निकेल मैट्रिक्स में सल्फर की घुलनशीलता बेहद कम होती है और यह मिश्रधातु तत्वों (जैसे Ni, Fe, Cr) के साथ प्रतिक्रिया करके बनता हैकम {{0}पिघलना{{1}बिंदु सल्फाइड(जैसे, Ni₃S₂, CrS, FeS)। इन सल्फाइडों का गलनांक आम तौर पर 600-900 डिग्री के बीच होता है, जो निकल आधारित मिश्र धातुओं (1000-1200 डिग्री) के गर्म कार्य तापमान से बहुत कम है।
गर्म प्रसंस्करण (उदाहरण के लिए, फोर्जिंग, रोलिंग, एक्सट्रूज़न) के दौरान, ये सल्फाइड पहले पिघलेंगे, जिससे अनाज की सीमाओं के साथ एक तरल फिल्म बनेगी। यह फिल्म अनाजों के बीच बंधन बल को कमजोर कर देती है, जिससेअंतर-दानेदार दरारजब मिश्र धातु बाहरी तनाव के अधीन होती है। इस घटना को कहा जाता हैगरम भंगुरता, जो मिश्र धातु की गर्म कार्यशील प्लास्टिसिटी को गंभीर रूप से कम कर देता है और दरारें और विभाजन जैसे प्रसंस्करण दोषों का कारण बनता है।
जब सल्फर सामग्री सीमा से अधिक हो जाती है, तो बारीक सल्फाइड कण अनाज की सीमाओं के साथ या मैट्रिक्स के भीतर अवक्षेपित हो जाएंगे। ये कण तनाव एकाग्रता स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। जब मिश्र धातु को प्रभाव या कम तापमान लोडिंग के अधीन किया जाता है, तो माइक्रोक्रैक शुरू होने और सल्फाइड कणों के आसपास फैलने का खतरा होता है, जिसके परिणामस्वरूप मिश्र धातु में तेज गिरावट आती है।चार्पी प्रभाव कठोरताऔरअस्थिभंग बेरहमी.
कम तापमान या क्रायोजेनिक वातावरण (उदाहरण के लिए, तरलीकृत प्राकृतिक गैस उपकरण) में उपयोग किए जाने वाले निकेल-आधारित मिश्र धातुओं के लिए, सल्फर सामग्री में वृद्धि से भंगुर फ्रैक्चर का खतरा काफी बढ़ जाएगा।
सल्फाइड निकल मैट्रिक्स के साथ विद्युत रासायनिक रूप से विषम हैं। संक्षारक मीडिया (जैसे क्लोराइड युक्त घोल, अम्लीय वातावरण) में, सल्फाइड कणों और मैट्रिक्स के बीच एक गैल्वेनिक सेल बनता है। सल्फाइड एनोड के रूप में कार्य करते हैं और प्राथमिकता से संक्षारण करते हैं, जिससे पिटिंग संक्षारण का निर्माण होता है।
इसके अलावा, अनाज की सीमाओं पर सल्फाइड की वर्षा मिश्र धातु की सतह पर निष्क्रिय फिल्म (Cr₂O₃) की निरंतरता को नष्ट कर देगी, जिससे मिश्र धातु के इंटरग्रेन्युलर संक्षारण और तनाव संक्षारण क्रैकिंग (SCC) के प्रतिरोध में कमी आएगी। यह प्रभाव विशेष रूप से उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले जल वातावरण (उदाहरण के लिए, परमाणु रिएक्टर शीतलक प्रणाली) में स्पष्ट है।
फॉस्फोरस एक विशिष्ट हैअनाज सीमा पृथक्करण तत्व. यहां तक कि ट्रेस स्तर पर भी, यह मैट्रिक्स में समान रूप से घुलने के बजाय, जमने या गर्मी उपचार के दौरान निकल आधारित मिश्र धातुओं की अनाज सीमाओं पर अलग हो जाता है।
