UNS N02200(Nickel 200) to dostępny na rynku czysty stop do kucia niklu o zawartości niklu co najmniej 99,0%, znany ze swojej wyjątkowej odporności na korozję, wysokiej przewodności cieplnej i elektrycznej oraz doskonałej stabilności mechanicznej w szerokim zakresie temperatur.
Jego skład chemiczny jest ściśle kontrolowany, aby zapewnić doskonałą wydajność w wymagających zastosowaniach, takich jak przetwarzanie chemiczne, elektronika, przemysł lotniczy i przetwórstwo żywności.
Poniżej szczegółowo opisano skład, rolę każdej kompozycji i ich wpływ na właściwości materiału.
UNS N02200 Skład chemiczny
Skład niklu 200 jest określony przez ścisłe limity zarówno dla pierwiastków głównych, jak i śladowych, zgodnie z normą w specyfikacji ASTM B160.
Poniższa tabela podsumowuje procenty wagowe:
|
Element |
Wymagany zakres (% wag.). |
Funkcja podstawowa |
|
Nikiel (Ni). |
Większy lub równy 99,0 (w tym kobalt) |
Metal nieszlachetny zapewniający odporność na korozję, ciągliwość i przewodność |
|
Żelazo (Fe). |
Mniejsza lub równa 0,40 |
Zwiększa wytrzymałość w wysokich temperaturach; utrzymywane na niskim poziomie, aby zachować czystość |
|
Węgiel (C). |
Mniejsza lub równa 0,15 |
Kontroluje stabilność-wysokiej temperatury; nadmiar może powodować wytrącanie się grafitu |
|
Miedź (Cu). |
Mniejsza lub równa 0,25 |
Poprawia odporność na korozję w kwasach redukujących; zminimalizowane, aby uniknąć pogorszenia czystości niklu |
|
Mangan (Mn). |
Mniejsza lub równa 0,35 |
Pomaga w kontroli zawartości siarki i urabialności na gorąco |
|
Krzem (Si). |
Mniejsza lub równa 0,35 |
Zwiększa odporność na utlenianie; poprawia płynność podczas spawania |
|
Siarka (S). |
Mniejsza lub równa 0,010 |
Ściśle ograniczone, aby zapobiec pękaniu na gorąco i kruchości |
Wysoka czystość niklu 200 ma kluczowe znaczenie dla jego działania. W przeciwieństwie do stali stopowej nie zawiera dużych ilości chromu ani molibdenu, ale opiera się na naturalnej odporności niklu na żrące zasady, obojętne sole i nie-kwasy utleniające.
Nawet niewielkie odchylenia w składzie mogą znacząco wpłynąć na jego spawalność,-wytrzymałość w wysokich temperaturach i odporność na korozję.
Rola głównego składu UNS N02200
Wysoka zawartość niklu nadaje stopowi-sześcienną strukturę kryształu skupioną na powierzchni, która zapewnia wyjątkową ciągliwość i wytrzymałość nawet w temperaturach kriogenicznych. Struktura ta wspiera również ferromagnetyzm stopu i wysoką temperaturę Curie.
Czystość minimalizuje tworzenie się faz międzymetalicznych, dzięki czemu Nickel 200 jest jedno-fazowym roztworem stałym o przewidywalnym zachowaniu w środowiskach korozyjnych.
Węgiel jest starannie ograniczony do ilości mniejszej lub równej 0,15%, ponieważ może wytrącać się w postaci grafitu, gdy stop jest wystawiony na działanie temperatur od 425 stopni do 650 stopni przez dłuższy czas.
Opady te zmniejszają plastyczność i sprzyjają korozji międzykrystalicznej. Z tego powodu nie zaleca się stosowania niklu 200 do długotrwałej pracy w temperaturach powyżej 315 stopni; zamiast tego do zastosowań wysoko-temperaturowych preferowany jest niskoemisyjny wariant niklu 201.
Siarka jest ograniczona do wartości mniejszej lub równej 0,01%, aby uniknąć kruchości na gorąco. W wysokich temperaturach siarka może tworzyć na granicach ziaren siarczek niklu o niskiej-topie-, co prowadzi do pękania. Mangan dodaje się, aby to złagodzić, tworząc stabilne siarczki manganu, które mają wyższą temperaturę topnienia.
Inny skład i wpływ
Żelazo (mniejsze lub równe 0,40%): Chociaż żelazo może nieznacznie poprawić wytrzymałość, nadmiar żelaza zmniejsza odporność na niektóre substancje żrące. Utrzymuje się go na niskim poziomie, aby utrzymać czystość reakcji korozyjnej niklu.
Miedź (mniejsza lub równa 0,25%): Miedź zwiększa odporność na kwasy redukujące, takie jak kwas siarkowy i solny. Jednakże w przypadku Nickel 200 jest on zminimalizowany, aby uniknąć zakłócania naturalnej pasywacji niklu w środowiskach alkalicznych.
Krzem (mniejszy lub równy 0,35%): Krzem poprawia odporność na utlenianie i odtlenia stop podczas produkcji. Podczas spawania pomaga zapobiegać porowatości, ale należy go kontrolować, aby uniknąć kruchości.
Nikiel 200 kontra Nikiel 201
Nikiel 201 to wariant o jeszcze niższej zawartości węgla. Chociaż oba gatunki mają podobną odporność na korozję, Nickel 201 jest specjalnie zaprojektowany do zastosowań w temperaturach powyżej 315 stopni, gdzie ryzyko wytrącania się grafitu jest wysokie.
W przypadku większości zastosowań poniżej tej temperatury nieco wyższa zawartość węgla w niklu 200 nie ma niekorzystnego wpływu i może nieznacznie poprawić wytrzymałość-w temperaturze pokojowej.
Jak kompozycja wpływa na wydajność
Odporność na korozję: Wysoka zawartość niklu zapewnia odporność na pękanie korozyjne pod wpływem chlorków i wyjątkową odporność na sodę kaustyczną i inne zasady.
Produkcja: Umożliwia to zrównoważony poziom manganu i krzemu
doskonała zdolność do pracy na gorąco i na zimno. Niska zawartość siarki i węgla zapewnia dobrą spawalność metodami takimi jak GTAW/TIG i GMAW/MIG.
Właściwości fizyczne: Czystość bezpośrednio koreluje z wysoką przenikalnością magnetyczną i właściwościami magnetostrykcyjnymi, przydatnymi w czujnikach i przetwornikach.
Doskonała odporność na korozję: Wysoka zawartość niklu zapewnia wyjątkową odporność na żrące zasady, nawet w stanie stopionym, oraz dobrą wydajność w różnych kwasach, solach i roztworach obojętnych, szczególnie w warunkach redukujących.
Dobre właściwości mechaniczne: zapewnia korzystną kombinację wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności i plastyczności w stanie wyżarzonym, którą można dodatkowo poprawić poprzez obróbkę na zimno.
Wysoka przewodność cieplna i elektryczna: Jako metal czysty w handlu wykazuje wyższą przewodność w porównaniu z metalami o większej zawartości stopów.
Przydatne właściwości magnetyczne: Nikiel 200 jest ferromagnetykiem i posiada przydatne właściwości magnetostrykcyjne.
