Tornitura ad alta pressione

Tra le leghe resistenti al calore, le leghe a base di nichel sono le più utilizzate. Di conseguenza, si trovano spesso nei componenti rotanti del motore e delle turbina per generazione d’energia, nonché nelle apparecchiature petrolchimiche, di trasformazione dei prodotti alimentari, reattori nucleari e di controllo dell'inquinamento. Le leghe a base di nichel possono essere rinforzate con due metodi: attraverso il rafforzamento con soluzioni solide o mediante indurimento per precipitazione di composti intermetallici nella matrice fcc. Le leghe come INCONEL® 625 e Hastelloy® X sono rinforzate con soluzione solida. Queste leghe indurite possono ottenere un ulteriore rinforzo dalla precipitazione del carburo. Le leghe come INCONEL® 718, tuttavia, sono rinforzate per precipitazione. Una terza classe di superleghe a base di nichel, identificata MA-754, è rinforzata dalla dispersione di particelle inerti come l'ittria (Y2O3) e in alcuni casi con precipitazione γ´ (gamma prime) (MA-6000E). Le leghe a base di nichel sono disponibili come fusioni che in forme lavorate. Composizioni altamente legate, come Rene 95, Udimet 720 e IN100, sono prodotte dalla metallurgia delle polveri seguita dalla forgiatura. Per le leghe sopraindicate e per le leghe fuse (Rene 80 e Mar-M247), l'agente rinforzante è il precipitato γ´. Per INCONEL® 718, γ˝ (gamma double prime) è l'agente rinforzante primario. Le leghe che contengono niobio, titanio e alluminio, come INCONEL 725, sono rinforzate da precipitati γ e γ˝.

Le superleghe a base di cobalto possiedono una superiore resistenza alla corrosione oltre i 2000 °F (1093 °C) e trovano applicazione in sezioni di turbine a gas e parti del combustore che sono maggiormente sollecitate dal calore. Disponibili in fusioni o forme lavorate, le superleghe a base di cobalto sono caratterizzate da una soluzione solida rinforzata (da ferro, cromo e tungsteno), da una matrice austenitica (cubica centrata sulla faccia o ccc), in cui una piccola quantità di carburi (di titanio, tantalio, afnio e niobio) sono precipitati. Pertanto, si basano sui carburi, anziché sui precipitati γ´ per il rinforzo e presentano una migliore saldabilità e resistenza alla fatica termica rispetto alle leghe a base di nichel. Le fusioni, come Stellite 31, sono utilizzate nelle sezioni calde (pale e palette) delle turbine a gas. Le forme lavorate, come Haynes 25, sono prodotte come lamiera e sono spesso utilizzate nelle parti del combustore.

Le superleghe a base di ferro-nichel sono simili agli acciai inossidabili austenitici, ad eccezione dell'aggiunta dell'agente rinforzante γ´. Hanno la minor resistenza alla temperatura nelle 3 famiglie di superleghe e sono generalmente utilizzate nella realizzazione di dischi e pale delle turbine a gas. La maggior parte delle forme lavorate contiene alti livelli di cromo, che forniscono resistenza alla corrosione. Devono la loro resistenza alle alte temperature grazie all'indurimento della soluzione solida (indurimento prodotto da atomi di soluto disciolti nella matrice della lega) o all'indurimento per precipitazione (indurimento prodotto da particelle di precipitato). Le leghe come Haynes 556 e 19-9 DL sono una soluzione solida rinforzata con molibdeno, tungsteno, titanio e niobio. Le leghe come A286 e Incoloy 909 sono indurite per precipitazione. I precipitati più comuni sono γ´, (Ni3 [Al, Ti]) (ad es. A286) e γ˝, (Ni3Nb) (ad es. Incoloy 909). Un altro gruppo di leghe a base di ferro-nichel contiene un alto contenuto di carbonio ed è rafforzato da carburi, nitruri e rinforzo della soluzione solida. Un gruppo di leghe, basato su Fe-Ni-Co e rafforzato da γ´, combina elevata resistenza con un basso coefficiente di espansione termica (ad es. Incoloy 903, 907 e 909) e trova applicazione in alberi, anelli e involucri per gas turbine