Quale metallo è adatto alle parti meccaniche che lavorano ad alta temperatura?

Produrre il giusto tipo di materiale per i lavori meccanici in diversi settori industriali richiede procedure specifiche. Alcuni devono essere sottoposti a stampaggio ad alta pressione, mentre altri richiedono la fusione ad alte temperature per ottenere il prodotto desiderato. È possibile trovare alcune di queste proprietà in uno o più metalli. Le leghe presentano una maggiore resistenza al calore e sono ampiamente utilizzate nella produzione di parti meccaniche.

Se siete alla ricerca di metalli adatti a parti meccaniche che lavorano ad alta temperatura, ecco tutte le informazioni di cui avete bisogno:

Metalli utilizzati nella produzione di parti meccaniche funzionanti ad alta temperatura

La produzione di alcuni componenti meccanici richiede metalli in grado di sopportare temperature elevate, considerati i processi in cui sono coinvolti. Mentre il rame, il ferro e l'acciaio inossidabile sono comunemente utilizzati nella produzione di parti meccaniche, i seguenti metalli sono adatti alle alte temperature:

• Nichel
• Acciaio
• Cromo
• Titanio
• Tantalio
• Niobio
• Molibdeno
• Tungsteno

Nichel

Il nichel viene utilizzato nell'acciaio inossidabile e in altre leghe per renderle più resistenti nella produzione di parti meccaniche. L'esposizione a temperature estreme richiede un materiale in grado di resistere al calore e alla forza. Le leghe di nichel sono solitamente utilizzate nella produzione di turbine a gas, parti di aerei e altre applicazioni nel settore aeronautico e aerospaziale. L'utilizzo del nichel nella produzione di questi materiali è dovuto alla sua resistenza alla trazione e alla corrosione.

Acciaio

L'acciaio inox è uno dei metalli più utilizzati nell'industria aerospaziale per le sue proprietà di resistenza al calore e alla corrosione. È composto da ferro e cromo insieme ad altri metalli come nichel e molibdeno con diversi tipi di spessore. L'acciaio è facile da mantenere e mantiene la sua forza e duttilità alle alte temperature. Viene utilizzato anche nella produzione di caldaie, turbine a vapore e sistemi di tubazioni.

Cromo

Il cromo è un altro agente di lega utilizzato nel titanio e nell'acciaio inossidabile per migliorarne la resistenza. Il cromo viene solitamente abbinato ad altre leghe per creare metalli più potenti utilizzati in diversi settori industriali. Possiede proprietà come la fragilità, la durezza e la resistenza alla corrosione e viene utilizzato nella placcatura. Altre applicazioni includono l'industria automobilistica e quella delle costruzioni. Il cromo è utilizzato in combinazione con il molibdeno, chiamato Croalloy, Chrome e CrMo, ecc.

Titanio

Il titanio e le leghe di titanio sono utilizzati per produrre parti meccaniche che lavorano ad alta temperatura, in quanto sono in grado di sopportare temperature elevate. Il titanio possiede il più alto rapporto resistenza/peso tra i metalli e viene impiegato prontamente nella produzione di parti meccaniche nell'industria militare, aerospaziale e navale. L'elevata resistenza alla fatica, alle alte temperature e alla corrosione lo rendono adatto ai sistemi idraulici, ai carrelli di atterraggio e alle attrezzature marine. Il titanio può resistere fino a 600 gradi di temperatura e non è influenzato dal calore e dagli agenti chimici. Inoltre, ha una buona fabbricabilità e saldabilità.

Tantalio

Il tantalio è un metallo refrattario ampiamente utilizzato nella produzione di apparecchiature per la sua capacità di sopportare alte temperature. Viene combinato con altri metalli per produrre superleghe utilizzate negli impianti di lavorazione chimica e nei reattori nucleari. La pellicola ossidata sulla superficie del tantalio lo rende resistente alla corrosione, rendendolo adatto nei processi di produzione di apparecchiature sensibili al calore, come resistenze ad alta potenza e condensatori elettrolitici. Data la sua resistenza, viene utilizzato anche nella produzione di motori aeronautici.

