Сярата има изключително ниска разтворимост в никеловата матрица и има тенденция да реагира с легиращи елементи (като Ni, Fe, Cr), за да образувасулфиди с ниска-точка на топене-(напр. Ni3S2, CrS, FeS). Точката на топене на тези сулфиди обикновено е между 600–900 градуса, което е много по-ниско от температурата на гореща работа на никел-сплавите (1000–1200 градуса).
По време на гореща обработка (напр. коване, валцуване, екструдиране) тези сулфиди първо ще се стопят, образувайки течен филм по границите на зърната. Този филм отслабва силата на свързване между зърната, което води домеждузърнесто напукванекогато сплавта е подложена на външно напрежение. Това явление се наричагореща чупливост, което сериозно намалява пластичността при гореща обработка на сплавта и причинява дефекти при обработката като пукнатини и разцепвания.
Когато съдържанието на сяра надхвърли границата, фините сулфидни частици ще се утаят по границите на зърната или в матрицата. Тези частици действат като източници на концентрация на напрежение. Когато сплавта е подложена на удар или ниско{2}}температурно натоварване, микропукнатините са склонни да се образуват и разпространяват около сулфидните частици, което води до рязък спад в сплавтаУдарна якост по Шарпииякост на счупване.
За никел-сплави, използвани при ниски-температури или криогенни среди (напр. оборудване за втечнен природен газ), увеличаването на съдържанието на сяра значително ще увеличи риска от крехко счупване.
Сулфидите са електрохимично хетерогенни с никелова матрица. В корозивни среди (като хлорид-съдържащи разтвори, киселинни среди) се образува галваничен елемент между сулфидните частици и матрицата. Сулфидите действат като анод и корозират предимно, което води до образуване на точкова корозия.
В допълнение, утаяването на сулфид по границите на зърната ще разруши непрекъснатостта на пасивния филм (Cr₂O3) върху повърхността на сплавта, намалявайки устойчивостта на сплавта към междукристална корозия и корозионно напукване под напрежение (SCC). Този ефект е особено очевиден при високи-температури и високо{2}}налягане на вода (напр. охлаждащи системи на ядрен реактор).
Фосфорът е типиченразделителен елемент на границата на зърното. Дори при следи, той има тенденция да се отделя по границите на зърната на никелови-сплави по време на втвърдяване или термична обработка, вместо да се разтваря равномерно в матрицата.
Отделянето на фосфора по границите на зърната намалява кохезията на атомите на границите на зърната, което прави границите на зърната да станат слабото звено на сплавта. При стайна температура или ниски температури, когато сплавта е подложена на напрежение на опън или огъване, пукнатините са склонни да започнат и да се разпространят по границите на фосфор-отделените зърна, което води домеждузърнеста крехка фрактура. Това явление се наричастудена чупливост, което води до значително намаляване на удължението на сплавта и намаляване на площта.
По време на процеса на заваряване на сплави на-основа на никел, фосфорът ще се отдели по границите на зърната на заваръчния метал и засегнатата от топлина-зона (HAZ) поради бързото охлаждане. Отделеният фосфор намалява якостта на границата на зърното на заваръчната става и повишава чувствителността къмпукнатини от втвърдяване на заваръчния шевиликвационни пукнатини.
За заварки от-сплави на основата на никел, използвани в критично оборудване (напр. химически реактори, генератори на ядрена пара), предизвиканите от-фосфор пукнатини на заварките могат сериозно да намалят експлоатационния живот и безопасността на оборудването, дори да доведат до катастрофални аварии.
За сплави на-основа на никел, прилагани в среди с висока-температура (напр. турбинни лопатки на авио-двигатели, компоненти на промишлени пещи), сегрегацията на фосфора по границите на зърната ще ускориплъзгане на границата на зърнотопри дългосрочен-висок{1}}температурен стрес. Това ускорява деформацията при пълзене на сплавта и съкращава живота на разкъсване при пълзене.
В допълнение, фосфорът може да насърчи растежа на карбидите по границите на зърната, унищожавайки ефекта на закрепване на карбидите върху границите на зърната и допълнително намалявайки структурната стабилност на сплавта при високи -температури.
В промишленото производство съдържанието на сяра и фосфор в сплавите на-основа на никел се контролира стриктно според сценариите на приложение:
За общи -устойчиви на корозия никелови-сплави (напр. Hastelloy C276, Inconel 625), съдържанието на S и P обикновено се ограничава доПо-малко или равно на 0,01%.
За високо{0}}сплави на базата на никел-, използвани в космическото пространство, ядрената енергия и други области (напр. Inconel 718, Waspaloy), съдържанието на S и P трябва да бъдеПо-малко или равно на 0,005%за осигуряване на изключителни механични свойства и безопасност при обслужване.
Стриктният контрол на примесите от сяра и фосфор е ключова връзка в топенето и обработката на сплави на базата на никел-, което пряко определя дали сплавта може да отговори на изискванията за производителност на критични инженерни приложения.
