Définir les métaux spéciaux à haute température

Lorsque les métaux augmentent en température, leur résistance et leur résistance à l'oxydation ont tendance à diminuer. Pour fonctionner efficacement à des températures élevées, les métaux doivent pouvoir conserver leur résistance, leur résistance au fluage et à la corrosion, ainsi que d'autres propriétés physiques et mécaniques, mais seuls certains types de métaux spécifiques peuvent y parvenir. Beaucoup de ces métaux spéciaux à haute température, comme l'Hastelloy et l'Inconel, sont des superalliages exclusifs de nickel et d'autres éléments.

Heureusement, lors de la sélection d'un métal ou d'un alliage pour une application à très haute température, vous disposez d'une variété d'options. Voici une liste de certains des métaux et alliages spéciaux à haute température les plus utiles pour les applications à températures extrêmes.

Métaux spéciaux à température moyenne à élevée

Le métal spécial haute température que vous choisissez dépend de la température de l'application. Certains aciers inoxydables à faible teneur en carbone, tels que le 304L, peuvent être utilisés à des températures allant jusqu'à environ 1 400 °F. Cependant, la solidité et la résistance à l'oxydation de l'acier commencent rapidement à décliner à des températures élevées.

L'invar est un alliage fer-nickel connu pour sa capacité à résister à la dilatation thermique sur une plage de températures. Invar 36, par exemple, maintient des dimensions presque constantes jusqu'à environ 600°F. Bien qu'il puisse résister à des températures élevées, il commence à perdre ses propriétés utiles au-delà de cette plage, ce n'est donc pas un véritable métal de spécialité à haute température.

Monel est un autre alliage spécial avec une résistance à la température décente. Le Monel 400 peut être utilisé à des températures allant jusqu'à 900 °F, ce qui le rend adéquat pour de nombreuses applications à température moyennement élevée, en particulier celles dans des conditions difficiles nécessitant une résistance élevée à la corrosion comme les composants de raffinerie.

Et le titane ? Le titane et ses alliages sont également d'excellents métaux spéciaux à température moyenne à élevée avec une température de service maximale d'environ 900 ° F. Les alliages de titane sont couramment utilisés dans les avions, les missiles et les fusées où la résistance à la chaleur est vitale.

Véritables métaux spéciaux haute température

L'invar, le monel, le titane et même l'acier inoxydable peuvent être d'excellentes options pour de nombreuses applications à température moyennement élevée, mais lorsque les exigences de température sont plus élevées, de véritables métaux spéciaux à haute température sont nécessaires. Heureusement, il existe plusieurs options pour les métaux et alliages avec des températures de service extrêmement élevées.

Ci-dessous, nous examinerons quatre des métaux et alliages les plus résistants à la chaleur au monde :l'Inconel, l'Hastelloy, le molybdène et le tungstène.

Inconel

Inconel est une marque déposée de Special Metals Corporation pour une série de métaux spéciaux haute température à base de nickel. Certains alliages Inconel peuvent conserver leur résistance à des températures allant jusqu'à 2 000 °F.

Inconel a une excellente résistance à la corrosion, à l'oxydation et des propriétés mécaniques à des températures extrêmement basses et élevées. Ces propriétés rendent l'Inconel utile pour de nombreux composants dans les industries de traitement de l'énergie et des produits chimiques.

Hastelloy

Hastelloy est une marque déposée de Haynes International pour une série de superalliages résistants à la chaleur avec une excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation à haute température. L'ajout de molybdène comme élément d'alliage améliore ses performances à haute température et lui confère une excellente formabilité et soudabilité. Certains alliages Hastelloy ont des températures de service maximales pouvant atteindre 2 200 °F.

Molybdène

Le molybdène est un métal abondant et rentable avec une résistance et une stabilité exceptionnelles à des températures extrêmement élevées. Il est le plus couramment utilisé comme élément d'alliage dans l'acier, la fonte et les superalliages pour améliorer leur résistance, leur conductivité électrique et leur résistance à la corrosion, à l'usure et à la chaleur. Le molybdène est souvent utilisé dans l'industrie militaire et de la défense.

Tungstène

Le tungstène est un élément métallique incroyablement dur, dense et résistant à la chaleur. Son point de fusion de 6 200 °F est le plus élevé de tous les éléments libres. Comme le molybdène, le tungstène est souvent utilisé comme élément d'alliage pour fabriquer des métaux spéciaux extrêmement durs et à haute température, tels que l'acier rapide et l'Hastelloy. Le faible coefficient de dilatation thermique et le point de fusion élevé du tungstène le rendent idéal pour des applications telles que les filaments de lumière électrique, les composants de four et les tuyères de fusée.

Le tungstène peut résister en toute sécurité à des températures de fonctionnement de 3 500 à 4 500 °F, plus chaudes que tout autre métal. Son point de fusion incroyablement élevé et sa plage de températures de service en font souvent le seul choix possible pour les températures d'application dans cette plage.

Propriétés des métaux spéciaux à haute température

Le tableau ci-dessous résume les métaux spéciaux à haute température mentionnés ci-dessus, leurs températures de service maximales recommandées et leurs points de fusion.

Matériau	Température de service maximale (°F)	Point de fusion (°F)
Invar 36	600-800	2 600
CP Titane	600	3 000
Alliage de titane	900	2 800-3 000
Monel 400	900	2 400
Inconel 625	2 000	2 350-2 450
Hastelloy	1 800-2 200	2 300
Molybdène	3 200	4 750
Tungstène	3 500-4 500	6 200

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