Niobio

Il niobio è un metallo duttile utilizzato per produrre leghe di acciaio, talvolta combinato con il tungsteno. È meno denso di altri metalli e viene utilizzato per migliorare le proprietà di resistenza al calore dell'acciaio grazie alla sua duttilità. Il niobio, noto anche come colombio, è utilizzato anche nella produzione di apparecchiature chirurgiche per la sua leggerezza e affidabilità e per le sue applicazioni nei motori a reazione e nelle turbine degli aerei.

Molibdeno

Molibdeno è un metallo rifrangente a basso costo rispetto ad altri e possiede un elevato grado di stabilità e forza, che aumenta la resistenza al calore e la resilienza delle leghe. Oltre a migliorare la forza, aumenta anche la resistenza al calore, la tenacità e la temprabilità del metallo. Le proprietà del molibdeno, come la duttilità e la morbidezza, lo rendono la scelta giusta per i macchinari speciali e l'industria militare, in quanto contribuisce a migliorare la durezza.

Tungsteno

Il tungsteno è un metallo di colore bianco-argento, molto utile in lega con altri metalli. Possiede il più alto punto di fusione e la più alta resistenza alla trazione (1650°C). Quando non è combinato con altri materiali, è più fragile del vetro. Tuttavia, viene utilizzato per la produzione di apparecchiature ad alta resistenza per sopportare temperature estreme quando è in lega e ha la più bassa pressione di vapore e il più basso coefficiente di espansione termica. Il tungsteno non si espande molto in caso di interazione con il calore e viene utilizzato in parti di navi a razzo, riscaldatori di cabine di aerei, rivestimenti di combustione, ecc.

Fattori che influenzano la resistenza al calore dei metalli

Ogni metallo ha proprietà specifiche quando viene combinato per formare leghe. Quando si sceglie una lega per la produzione ad alte temperature, occorre verificare le caratteristiche ricercate. Tuttavia, quando si sceglie un materiale resistente al calore per le parti meccaniche, bisogna tenere conto di altre proprietà come la duttilità e la resistenza. Altre proprietà da ricercare nella scelta di una lega metallica sono:

• Resistenza all'ossidazione
• Resistenza alla corrosione
• Stabilità metallurgica del metallo
• Le proprietà meccaniche della lega ad una specifica temperatura

Domande frequenti

La composizione della lega cambia con la temperatura?

Il modulo di elasticità ha una maggiore stabilità rispetto all'elasticità ad alta temperatura e diminuisce la resistenza allo snervamento e alla trazione ad alte temperature.

Quali materiali sono considerati ad alta temperatura?

Le leghe che possono resistere a temperature di 500°C e oltre sono chiamate leghe per alte temperature. Sono solitamente utilizzate nella produzione di apparecchiature e parti che devono sopportare temperature estreme.

Quali sono le leghe altamente resistenti al calore più comunemente utilizzate?

Le leghe resistenti al calore più comunemente utilizzate comprendono nichel, cromo e ferro, mentre quelle a base di nichel, cromo e cobalto sono meno diffuse.

Perché le leghe di Ti sono preferite per le applicazioni ad alta temperatura?

Il titanio possiede un elevato rapporto resistenza/densità, che lo rende una lega adatta alla produzione di motori aeronautici e ad altre applicazioni ad alta temperatura.

Parole finali

Quando si cercano parti meccaniche che funzionano ad alta temperatura, bisogna considerare le leghe in grado di resistere alle alte temperature e di rendere altri metalli resistenti alle alte temperature. Cercate altre proprietà come la duttilità e la resistenza alla trazione. Tutte queste proprietà, combinate con la resistenza alla corrosione, determinano la giusta scelta del metallo di cui avete bisogno.