Nickel-Alloys is a versatile metal that is found in abundance in the earth’s crust and core. First discovered and isolated by Axel Fredrik Cronstedt, a Swedish chemist and mineralogist, nickel exhibits several desirable properties that render it useful in industrial applications. For one, nickel is highly ductile and is valuable as an alloying element to alter the properties of other metals. For example, grades of stainless steel can be created by the addition of nickel to produce alloys that offer corrosion resistance and high-temperature endurance, making them ideal for uses in chemical plants where exposure to caustic substances may be expected.
Dieser Artikel wird sich auf die Überprüfung der verschiedenen Arten von Nickellegierungen konzentrieren, die üblicherweise erhältlich sind. Die Legierungsdefinition im Fall von Nickellegierungen ist eine, bei der Nickel das Hauptelement ist (d.h. die höchste Konzentration aller Metalle in der Legierung aufweist).
Eigenschaften von Nickel
Nickel, dessen chemisches Symbol Ni ist, hat ein silbrig-weißes Erscheinungsbild und ist ein Ur-Element mit einer kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur. Es ist bei Raumtemperatur magnetisch und hat eine Curie-Temperatur von 253°C. Tabelle 1 fasst einige der anderen wichtigen physikalischen Eigenschaften und Merkmale von Nickel zusammen.
Tabelle 1 – Eigenschaften und Merkmale von Nickel (Ni)
Merkmal
Wert
Atomnummer
28
Atomgewicht
58.69
Schmelzpunkt
1453°C
Siedepunkt
2730°C
Recycelbar / Wiedergewinnbar
Ja
Dichte
8,90 g/cm³ @ 25°C
Curie-Temperatur
253°C
Schallübertragung
4.900 m/s @ Raumtemperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient
13,4 μm/(m-°K)
Wärmeleitfähigkeitskoeffizient
90,9 W/(m-°K)
Elektrische Resistivität
69,3 nΩ·m @20°C
Elastizitätsmodul
200 GPa
Volumenmodul
180 GPa
Schermodul
76 GPa
Poissonzahl
0.31
Mohshärte
4.0
Vickers-Härte
638 MPa
Common Types of Nickel Alloys
Nickel lässt sich leicht mit den meisten Metallen wie Kupfer, Chrom, Eisen und Molybdän legieren. Die Zugabe von Nickel zu anderen Metallen verändert die Eigenschaften der resultierenden Legierung und kann verwendet werden, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen, wie verbesserte Korrosions- oder Oxidationsbeständigkeit, erhöhte Hochtemperaturleistung oder niedrigere Wärmeausdehnungskoeffizienten, zum Beispiel.
Die nachfolgenden Abschnitte enthalten Informationen zu den einzelnen Arten dieser Nickellegierungen.
Nickel-Eisen-Legierungen
Nickel-Eisen-Legierungen werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen die gewünschte Eigenschaft eine geringe Wärmeausdehnung ist. Invar 36®, auch unter den Handelsnamen Nilo 6® oder Pernifer 6® verkauft, weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der etwa ein Zehntel des von Kohlenstoffstahl beträgt. Diese hohe Dimensionsstabilität macht Nickel-Eisen-Legierungen in Anwendungen wie Präzisionsmessgeräten oder Thermostatstangen nützlich. Andere Nickel-Eisen-Legierungen mit noch höherem Nickelanteil werden in Anwendungen verwendet, bei denen weiche magnetische Eigenschaften wichtig sind, wie Transformatoren, Induktoren oder Speichermedien.
Nickel-Kupfer-Legierungen
Nickel-Kupfer-Legierungen sind sehr widerstandsfähig gegen Korrosion durch Salzwasser oder Meerwasser und finden daher Anwendung in maritimen Bereichen. Als Beispiel kann Monel 400®, das auch unter den Handelsnamen Nickelvac® 400 oder Nicorros® 400 verkauft wird, in maritimen Rohrleitungssystemen, Pumpenwellen und Meerwasserventilen eingesetzt werden. Diese Legierung enthält mindestens 63% Nickel und 28-34% Kupfer.
Nickel-Molybdän-Legierungen
Nickel-Molybdän-Legierungen bieten hohe chemische Beständigkeit gegenüber starken Säuren und anderen Reduktionsmitteln wie Salzsäure, Chlorwasserstoff, Schwefelsäure und Phosphorsäure. Die chemische Zusammensetzung für eine Legierung dieses Typs, wie z.B. Alloy B-2®, umfasst einen Molybdängehalt von 29-30% und einen Nickelgehalt zwischen 66-74%. Anwendungen umfassen Pumpen und Ventile, Dichtungen, Druckbehälter, Wärmetauscher und Rohrleitungssysteme.
