Nickel 200 vs Nickel 201: madal süsinikusisaldus ja kõrge{2}}temperatuuriline teenindus - teadmised

Nickel 200 ja Nickel 201 on mõlemad kaubanduslikult puhtad (99,6% min) sepistatud nikkel, kuid väike erinevus süsinikusisalduses - tublisti alla ühe protsendi - määrab, kas komponent jääb kõrgel temperatuuril elastseks või muutub rabedaks. See juhend selgitab täpselt, mida see erinevus tähendab materjali valiku, valmistamise ja kasutusea osas.

Nickel 200 vs Nickel 201

Nickel 200 (UNS N02200) ja Nickel 201 (UNS N02201) on mõlemad kaubanduslikult puhtad sepistatud niklisulamid, millel on sama põhikoostis, kuid nikkel 201 on palju madalam maksimaalne süsinikusisaldus - 0.02% võrreldes nikli 0,15% 200 - ja nikkeli 0,15%ga, mis takistab grafiidist2 kõrgel temperatuuril1 hooldust. üle 600 kraadi F (315 kraadi).

Mõlemad klassid sisaldavad vähemalt 99,0% niklit (tavaliselt 99,6% või rohkem kaubanduslikes toodetes), väikeste, rangelt kontrollitud mangaani, raua ja vase lisanditega. Süsinik on üks element, mis on nikkel 201-s tahtlikult palju alla selle normaalse taseme, kuna kõrgel temperatuuril käitub süsinik nendes kahes klassis - väga erinevalt, millel on reaalsed tagajärjed tugevusele ja sitkusele.

Element	Nickel 200 (UNS N02200)	Nickel 201 (UNS N02201)
Nikkel + koobalt (Ni + Co)	99,0% min	99,0% min
Süsinik (C)	0,15% max	0,02% max
Mangaan (Mn)	0,35% max	0,35% max
raud (Fe)	0,40% max	0,40% max
Vask (Cu)	0,25% max	0,25% max
Räni (Si)	0,35% max	0,35% max
Väävel (S)	0,01% max	0,01% max

Tabel 1. Keemilise koostise piirmäärad ASTM B160 / B162 järgi (väärtused on massiprotsendid).

Nickel 200 sobib kõige paremini ruumi- ja mõõduka-temperatuuriga rakendustesse, mis nõuavad suurepärast korrosioonikindlust, kõrget soojus- ja elektrijuhtivust ning valmistamise lihtsust -, sh seebikivi käitlemine, toiduainete töötlemine ning elektroonilised ja elektrilised komponendid.

Nikkel 200 kõrgem lubatud süsinikusisaldus ei ole defekt - see tähendab lihtsalt seda, et klass ei ole kunagi mõeldud pikaajaliseks kõrgel temperatuuril{2}}kasutamiseks. Alla umbes 600 kraadi F (315 kraadi) ei mõjuta süsinikusisaldus mehaanilist käitumist, seega toimib Nickel 200 suurepäraselt ja selle tootmine maksab tavaliselt vähem kui rangemalt kontrollitud Nickel 201.

Tüüpilised Nickel 200 rakendused

Seebikivi (naatriumhüdroksiid) ja leelise käitlemise seadmed
Toidu{0}}töötlemisseadmed, mis nõuavad vähest metallist saastumist
Elektrilised ja elektroonilised komponendid (juhtmed, pistikud, varjestus)
Kõrge puhtusastmega{0}}toodete keemilise transpordi trumlid ja kandikud
Mere- ja mageveekomponendid alla 600 kraadi F (315 kraadi)

Nikkel 201on kaubanduslikult puhta nikli madala süsinikusisaldusega-versioon, mis on toodetud spetsiaalselt grafitiseerumise ja rabestumise vastu temperatuuril üle 600 °F (315 °F), mistõttu on see ahjude osade, kõrge-temperatuursete protsessiseadmete ja kõigi niklikomponentide standardklass, mis tagab pideva kuumuse.

Temperatuuridel üle 600 kraadi F (315 kraadi) võib Nickel 200 süsinik tahkest lahusest välja sadestuda grafiidina, koondudes terade piiridele.

