות גבוהות, קשה להבטיח את הביצועים הגבוהים בטמפרטורה- של נירוסטה, המורכבת בעיקר מברזל.
ניקל, לעומת זאת, שומר בצורה מושלמת על המבנה האוסטניטי של הסגסוגת בטמפרטורות גבוהות; רק סגסוגות על בסיס ניקל- מתפקדות היטב בטמפרטורות גבוהות. למרות שניקל קיים גם בחלק מפלדות אל-חלד אוסטניטיות, תכולת הניקל שלהן נשארת נמוכה מאוד.
יֶתֶר עַל כֵּן,סגסוגות מונלמשמשים לעתים קרובות בטמפרטורת החדר מכיוון שעמידות הקורוזיה של נחושת יורדת בטמפרטורות גבוהות.
הבדל בעמידות בפני קורוזיה
ניקל, כרום ומוליבדן הם המרכיבים העיקריים הקובעים את עמידות הקורוזיה של נירוסטה וסגסוגות ניקל.
ניקל ומוליבדן הם ההבדלים האמיתיים בין סגסוגות ניקל לנירוסטה. ניקל עצמו הוא אלמנט מצוין-עמיד בפני קורוזיה; בניגוד לברזל, שמתכלה בקלות באוויר, לסגסוגות ניקל יש באופן טבעי בסיס טוב יותר לעמידות בפני קורוזיה מאשר נירוסטה.
כרום יוצר סרט תחמוצת על פני המתכת כאשר הוא בא במגע עם חמצן. סרט תחמוצת זה מונע למעשה חמצון נוסף של הסגסוגת. ההבדל בתכולת הכרום בין סגסוגות ניקל לנירוסטה אינו משמעותי; שניהם מפגינים עמידות מצוינת לחמצון.
מוליבדן הוא יסוד מתכתי בעל עמידות טובה להפחתת קורוזיה. בהשוואה לנירוסטה, לסגסוגות ניקל יש לרוב תכולת מוליבדן גבוהה יותר. סגסוגת טיפוסית עם תכולת מוליבדן גבוהה היא Hastelloy B-3, בעלת תכולת מוליבדן גבוהה עד 30%. לסיכום, סגסוגות ניקל עדיפות על פלדת אל חלד מבחינת עמידות כללית בפני קורוזיה.
הבדלים בתחומי היישום
לסגסוגות ניקל ולנירוסטה יש יישומים חופפים רבים מכיוון ששניהם סגסוגות עמידות בפני קורוזיה-. עם זאת, ישנם שלושה הבדלים עיקריים ביישומים שלהם:
1. נירוסטה אינה מתאימה ליישומי-טמפרטורות גבוהות, בעוד שרוב יישומי הטמפרטורות-גבוהות דורשות סגסוגות ניקל, כגון מנועים, כורים בתחנות כוח גרעיניות ובארות נפט עמוקות.
2. לנירוסטה יש יישומים נרחבים בתחומים אזרחיים, כגון כלי שולחן, ציוד רפואי ובנייה. סגסוגות ניקל משמשות בעיקר ביישומים תעשייתיים וצבאיים.
3. העמידות בפני קורוזיה של נירוסטה מוגבלת לסביבות מחמצנות. אם הסביבה הקורוזיבית הופכת למיוחדת ומורכבת, רוב פלדות הנירוסטה לא יכולות לעמוד בפני קורוזיה כזו.
הבדל בעלויות
ראשית, סגסוגות ניקל יקרות משמעותית מפלדת אל חלד בשל הפרש המחירים המשמעותי בין ניקל וברזל.
שנית, לסגסוגות ניקל יש בדרך כלל תכולת מוליבדן גבוהה יותר, והמוליבדן יקר פי כמה מניקל. בתנאים רגילים, סגסוגות ניקל חזקות יותר מפלדת אל חלד, מה שמגביר את הקושי בעיבודן. קושי עיבוד מוגבר זה הוא גורם משמעותי נוסף התורם למחירם הגבוה יותר.
לבסוף, ההרכב המורכב יותר של סגסוגות ניקל, הבקרה המחמירה יותר על יסודות קורט והדרישות הגבוהות יותר לחומרי גלם מעלים בעקיפין את מחירם.
מַסְקָנָה
גם נירוסטה וגם סגסוגות ניקל הם חומרים עמידים בפני קורוזיה-. ברוב המקרים,סגסוגות ניקלביצועים טובים יותר מנירוסטה. ההבדל העיקרי טמון בסביבת ההפעלה שלהם: נירוסטה משמשת בדרך כלל בטמפרטורת החדר, בעוד סגסוגות ניקל משמשות לעתים קרובות בטמפרטורות גבוהות. כמובן, הביצועים המעולים של סגסוגות ניקל מגיעות במחיר גבוה יותר. לקוחות יכולים לבחור את החומר המתאים ביותר לפי התקציב והצרכים שלהם.