Hastelloy N®, UNS N10003, NiMo17Cr17 - liga de níquel resistente a sais fundidos

Hastelloy N, UNS N10003, NiMo17Cr17 - liga de níquel resistente a sais fundidos de acordo com a norma ASTM B573/B434

Hastelloy N, N10003 – descrição

Hastelloy N (UNS N10003) é um material resistente à corrosão de Ni-Mo-Cr com excelente resistência a sais de fluoreto quentes na faixa de temperatura de 705-870 °C. Também tem boa resistência ao envelhecimento e à fragilização e boa fabricabilidade.

O Hastelloy N foi inventado nos Laboratórios Oak Ridge especificamente para conter combustível para reatores de sal fundido. Foi projetado para um ciclo de vida de 30 anos e foi realmente colocado em uso nos anos de 1964-1969, quando o primeiro protótipo de reator de sal fundido estava em operação. O Hastelloy N é até hoje a liga com melhor desempenho nesse ambiente e, com a tecnologia MSR novamente em alta, a liga também está a ganhar popularidade. Pode ler mais neste artigo.

Aplicações

Desenvolvido especialmente para o serviço de circuito primário em reatores de sal fundido. Também pode ser usado em ambientes com halogenetos fundidos de zircónio, berílio, lítio, sódio, potássio, tório ou urânio.

Propriedades físicas e de tração

Propriedades físicas à temperatura ambiente:

• Densidade: 8,86 g/cm³
• Temperatura de liquidez: 1300 °C
• Temperatura de solidificação: 1400 °C

Coeficiente de expansão térmica a alta temperatura, de 20 °C a:

• 200 °C: 12,3 μm/m⋅K
• 400 °C: 13,0 μm/m⋅K
• 600 °C: 13,4 μm/m⋅K
• 700 °C: 13,8 μm/m⋅K
• 800 °C: 14,5 μm/m⋅K
• 900 °C: 14,9 μm/m⋅K

Condutividade térmica:

• 200 °C: 13,1 W/m · K
• 300 °C: 14,4 W/m · K
• 400 °C: 16,5 W/m · K
• 500 °C: 18,0 W/m · K
• 600 °C: 20,3 W/m · K
• 700 °C: 23,6 W/m · K

Resistividade elétrica:

• 20 °C: 1,205 μΩ·m
• 705 °C: 1,26 μΩ·m
• 815 °C: 1,241 μΩ·m

Módulo de Young:

• 20 °C: 219 GPa
• 200 °C: 204 GPa
• 400 °C: 192 GPa
• 600 °C: 181 GPa
• 700 °C: 171 GPa
• 800 °C: 163 GPa
• 900 °C: 151 GPa
• 1000 °C: 136 GPa

Capacidade térmica específica:

• 100 °C: 219 J/kg⋅K
• 200 °C: 204 J/kg⋅K
• 300 °C: 192 J/kg⋅K
• 400 °C: 181 J/kg⋅K
• 480 °C: 171 J/kg⋅K
• 540 °C: 163 J/kg⋅K
• 570 °C: 151 J/kg⋅K
• 590 °C: 136 J/kg⋅K
• 620 °C: 181 J/kg⋅K
• 660 °C: 171 J/kg⋅K
• 680 °C: 163 J/kg⋅K
• 700 °C: 151 J/kg⋅K

Estabilidade térmica - dureza à temperatura ambiente após envelhecimento em alta temperatura:

• como recozido: 96 HRB
• 815 °C, 4h: 92 HRB
• 815 °C, 8h: 97 HRB
• 815 °C, 16h: 96 HRB
• 815 °C, 32h: 97 HRB
• 815 °C, 64h: 99 HRB
• 815 °C, 128h: 96 HRB

Propriedades de tração quando tratado termicamente (1177 °C):