See grafiitne süsinik ei tugevda metalli nii, nagu karbiidid tugevdavad terast, - selle asemel moodustab see nõrkade kohtade võrgustiku, mis vähendab järsult plastilisust ja löögitugevust. Seda tõrkerežiimi nimetatakse tavaliselt kõrgel temperatuuril{1}}hapruseks. Kuna Nikkel 201 süsinikusisaldus on piiratud 0,02%, ei ole piisavalt süsinikku, et moodustada kahjustav grafiitvõrk, seega säilitab sulam oma elastsuse ja sitkuse isegi pärast pikaajalist kõrgel temperatuuril kokkupuudet.

Tüüpilised Nickel 201 rakendused

Ahju komponendid ja{0}}soojustöötlusseadmed
Söövimisaurustid ja kõrgel{0}}temperatuuri leelise teenus
Elektrontoru ja vaakum{0}}ahju riistvara
Keemilise töötlemise seadmed, mis töötavad üle 600 kraadi F (315 kraadi)
Keevitatud sõlmed, mis näevad keevitusjärgset-või-kasutussoojust üle 600 kraadi F (315 kraadi)

Süsinikusisaldus kontrollib murenemisohtu, kuna nikli lahustuvus tahkes süsiniku suhtes kõrgel temperatuuril on väga madal; liigne süsinik sadestub grafiidina piki terade piire ja mida rohkem süsinikku on, seda tihedamaks ja kahjustavamaks see grafiidivõrk muutub.

Carbon Content Cause High-Temperature Embrittlement

See on lahustuvusprobleem, mitte tugevusprobleem. Erinevalt terasest, kus süsinik moodustab kõvad, tugevdavad karbiidid, ületab niklis sisalduv süsinik temperatuuri tõustes lihtsalt selle, mida metall lahuses mahutab, ja langeb seejärel pehme nõrga grafiidina välja. Praktilised tagajärjed palgaastme valikule on otsesed:

Nikkel 201 (0,02% C max): süsinik püsib piisavalt madalal tasemel, et moodustuks vähe või üldse mitte grafiiti, isegi pärast pikaajalist kokkupuudet temperatuuril üle 600 kraadi F (315 kraadi). Säilitatakse elastsus ja sitkus.

Nickel 200 (0,15% C max): süsinikusisaldus on piisavalt kõrge, et grafiidi sadestumine on tõenäoline üle 600 ° F (315 ° F), eriti aeglase jahutamise või pika ooteaja korral, mille tulemuseks on mõõdetav löögikindluse ja elastsuse vähenemine.

Seetõttu käsitletakse 600 kraadi F (315 kraadi) läve spetsifikatsioonides ja projekteerimispraktikas pigem karmi piirina kui umbkaudse juhisena: sellest allpool toimib kumbki klass usaldusväärselt; sellest kõrgemal on püsivaks hoolduseks soovitatav ainult Nickel 201.

Toatemperatuuril on nikkel 200 ja nikkel 201 sisuliselt identsed mehaanilised ja füüsikalised omadused; erinevus muutub oluliseks alles pärast pikemaajalist kokkupuudet temperatuuril üle 600 kraadi F (315 kraadi), kus Nickel 200 kaotab elastsuse ja sitkuse, samas kui Nickel 201 säilitab mõlemad.

Omadus (tüüpiline, lõõmutatud)	Nikkel 200	Nikkel 201
Tõmbetugevus, min	55 ksi (380 MPa)	55 ksi (380 MPa)
Saagispiir (0,2% nihe), min	15 ksi (105 MPa)	15 ksi (105 MPa)
Venivus, min	40%	40%
Sulamisvahemik	≈ 2615–2635 kraadi F (1435–1446 kraadi)	≈ 2615–2635 kraadi F (1435–1446 kraadi)
Maksimaalne soovitatav pidev töötemperatuur.	≈ 600 kraadi F (315 kraadi)	≈ 1200 kraadi F (650 kraadi) ja üle selle rakenduse kohta
Plastikus/sitkus pärast pikaajalist kõrget{0}}temperatuuri	Vähendatud (grafitiseerumisoht)	Säilitatud

Tabel 2. Standardi ASTM B160 / B161 / B162 tüüpilised mehaanilised ja füüsikalised omadused.

