No mundo da engenharia avançada, poucos materiais oferecem a versatilidade e a resistência do níquel. No entanto, para os responsáveis pelas aquisições e engenheiros, o desafio não é apenas saber que o níquel é forte - é distinguir entre os vários tipos de ligas de níquel disponíveis no mercado.
Desde as profundezas geladas do oceano até ao calor abrasador de uma turbina a jato, a seleção do tipo de liga correto é fundamental para evitar falhas catastróficas. Este guia analisa as principais classificações das ligas de níquel, examinando as suas composições químicas e as suas funções industriais específicas.
1. Níquel forjado (comercialmente puro)
Antes de mergulhar em misturas complexas, é essencial compreender o níquel comercialmente puro (muitas vezes contendo pelo menos níquel 99%).
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Graus principais: Níquel 200, Níquel 201.
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Porquê utilizá-lo: Estas qualidades oferecem uma resistência excecional aos produtos químicos redutores, nomeadamente aos álcalis cáusticos. Mantêm uma elevada ductilidade e condutividade térmica.
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Aplicações comuns: Produção de fibras sintéticas, equipamento de processamento de alimentos e peças estruturais em que são necessárias propriedades magnéticas (magnetostricção).
2. Ligas de níquel-cobre (Ni-Cu)
Quando os engenheiros procuram tipos de ligas de níquel adequados para ambientes marinhos, a família Ni-Cu - mais conhecida como Monel-é normalmente a primeira escolha.
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Graus principais: Monel 400, Monel K-500.
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Desempenho: Ao adicionar cobre ao níquel, a liga ganha uma resistência superior à água salgada e ao ácido fluorídrico. O Monel K-500 adiciona alumínio e titânio para endurecimento por envelhecimento, duplicando a resistência à tração do Monel 400 padrão.
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Aplicações comuns: Eixos de hélices marítimas, eixos de bombas e torres de destilação de petróleo bruto.
3. Ligas de níquel-crómio (Ni-Cr)
Esta categoria representa os cavalos de batalha da resistência a altas temperaturas. A adição de crómio cria uma camada protetora de óxido, tornando estas ligas impermeáveis à oxidação e à corrosão a alta temperatura.
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Graus principais: Inconel série 600 (por exemplo, Inconel 600, 601).
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Desempenho: Estas ligas mantêm a integridade estrutural a temperaturas superiores a 1000°C (1832°F). São concebidas para resistir à carburação e à fissuração por corrosão sob tensão por iões cloreto.
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Aplicações comuns: Componentes de fornos, tubos de permutadores de calor e equipamento de processamento químico.
4. Ligas de níquel-ferro-crómio (Ni-Fe-Cr)
Muitas vezes fazendo a ponte entre os aços inoxidáveis e as superligas à base de níquel, estes materiais são concebidos para propriedades de expansão específicas e resistência à corrosão económica.
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Graus principais: Incoloy 800, 800HT, 825.
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Desempenho: O teor de ferro controlado torna estas ligas mais económicas, proporcionando simultaneamente uma excelente resistência à oxidação e à carburação.
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Aplicações comuns: Tubos de craqueamento petroquímico, revestimento de elementos de aquecimento elétrico e engenharia nuclear.
5. Ligas de níquel-molibdénio (Ni-Mo)
Entre as diferentes tipos de ligas de níquel, A família Ni-Mo é altamente especializada para ambientes redutores.
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Graus principais: Hastelloy B-2, Hastelloy B-3.
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Desempenho: Estes são especificamente concebidos para sobreviver em ácido clorídrico em todas as concentrações e temperaturas. No entanto, o seu desempenho é geralmente fraco em ambientes oxidantes.
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Aplicações comuns: Bombas e válvulas que manuseiam ácido clorídrico puro ou pesticidas.
6. Superligas à base de níquel (endurecidas por precipitação)
Este é o pináculo da metalurgia do níquel. As “superligas” são formulações complexas que combinam frequentemente níquel, crómio, cobalto e molibdénio para obter uma resistência excecional à rutura por fluência.
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Graus principais: Inconel 718, Waspaloy, Hastelloy X.
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Desempenho: Estas ligas são definidas pela sua capacidade de suportar tensões mecânicas extremas a temperaturas muito elevadas sem se deformarem (fluência). O Inconel 718, especificamente, é uma liga de endurecimento por precipitação que domina a indústria aeroespacial.
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Aplicações comuns: Lâminas de turbinas a gás, motores de foguetões e reactores nucleares.
7. Ligas de expansão controlada
Por vezes, o objetivo não é a força ou a resistência ao calor, mas sim a estabilidade dimensional.
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Graus principais: Invar (Ni-Fe 36), Kovar.
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Desempenho: O Invar tem um coeficiente de expansão térmica (CTE) excecionalmente baixo, o que significa que não muda significativamente de tamanho quando aquecido.
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Aplicações comuns: Instrumentos de precisão, membranas de contenção de navios-tanque de GNL e máscaras de sombra OLED.
Seleção da liga certa
Compreender as diferentes tipos de ligas de níquel é apenas o primeiro passo. O processo de seleção deve equilibrar três factores:
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Ambiente de corrosão: É oxidante (necessita de Crómio) ou redutor (necessita de Cobre/Molibdénio)?
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Temperatura: É necessária uma resistência à fluência superior a 800°C?
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Fabrico: Com que facilidade pode a liga ser soldada ou maquinada?
Ao fazer corresponder o grau específico às restrições da aplicação, os fabricantes podem garantir a longevidade e a segurança nos sectores industriais mais exigentes.
