A temperature più elevate, la maggior parte dei processi chimici accelera e l'efficienza della generazione di energia aumenta. Ma il materiale può resistere alle alte temperature? In pratica, le temperature più elevate in molti processi sono limitate dall'idoneità del materiale. Il nichel può risolvere il problema.
Quando si selezionano materiali per applicazioni ad alta temperatura, le 4 proprietà più importanti sono la resistenza, la stabilità sostenuta, la risposta ambientale limitata e la praticità della produzione di apparecchiature.
All'aumentare della temperatura, la resistenza del metallo diminuisce. A temperature più elevate, molti tipi di acciaio hanno una resistenza superiore all'acciaio inossidabile della serie 300. L'acciaio inossidabile ha prestazioni migliori rispetto alla maggior parte di essi a 540 C. Tuttavia, le leghe contenenti nichel si comportano bene a temperature superiori a 650 C. Tuttavia, la forza di scorrimento o la resistenza alla frattura da scorrimento diventa la proprietà più importante a temperature superiori a 540 C.
Le proprietà metallurgiche cambiano nel tempo ad alte temperature. La cosa più interessante è quando il metallo forma una fase dura e fragile quando il materiale diventa fragile come il vetro. Il nichel rallenta la formazione di queste fasi, mentre le leghe di nichel-cromo-ferro contenenti almeno il 33% di Ni non sono interessate.
I metalli reagiscono con l'ambiente a temperature molto elevate. Si ossida nell'aria. Le leghe con cromo e alluminio forniscono una protezione aggiuntiva. La riduzione degli ambienti contenenti monossido di carbonio, Ni e silicio aiuta a ridurre la carbonizzazione. Nuove leghe che si adattano agli ambienti più esigenti vengono sviluppate e testate quando si verifica una rapida carbonizzazione (chiamata polvere metallica) e tutte queste leghe hanno un alto livello di Ni. Infine, è necessario produrre attrezzature correlate, che coinvolgono la sagomatura e la saldatura dei metalli, in cui l'acciaio inossidabile contenente nichel e la lega Ni funzionano in modo eccellente.
Il tubo convertitore è realizzato in lega di nichel fuso, può essere utilizzato per centinaia di migliaia di ore in un ambiente carbonizzato a 800-1000 gradi C. Possono essere utilizzati con vapore e idrocarburi per generare idrogeno.
Il tubo di radiazione riscalda indirettamente il forno. Varie leghe di nichel sono state utilizzate con temperature fino a 1150 C, mentre i metalli possono tollerare temperature fino a 1200 C.
Il cestello per il trattamento termico fissa le parti del forno di trattamento termico. La lega contenente nichel selezionata dipende dal fatto che l'atmosfera sia ossidativa o riducente. Generalmente operano in modo più stabile.