ValiNikkel 200kuluefektiivseks-ruumi- kuni mõõduka-temperatuuri{2}}teeninduseks söövitavate või kõrge{3}}juhtivusega rakendustes; valige Nickel 201 mis tahes komponendi jaoks, mis töötab pidevalt temperatuuril üle 600 kraadi F (315 kraadi), või keevisõmbluste jaoks, mis kogevad pärast seda püsivat kuumust.

Valikukriteerium	Soovitatav hinne
Üldine valmistamine, alla 600 kraadi F (315 kraadi)	Nikkel 200
Seebikivi käitlemine ümbritseval/mõõdukal temperatuuril	Nikkel 200
Pidev teenindus temperatuuril üle 600 kraadi F (315 kraadi)	Nikkel 201
Ahjuosad, kuumtöötlemisseadmed{0}}	Nikkel 201
Elektrilised/elektroonilised komponendid (juhtivuse{0}}põhised)	Nikkel 200
Keevitatud sõlmed on kasutusel kuumuse käes	Nikkel 201
Toatemperatuuril{0}}toidukvaliteediga seadmed	Nikkel 200

Tabel 3. Kiir-hinnevaliku juhend.

Kui konstruktsioon langeb 600 kraadi F (315 kraadi) läve lähedale või kui komponenti keevitatakse ja kuumutatakse töö käigus, on ohutum ja standardne tava määrata Nickel 201, mitte riskida Nickel 200 grafitiseerimisega. Kahe klassi kulude tagasihoidlik erinevus on väike võrreldes - hapra rikke maksumusega.

Lühikesed, juhuslikud ekskursioonid üle 600 kraadi F (315 kraadi) on üldiselt lubatud, kuna grafitiseerimine on ajast{2}} ja temperatuurist{3}}sõltuv protsess. Siiski ei soovitata Nickel 200 pidevaks või korduvaks hoolduseks üle selle läve, kus kumulatiivne kokkupuude suurendab hapruse ohtu.

Kas Nickel 201 on kallim kui Nickel 200?

Nickel 201 on tavaliselt kallim kui Nickel 200, mis peegeldab täiendavat rafineerimist, mis on vajalik süsiniku hoidmiseks 0,02% või alla selle. Kõrgel-temperatuuril kasutatavate rakenduste puhul on see lisatasu väike võrreldes grafiidi rabedusest tingitud enneaegse rikke kuludega.

Kas Nickel 200 ja Nickel 201 korrosioonikindlus on sama?

Jah. Mõlema klassi korrosioonikindlus tuleneb niklimaatriksist endast, mitte süsinikusisaldusest, nii et Nickel 200 ja Nickel 201 toimivad võrdselt söövitavas, neutraalses soolas ning paljudes orgaanilistes ja toidu{3}}töötlemiskeskkondades.

Kas nikkel 201 saab keevitada ilma eriliste ettevaatusabinõudeta?

Nikkel 201 keevitatakse standardsete nikliga keevitusmeetodite ja täitemetallide abil ning selle madal süsinikusisaldus vähendab tegelikult kuumuse -mõjutatud-tsooni hapruse ohtu võrreldes keevitusega Nickel 200. Puhta nikli puhul kehtivad endiselt standardsed puhtuse ja varjestuse ettevaatusabinõud.

Kuidas tuvastatakse või välditakse Nickel 200 grafitiseerumist?

Grafitiseerimine tuvastatakse tavaliselt metallograafilise uurimise või löögitugevuse vähenemise mehaanilise katsetamise käigus pärast kokkupuudet kõrgel temperatuuril{0}}. Kõige usaldusväärsem ennetus ei ole kuumtöötlemine, vaid materjali asendamine: nikkel 201 määramine kõikjal, kus püsiv töötemperatuur ületab 600 kraadi F (315 kraadi).