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Definição de metais especiais de alta temperatura


À medida que os metais aumentam de temperatura, sua força e resistência à oxidação tendem a diminuir. Para um desempenho eficaz em altas temperaturas, os metais devem ser capazes de manter sua resistência, fluência e resistência à corrosão e outras propriedades físicas e mecânicas, mas apenas tipos específicos de metal podem conseguir isso. Muitos desses metais especiais de alta temperatura, como Hastelloy e Inconel, são superligas proprietárias de níquel e outros elementos.

Felizmente, ao selecionar um metal ou liga para uma aplicação em temperaturas extremamente altas, você tem várias opções. Aqui está um detalhamento de alguns dos metais e ligas especiais de alta temperatura mais úteis para aplicações em temperaturas extremas.

Metais especiais de temperatura média a alta


Qual metal especial de alta temperatura você escolhe depende de quão quente é a aplicação. Alguns aços inoxidáveis ​​de baixo carbono, como o 304L, podem ser usados ​​em temperaturas de até aproximadamente 1.400°F. No entanto, a força e a resistência à oxidação do aço começam a diminuir rapidamente em altas temperaturas.

Invar é uma liga de ferro-níquel conhecida por sua capacidade de resistir à expansão térmica em uma faixa de temperaturas. O Invar 36, por exemplo, mantém dimensões quase constantes até cerca de 600°F. Embora possa suportar altas temperaturas, começa a perder suas propriedades úteis além dessa faixa, portanto, não é um verdadeiro metal especial de alta temperatura.

Monel é outra liga especial com resistência à temperatura decente. O Monel 400 pode ser usado em temperaturas de até 900°F, tornando-o adequado para muitas aplicações de temperatura moderadamente alta, especialmente aquelas com condições adversas que exigem alta resistência à corrosão, como componentes de refinaria.

E o titânio? O titânio e suas ligas também são ótimos metais especiais de média a alta temperatura com uma temperatura máxima de serviço de cerca de 900°F. As ligas de titânio são comumente usadas em aeronaves, mísseis e foguetes onde a resistência ao calor é vital.

Metais Especiais de Alta Temperatura Verdadeiros


Invar, Monel, titânio e até aço inoxidável podem ser ótimas opções para muitas aplicações de temperatura moderadamente alta, mas quando os requisitos de temperatura são mais altos, são necessários metais especiais de alta temperatura. Felizmente, existem várias opções para metais e ligas com temperaturas de serviço extremamente altas.

Abaixo, veremos quatro dos metais e ligas mais resistentes ao calor do mundo - Inconel, Hastelloy, molibdênio e tungstênio.

Inconel


Inconel é uma marca registrada da Special Metals Corporation para uma série de metais especiais de alta temperatura à base de níquel. Algumas ligas de Inconel podem manter sua resistência em temperaturas de até 2.000°F.

O Inconel possui excelente resistência à corrosão, resistência à oxidação e propriedades mecânicas em temperaturas extremamente baixas e altas. Essas propriedades tornam o Inconel útil para muitos componentes nas indústrias de energia e processamento químico.

Hastelloy


Hastelloy é uma marca registrada da Haynes International para uma série de superligas resistentes ao calor com excelente resistência à corrosão e oxidação em altas temperaturas. A adição de molibdênio como elemento de liga melhora seu desempenho em altas temperaturas e proporciona excelente conformabilidade e soldabilidade. Algumas ligas Hastelloy têm temperaturas máximas de serviço de até 2.200°F.

Molibdênio


O molibdênio é um metal abundante e econômico com excepcional resistência e estabilidade em temperaturas extremamente altas. É mais comumente usado como elemento de liga em aço, ferro fundido e superligas para melhorar sua resistência, condutividade elétrica e resistência à corrosão, desgaste e calor. O molibdênio é frequentemente usado na indústria militar e de defesa.

Tungstênio




O tungstênio é um elemento metálico incrivelmente duro, denso e resistente ao calor. Seu ponto de fusão de 6.200°F é o mais alto de qualquer elemento livre. Como o molibdênio, o tungstênio é frequentemente usado como elemento de liga para fazer metais especiais extremamente duros e de alta temperatura, como aço de alta velocidade e Hastelloy. O baixo coeficiente de expansão térmica e o alto ponto de fusão do tungstênio o tornam ideal para aplicações como filamentos de luz elétrica, componentes de fornos e bicos de foguetes.

O tungstênio pode suportar com segurança temperaturas operacionais de 3.500-4.500°F—mais quentes do que qualquer outro metal. Seu ponto de fusão surpreendentemente alto e faixa de temperatura de serviço geralmente o tornam a única opção viável para temperaturas de aplicação nessa faixa.

Propriedades de metais especiais de alta temperatura


A tabela abaixo resume os metais especiais de alta temperatura discutidos acima, suas temperaturas máximas de serviço recomendadas e seus pontos de fusão.
Material Temperatura máxima de serviço (°F) Ponto de fusão (°F)
Invar 36 600-800 2.600
CP Titânio 600 3.000
Liga de titânio 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
Molibdênio 3.200 4.750
Tungstênio 3.500-4.500 6.200

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