अनाज की सीमाओं पर फास्फोरस का पृथक्करण अनाज सीमा परमाणुओं के सामंजस्य को कम कर देता है, जिससे अनाज की सीमाएं मिश्र धातु की कमजोर कड़ी बन जाती हैं। कमरे के तापमान या कम तापमान पर, जब मिश्र धातु को तन्य या झुकने वाले तनाव के अधीन किया जाता है, तो दरारें शुरू होने और फॉस्फोरस के अलग-अलग अनाज की सीमाओं के साथ फैलने की संभावना होती है, जिसके परिणामस्वरूपअंतरग्रहीय भंगुर फ्रैक्चर. इस घटना को कहा जाता हैठंडी भंगुरता, जिससे मिश्रधातु के बढ़ाव और क्षेत्रफल में उल्लेखनीय कमी आती है।
निकल आधारित मिश्र धातुओं की वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, फॉस्फोरस वेल्ड धातु की अनाज सीमाओं पर अलग हो जाएगा और तेजी से ठंडा होने के कारण गर्मी प्रभावित क्षेत्र (HAZ) हो जाएगा। अलग किया गया फॉस्फोरस वेल्ड जोड़ की ग्रेन सीमा शक्ति को कम कर देता है और संवेदनशीलता को बढ़ा देता हैवेल्ड जमने की दरारेंऔरद्रवीकरण दरारें.
महत्वपूर्ण उपकरणों (जैसे, रासायनिक रिएक्टर, परमाणु भाप जनरेटर) में उपयोग किए जाने वाले निकल आधारित मिश्र धातु वेल्ड के लिए, फॉस्फोरस प्रेरित वेल्ड दरारें उपकरण की सेवा जीवन और सुरक्षा को गंभीर रूप से कम कर सकती हैं, यहां तक कि भयावह दुर्घटनाओं का कारण भी बन सकती हैं।
उच्च तापमान वाले वातावरण (उदाहरण के लिए, एयरो इंजन टरबाइन ब्लेड, औद्योगिक भट्ठी घटकों) में उपयोग किए जाने वाले निकेल-आधारित मिश्र धातुओं के लिए, अनाज की सीमाओं पर फॉस्फोरस पृथक्करण में तेजी आएगी।अनाज की सीमा खिसकनालंबे समय तक उच्च तापमान वाले तनाव के तहत। यह मिश्र धातु के रेंगने वाले विरूपण को तेज करता है और रेंगने वाले टूटने के जीवन को छोटा करता है।
इसके अलावा, फास्फोरस अनाज सीमा कार्बाइड के विकास को बढ़ावा दे सकता है, अनाज की सीमाओं पर कार्बाइड के पिनिंग प्रभाव को नष्ट कर सकता है और मिश्र धातु के उच्च तापमान संरचनात्मक स्थिरता को और कम कर सकता है।
औद्योगिक उत्पादन में, निकल आधारित मिश्रधातुओं में सल्फर और फास्फोरस की सामग्री को अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार सख्ती से नियंत्रित किया जाता है:
सामान्य संक्षारण प्रतिरोधी {{0}निकेल-आधारित मिश्रधातुओं (उदाहरण के लिए, हास्टेलॉय सी276, इनकोनेल 625) के लिए, एस और पी सामग्री आमतौर पर सीमित होती है0.01% से कम या उसके बराबर.
एयरोस्पेस, परमाणु ऊर्जा और अन्य क्षेत्रों (उदाहरण के लिए, इंकोनेल 718, वास्पलोय) में उपयोग किए जाने वाले उच्च प्रदर्शन वाले निकल आधारित मिश्र धातुओं के लिए एस और पी सामग्री की आवश्यकता होती है0.005% से कम या उसके बराबरअत्यधिक यांत्रिक गुणों और सेवा सुरक्षा को सुनिश्चित करने के लिए।
सल्फर और फॉस्फोरस अशुद्धियों का सख्त नियंत्रण निकल आधारित मिश्र धातुओं के गलाने और प्रसंस्करण में एक महत्वपूर्ण कड़ी है, जो सीधे यह निर्धारित करता है कि मिश्र धातु महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है या नहीं।
