Definición de metales especiales de alta temperatura

A medida que aumenta la temperatura de los metales, su fuerza y ​​resistencia a la oxidación tienden a disminuir. Para funcionar con eficacia a altas temperaturas, los metales deben ser capaces de conservar su resistencia, su resistencia a la corrosión y a la fluencia, y otras propiedades físicas y mecánicas, pero solo determinados tipos de metales pueden lograrlo. Muchos de estos metales especiales de alta temperatura, como Hastelloy e Inconel, son superaleaciones patentadas de níquel y otros elementos.

Afortunadamente, al seleccionar un metal o aleación para una aplicación de temperatura extremadamente alta, tiene una variedad de opciones. Aquí hay un desglose de algunos de los metales y aleaciones especiales de alta temperatura más útiles para aplicaciones de temperatura extrema.

Metales especiales de temperatura media a alta

El metal especial de alta temperatura que elija depende de qué tan caliente esté la aplicación. Algunos aceros inoxidables con bajo contenido de carbono, como el 304L, se pueden usar a temperaturas de hasta aproximadamente 1400 °F. Sin embargo, la fuerza y ​​la resistencia a la oxidación del acero comienzan a disminuir rápidamente a altas temperaturas.

Invar es una aleación de hierro y níquel conocida por su capacidad para resistir la expansión térmica en un rango de temperaturas. Invar 36, por ejemplo, mantiene dimensiones casi constantes hasta aproximadamente 600 °F. Si bien puede soportar altas temperaturas, comienza a perder sus propiedades útiles más allá de ese rango, por lo que no es un verdadero metal especial para altas temperaturas.

Monel es otra aleación especial con una resistencia a la temperatura decente. Monel 400 se puede usar a temperaturas de hasta 900 °F, lo que lo hace adecuado para muchas aplicaciones de temperatura moderadamente alta, especialmente aquellas con condiciones severas que requieren alta resistencia a la corrosión, como los componentes de refinería.

¿Qué pasa con el titanio? El titanio y sus aleaciones también son excelentes metales especiales de temperatura media a alta con una temperatura de servicio máxima de alrededor de 900 °F. Las aleaciones de titanio se usan comúnmente en aviones, misiles y cohetes donde la resistencia al calor es vital.

Verdaderos metales especiales de alta temperatura

Invar, Monel, titanio e incluso el acero inoxidable pueden ser excelentes opciones para muchas aplicaciones de temperatura moderadamente alta, pero cuando los requisitos de temperatura son más altos, se necesitan verdaderos metales especiales de alta temperatura. Afortunadamente, existen varias opciones para metales y aleaciones con temperaturas de servicio extremadamente altas.

A continuación, veremos cuatro de los metales y aleaciones más resistentes al calor del mundo:Inconel, Hastelloy, molibdeno y tungsteno.

Inconel

Inconel es una marca registrada de Special Metals Corporation para una serie de metales especiales de alta temperatura a base de níquel. Algunas aleaciones de Inconel pueden mantener su resistencia a temperaturas de hasta 2000 °F.

Inconel tiene una excelente resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación y propiedades mecánicas a temperaturas extremadamente bajas y altas. Estas propiedades hacen que Inconel sea útil para muchos componentes en las industrias de procesamiento de energía y químicos.

Hastelloy

Hastelloy es una marca registrada de Haynes International para una serie de superaleaciones resistentes al calor con excelente resistencia a la corrosión y oxidación a altas temperaturas. La adición de molibdeno como elemento de aleación mejora su rendimiento a alta temperatura y le otorga una formabilidad y soldabilidad excelentes. Algunas aleaciones de Hastelloy tienen temperaturas máximas de servicio de hasta 2200 °F.

Molibdeno

El molibdeno es un metal abundante y rentable con una resistencia y estabilidad excepcionales a temperaturas extremadamente altas. Se usa más comúnmente como elemento de aleación en acero, hierro fundido y superaleaciones para mejorar su resistencia, conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, el desgaste y el calor. El molibdeno se usa a menudo en la industria militar y de defensa.

Tungsteno

El tungsteno es un elemento metálico increíblemente duro, denso y resistente al calor. Su punto de fusión de 6,200°F es el más alto de cualquier elemento libre. Al igual que el molibdeno, el tungsteno se usa a menudo como elemento de aleación para fabricar metales especiales extremadamente duros y de alta temperatura, como acero de alta velocidad y Hastelloy. El bajo coeficiente de expansión térmica y el alto punto de fusión del tungsteno lo hacen ideal para aplicaciones como filamentos de luz eléctrica, componentes de hornos y toberas de cohetes.

El tungsteno puede soportar con seguridad temperaturas de funcionamiento de 3500 a 4500 °F, más caliente que cualquier otro metal. Su sorprendentemente alto punto de fusión y rango de temperatura de servicio a menudo lo convierten en la única opción factible para temperaturas de aplicación en este rango.

Propiedades de los metales especiales de alta temperatura

La siguiente tabla resume los metales especiales de alta temperatura discutidos anteriormente, sus temperaturas de servicio máximas recomendadas y sus puntos de fusión.

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