Níquel e Superligas: Propriedades, Aplicações e Tipos

Níquel Puro

O níquel puro possui densidade de 8,9 g/cm³, ponto de fusão de 1453 ºC e estrutura cristalina CFC. É um metal dúctil e tenaz, utilizado principalmente para melhorar a resistência mecânica a altas temperaturas e a resistência à corrosão em uma ampla faixa de ligas ferrosas e não ferrosas. As ligas de níquel também podem apresentar estabilidade dimensional e resistência à fragilidade pelo enxofre, entre outras propriedades.

• Na condição recozida, é suficientemente dúctil para ser trabalhado a frio.
• Na condição encruada, apresenta dureza suficiente para garantir uma razoável resistência ao desgaste.
• Possui coloração branco-prateada e não pode ser laminado, polido ou forjado facilmente.

Aplicação do Níquel

• 65% do níquel é empregado na fabricação de aço inox austenítico (e, em menor escala, duplex e martensítico) e outros 12% em superligas de níquel.
• Os 23% restantes são empregados na produção de outras ligas metálicas, baterias recarregáveis, reações de catálise, cunhagem de moedas, revestimentos metálicos e fundição.

Classificação das Ligas de Níquel

As ligas de níquel classificam-se em: níquel puro, ligas binárias, ligas ternárias, ligas complexas e superligas. Além disso, podem ser reunidas em dois grupos:

• Ligas de níquel endurecidas pela formação de solução sólida;
• Ligas de níquel endurecidas pelo tratamento térmico de solubilização e precipitação.

O níquel e suas ligas podem ainda ser endurecidos por trabalho a frio.

Superligas: Definição

São ligas que apresentam propriedades superiores às ligas convencionais (aços carbono, aços ferramenta, aços inoxidáveis, etc.). As superligas mais conhecidas são à base de níquel, mas existem ligas à base de cobalto, ferro, entre outros.

Propriedades desejadas:

• Resistência mecânica (tração, torção, fadiga, impacto, fluência);
• Resistência à corrosão;
• Resistência à oxidação.

Devido às elevadas propriedades mecânicas, estas ligas dividem-se em duas classes:

• Ligas trabalhadas termo-mecanicamente (Wrought Alloys): Forjadas e laminadas, com ou sem tratamentos térmicos.
• Ligas não trabalhadas termo-mecanicamente: Fundição de precisão, monocristalinas e solidificação direcional.

Ligas Tratadas

• Nimonic 80: 80% Ni e 20% Cr, com adições de Ti e Al; endurecimento por precipitação da fase γ’ (Ni3(Al, Ti)).
• Monel: Liga de Ni-Cu.
• Inconel 600: Solução sólida em alta temperatura com adição de Ti e Al para endurecimento por precipitação.
• Inconel X-750: Elementos da Inconel 600 mais 1% de Nb.
• Waspalloy e M252: Caracterizam-se pela adição de Mo com duplo efeito de endurecimento (solução sólida e formação de carbetos). Utilizadas em turbinas.
• Hastelloy X: Usada como chapa endurecida por solução sólida para cilindros de combustão e revestimentos pós-queimadores.

Ligas Fundidas

O aumento da temperatura das turbinas era limitado pelas ligas trabalhadas nos anos 50, que apresentavam dificuldades no forjamento. Ligas com composição química que permitem maior resistência mecânica só podem ser fabricadas por fundição (usando cera perdida).

As ligas fundidas mais usadas são: 713C, Inconel 100, B1900, Udimet 500, René 77, René 80 e Inconel 738.