• 20 °C:
  • Limite de escoamento: 314 MPa
  • Resistência à tração: 794 MPa
  • Alongamento: 50,7 %
• 600 °C:
  • Limite de escoamento: 227 MPa
  • Resistência à tração: 599 MPa
  • Alongamento: 45,3 %
• 700 °C:
  • Limite de escoamento: 218 MPa
  • Resistência à tração: 480 MPa
  • Alongamento: 30 %
• 815 °C:
  • Limite de escoamento: 203 MPa
  • Resistência à tração: 385 MPa
  • Alongamento: 24,3 %
• 925 °C:
  • Limite de escoamento: 179 MPa
  • Resistência à tração: 234 MPa
  • Alongamento: 30 %

Propriedades de tração quando envelhecido (128 h, 815 °C):

• Limite de escoamento: 340 MPa
• Resistência à tração: 796 MPa
• Alongamento: 46,8 %

Propriedades de tração quando tratado termicamente e soldado:

• 20 °C:
  • Resistência à tração: 800 MPa
  • Alongamento: 37,5 %
• 650 °C:
  • Resistência à tração: 493 MPa
  • Alongamento: 17 %
• 700 °C:
  • Resistência à tração: 438 MPa
  • Alongamento: 10,5 %
• 815 °C:
  • Resistência à tração: 359 MPa
  • Alongamento: 8,5 %

Dados médios de tensão de ruptura:

• 590 °C, 552 MPa
  • Vida útil: 0,4 h
  • Alongamento: 44 %
  • Redução da área: 31,6 %
• 590 °C, 414 MPa
  • Vida útil: 38,9 h
  • Alongamento: 21 %
  • Redução da área: 19,4 %
• 590 °C, 379 MPa
  • Vida útil: 87,7 h
  • Alongamento: 17,4 %
  • Redução da área: 16,9 %
• 705 °C, 241 MPa
  • Vida útil: 18,6 h
  • Alongamento: 11,8 %
  • Redução da área: 11,0 %
• 705 °C, 172 MPa
  • Vida útil: 129,6 h
  • Alongamento: 26,5 %
  • Redução da área: 10,3 %
• 705 °C, 138 MPa
  • Vida útil: 338,6 h
  • Alongamento: 12,6 %
  • Redução da área: 9,0 %
• 815 °C, 103 MPa
  • Vida útil: 19,0 h
  • Alongamento: 15,4 %
  • Redução da área: 9,6 %
• 815 °C, 69 MPa
  • Vida útil: 78,6 h
  • Alongamento: 13,8 %
  • Redução da área: 9,5 %
• 815 °C, 55 MPa
  • Vida útil: 172,2 h
  • Alongamento: 18,4 %
  • Redução da área: 10,1 %
• 925 °C, 41 MPa
  • Vida útil: 24,3 h
  • Alongamento: 21,0 %
  • Redução da área: 21,4 %
• 925 °C, 28 MPa
  • Vida útil: 75,5 h
  • Alongamento: 19,3 %
  • Redução da área: 11,5 %
• 925 °C, 21 MPa
  • Vida útil: 219,6 h
  • Alongamento: 28,0 %
  • Redução da área: 11,5 %

Resistência à corrosão

Boa resistência à oxidação e carburação, bem como ao envelhecimento e fragilização. Resistência excepcional a sais de fluoreto quentes, com operação contínua nesse ambiente possível até 980 °C. No sal combustível do reator de sal fundido (LiF-BeF₂) a 700 °C, a taxa de corrosão é inferior a 0,025 mm/ano. No sal refrigerante MSR (NaBF₄-NaF) a 607 °C, a taxa de corrosão é de cerca de 0,015 mm/ano.

Tratamento térmico, trabalho e usinagem

Parâmetros padrão recomendados para trabalho e tratamento térmico:

• Conformação a quente: 1177-870 °C
• Tratamento de solução: 1160-1190 °C, 8 min °C

Boa soldabilidade por meios manuais e automáticos. Use fio de soldagem ERNiMo-2.