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What time we have to use Ni-base Ω301 alloy

As a earliest research units of the bimetallic barrel and the bimetallic screw in China, many users 

usually ask us the protective alloy layer questions, more is the difference between iron-base of 

Ω101 alloy layer and nickel-base Ω301 alloy layer, how to apply appropriately. First we introduce 

the characteristics of nickel-base Ω301 alloy and its application.


1) What is the alloy Ù301?


In recent years, more and more reinforcing agent and filler added to ordinary polymer materials, 

the modified plastic is widely applied, the core components of extruder and injection machine 

screw and barre exacerbated by more sharp wear and corrosion conditions. As a solution, to be 

required by many of our users, in recent months our company repeated tested and successfully 

improved the traditional nickel based alloy Ù301 elements, we use special technology way to 

increase the tungsten carbide WC ratio, and to add more silicon carbide SiC ingredients. These 

more ceramic hard phases increased and uniform diffusing in the layer, lead the bimetallic barrel 

to be with ultra high abrasion resistance and superior corrosion resistance. Welcome new customers 

in domestic and abroad on your machine trial.


It is the same and better than X-102 alloy of XALOY company in USA.  


The hardness of Ù301 with new elements is HRC 55~65, its chemical compositions is as follow:

C

Mn

Si

B

 Cr

 Fe

 Ni

Co

  WC

 SiC

1.33.0

1.5Max

2.55.0

2.04.0

10Max

5.015.0

Balance

2.05.0

30~35

 5.0~8.0





The physical properties of the standard iron-base/wear- resistant Ù301 are as following after standard 

centrifugal casting way: 

Specific Gravity

(Mean)

Density

(Pound/

Cubic foot)

Intensity of

Tensionáb

Breaking Strain

(åfB)

MeltingPointRange

Coefficient Thermal Expansion

Coefficient Thermal Conductivity

Modulus of

elasticity

( kgf / mm )

12.00 ~

12.50

0.43~0.48

60000 Pound/Inch2

0.18%

1800°F~

1900°F

5.57×10-6

16.0~17.0

BTU/H/ Inch2/Inch0F

18900


After centrifugal casting, alloy Ω301 is a hypoeutectic structure, like below:



Ω301 alloy structure is mainly composed of nickel based sosoloid in dendrite form and 

interdendritic lots of fine granular compound eutectic composition, the base phase 

containing Si, Ni, Cr of the nickel based sosoloid phase and theγphase, the hard phases 

are the black dots(Fe. Ni)23C6 and the carbide & boride of Cr. It has significant 

characteristics of micro fine microstructure and high degree of dispersion of hard phase 

(See right). In this microstructure, the standard Ω301 alloy hardness is HRC55~65. This 

high hardness performance of Ω301 alloy layer is a comprehensive results of its sosoloid 

strengthening, comprehensive, of its dispersion strengthening and of its fine grain 

strengthening.    


2) Why we have to use the alloy Ù301?


We know that the corrosion resistance of nickel based materials is beyond doubt, in dilute 

hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, dilute hydrofluoric acid and a variety of 

commonly used chemical solvents, nickel-base material can exhibit its superior corrosion 

resistance. Under the condition of high temperature casting, nickel carbides, silicon 

carbides, chromium carbides and other types of carbide hard phases are generated inside 

the nickel material, then to be called as the alloy Ω301, specially with high proportion of 

the addition of tungsten carbide particles, the Ω301 alloy possesses properties of high 

abrasion resistance. 



When a user is in process of plastic material, in case of the wear reduction is mainly based 

on the acid corrosion of the material, such as the polyvinyl chloride PVC, the chloridized 

polyvinyl chloride CPVC, the chloridized polytene CPE, the poly three vinyl fluoride CFE, 

the fluorinated polyethylene CM, the chlorinated polypropylene PPC, the poly tetrafluoroethylene 

PTFE, the poly ping acid PAA..., due to in all the processes of production, there are different 

degrees of corrosive gas volatilization, acid corrosion resistance of Ni-based alloy Ω301 is of 

course much better than iron-based materials, because the iron is too easy to be corroded.


Another example is in the flame retardant which is normally used in plastic processing, 

more of the halogen flame retardant is often used, it contains a lot of halogen, such as the 

polystyrene bromide (BPS), and a lot of halogen elements to be added in the modifying 

polymer material, to be molded, such as the molded lens made from the halogen containing

 HPN of DuPont Co, the LED base extrusion, these halogen family will generate the 

hydrogen halide which contains strong corrosive and toxic under a high temperature, when 

the screw and barrel used in such conditions, nickel-based Ω301 alloy protection layer 

is more suitable, there is no any doubt.


Especially when a certain proportion of glass fiber, carbon dioxide and calcium carbonate...

, to be added inside these materials, the matching wear between the barrel and the screw, 

plus the shear wear between the material and the screw, these two types of wear play the 

jackal to the tiger with the help of the corrosive gas generated by the plastic process in a 

high temperature conditions, lead to a lethal threat of the extruder and injection machine 

service life.


In addition, if the operation of biodegradable plastics, such as the PBS, or more water-

content of wood plastic extrusion, the recycled plastic granulation, we also face to the 

threat of alkaline corrosion. Due to the anti alkaline corrosion behavior of Ni-base 

material is also superior to the iron-base material, in these conditions, Ω301 alloy can 

prolong the service life of machines also can be verified.


Therefore, in view of the above all kinds of extrusion or injection working conditions, if the 

protection layer of a bimetallic barrel, and the protection layer at the top of a bimetallic 

screw is a tungsten carbide reinforced nickel-base material, such as the alloy 301, due 

to low iron content, molecules are not quite active, with help of more WC tungsten carbide 

hard phases, can withstand all kinds of corrosion in an acidic atmosphere, or an alkaline 

gas when in the processing of polymer materials, will be very significant to extend the 

service life of the machines.



Chief Engineer Office / Shanghai Omega Machinery Co., Ltd


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