En el mundo de la ingeniería avanzada, pocos materiales ofrecen la versatilidad y resistencia del níquel. Sin embargo, para los responsables de compras y los ingenieros, el reto no consiste solo en saber que el níquel es resistente, sino en distinguir entre los distintos tipos de níquel. tipos de aleaciones de níquel disponibles en el mercado.
Desde las profundidades heladas del océano hasta el calor abrasador de una turbina a reacción, seleccionar el grado de aleación correcto es fundamental para evitar fallos catastróficos. Esta guía desglosa las principales clasificaciones de las aleaciones de níquel, examinando sus composiciones químicas y sus funciones industriales específicas.
1. Níquel forjado (comercialmente puro)
Antes de sumergirse en mezclas complejas, es esencial comprender el níquel comercialmente puro (que suele contener al menos 99% de níquel).
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Grados clave: Níquel 200, Níquel 201.
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Por qué utilizarlo: Estas calidades ofrecen una resistencia excepcional a los productos químicos reductores, en particular a los álcalis cáusticos. Mantienen una elevada ductilidad y conductividad térmica.
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Aplicaciones comunes: Producción de fibras sintéticas, equipos de procesamiento de alimentos y piezas estructurales en las que se requieren propiedades magnéticas (magnetostricción).
2. Aleaciones de níquel-cobre (Ni-Cu)
Cuando los ingenieros buscan tipos de aleaciones de níquel adecuada para entornos marinos, la familia Ni-Cu -más conocida como Monel-suele ser la primera opción.
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Grados clave: Monel 400, Monel K-500.
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Rendimiento: Al añadir cobre al níquel, la aleación adquiere una resistencia superior al agua salada y al ácido fluorhídrico. El Monel K-500 añade aluminio y titanio para el endurecimiento por envejecimiento, duplicando la resistencia a la tracción del Monel 400 estándar.
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Aplicaciones comunes: Ejes de hélices marinas, ejes de bombas y torres de destilación de petróleo crudo.
3. Aleaciones de níquel-cromo (Ni-Cr)
Esta categoría representa los caballos de batalla de la resistencia a altas temperaturas. La adición de cromo crea una capa protectora de óxido que hace que estas aleaciones sean impermeables a la oxidación y a la corrosión a altas temperaturas.
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Grados clave: Serie Inconel 600 (por ejemplo, Inconel 600, 601).
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Rendimiento: Estas aleaciones mantienen la integridad estructural a temperaturas superiores a 1000°C (1832°F). Están diseñadas para resistir la carburización y el agrietamiento por corrosión bajo tensión por iones cloruro.
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Aplicaciones comunes: Componentes de hornos, tubos de intercambiadores de calor y equipos de procesamiento químico.
4. Aleaciones de níquel-hierro-cromo (Ni-Fe-Cr)
Estos materiales, que a menudo tienden un puente entre los aceros inoxidables y las superaleaciones con base de níquel, están diseñados para ofrecer propiedades de expansión específicas y una resistencia a la corrosión rentable.
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Grados clave: Incoloy 800, 800HT, 825.
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Rendimiento: El contenido controlado de hierro hace que estas aleaciones sean más económicas sin dejar de ofrecer una excelente resistencia a la oxidación y la carburación.
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Aplicaciones comunes: Tubos de craqueo petroquímico, revestimiento de resistencias eléctricas e ingeniería nuclear.
5. Aleaciones de níquel-molibdeno (Ni-Mo)
Entre los diferentes tipos de aleaciones de níquel, la familia Ni-Mo está altamente especializada para entornos reductores.
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Grados clave: Hastelloy B-2, Hastelloy B-3.
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Rendimiento: Están diseñados específicamente para sobrevivir en ácido clorhídrico a todas las concentraciones y temperaturas. Sin embargo, no suelen funcionar bien en entornos oxidantes.
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Aplicaciones comunes: Bombas y válvulas que manipulan ácido clorhídrico puro o pesticidas.
6. Superaleaciones a base de níquel (endurecidas por precipitación)
Es la cumbre de la metalurgia del níquel. “Las superaleaciones son fórmulas complejas que suelen combinar níquel, cromo, cobalto y molibdeno para lograr una resistencia excepcional a la rotura por fluencia.
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Grados clave: Inconel 718, Waspaloy, Hastelloy X.
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Rendimiento: Estas aleaciones se definen por su capacidad para soportar esfuerzos mecánicos extremos a temperaturas muy elevadas sin deformarse (fluencia). En concreto, el Inconel 718 es una aleación endurecible por precipitación que domina la industria aeroespacial.
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Aplicaciones comunes: Palas de turbinas de gas, motores de cohetes y reactores nucleares.
7. Aleaciones de expansión controlada
A veces, el objetivo no es la solidez o la resistencia al calor, sino la estabilidad dimensional.
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Grados clave: Invar (Ni-Fe 36), Kovar.
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Rendimiento: Invar tiene un coeficiente de expansión térmica (CTE) excepcionalmente bajo, lo que significa que no cambia de tamaño significativamente cuando se calienta.
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Aplicaciones comunes: Instrumentos de precisión, membranas de contención de buques metaneros y máscaras de sombra OLED.
Selección de la aleación adecuada
Comprender los distintos tipos de aleaciones de níquel no es más que el primer paso. El proceso de selección debe equilibrar tres factores:
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Entorno de corrosión: ¿Es oxidante (necesita Cromo) o reductora (necesita Cobre/Molibdeno)?
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Temperatura: ¿Necesita resistencia a la fluencia por encima de 800 °C?
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Fabricación: ¿Con qué facilidad se puede soldar o mecanizar la aleación?
Al adaptar el grado específico a las limitaciones de la aplicación, los fabricantes pueden garantizar la longevidad y la seguridad en los sectores industriales más exigentes.