Nickel-Chrom-Legierungen
Nickel-Chrom-Legierungen sind bekannt für ihre hohe Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturfestigkeit und hohen elektrischen Widerstand. Zum Beispiel hat die Legierung NiCr 70/30, auch bezeichnet als Ni70Cr30, Nikrothal 70, Resistohm 70 und X30H70, einen Schmelzpunkt von 1380°C und einen elektrischen Widerstand von 1,18 μΩ-m. Heizdrähte in Toastern und anderen elektrischen Widerstandsheizungen verwenden Nickel-Chrom-Legierungen. In Drahtform sind sie als Nichrome®-Draht bekannt.
Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen
Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen kombinieren diese Elemente, um Legierungen zu produzieren, die Oxidation und Hochtemperaturkorrosion widerstehen. Legierung 800, verkauft unter den Handelsnamen Incoloy 800®, Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800 und Nicrofer® 3220, wird in Ofenkomponenten wie petrochemischen Ofencracker-Rohren und als Material für die Ummantelung elektrischer Heizelemente verwendet. Diese Legierungen werden auch für ihre optimale Kriech- und Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen geschätzt. Die Zusammensetzung dieser Legierungen besteht typischerweise aus 30-35% Nickel, 19-23% Chrom und mindestens 39,5% Eisen. Der hohe Eisengehalt hat zu einer Neubewertung dieser Legierungen als Edelstahl geführt.
Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen
Mit ähnlichen Anwendungen wie Nickel-Molybdän-Legierungen bieten Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen ebenfalls eine hohe Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber reduzierenden Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure. Eine der bekanntesten Legierungen ist Alloy C-276, das auch unter den Handelsnamen Hastelloy C276®, Nickelvac® HC-276, Inconel® 276 und Nicrofer® 5716 verkauft wird. Diese Legierung wird in Abgasreinigungssystemen, Kanälen und Scrubbern sowie in chemischen Verarbeitungskomponenten wie Wärmetauschern, Verdampfern oder Reaktionsbehältern eingesetzt. Die Zusammensetzung dieser Legierung besteht hauptsächlich aus Nickel mit 15-17% Molybdän, 14,5-16,5% Chrom, 4-7% Eisen, 3-4,5% Wolfram und geringeren Konzentrationen anderer Elemente wie Mangan.
Nickel-Chrom-Cobalt-Legierungen
Diese Nickel-Legierungen fügen Chrom und Molybdän hinzu, um die Kriechbruchsicherheit der Legierung zu erhöhen. Legierung 617 ist ein Beispiel, das unter den Handelsnamen Inconel 617® und Nicrofer® 617 verkauft wird und eine Zusammensetzung aus 20-24% Chrom, 10-15% Cobalt und 8-10% Molybdän aufweist, mit einem Mindestnickelgehalt von 44,5%. Anwendungen für diese Legierungen umfassen industrielle Ofenkomponenten, Gasturbinen, Katalysatorengitterstützen zur Herstellung von Salpetersäure und Anlagen zur fossilen Brennstoffproduktion.
Nickel-Titan-Legierungen
Nickel-Titan-Legierungen zeichnen sich durch die Formgedächtnis-Eigenschaft aus. Durch das Formen einer Form aus dieser Legierung bei höherer Temperatur und das anschließende Verformen bei niedrigerer Temperatur erinnert sich die Legierung an die ursprüngliche Form und kehrt bei Erhitzung auf die sogenannte Übergangstemperatur in diese Form zurück. Durch die Steuerung der Legierungszusammensetzung kann die Übergangstemperatur verändert werden. Diese Legierungen besitzen eine Superelastizität, die beispielsweise als Stoßdämpfer gegen Erdbebenschäden genutzt werden kann, um den Schutz von Steingebäuden zu verbessern.
Formfaktoren für Nickel-Legierungen
Lieferanten von Nickel-Legierungen bieten diese in verschiedenen Formaten an, die üblicherweise umfassen:
Winkel
Kugeln
Rohr
Rohre
Stäbe
Billetts
Barren
Kanäle
Coils
Draht
Stäbe
Blätter
Platte
Streifen
Flansche
Güten
Rohrfittings
Andere Materialformen wie geschmiedete Ringe, Barren oder Blöcke können je nach Bedarf vom Anbieter auf Anfrage erhältlich sein.
Gängige Handelsnamen von Nickellegierungen
In Tabelle 2 unten sind einige der gebräuchlichsten Handelsnamen der auf dem Markt verkauften Nickellegierungen aufgeführt.
Tabelle 2 – Gängige Nickellegierungsarten und Handelsnamen
Name Legierungstyp Alternative Handelsnamen
Nickel 200 99% + reines Nickel Nickel 99,2
Nickel 201 99% + reines Nickel Nickel 201, LC Nickel 99,2
Monel 400® Nickel-Kupfer Nickelvac® 400, Nicorros® 400
Monel R405® Nickel-Kupfer
Monel K500® Nickel-Kupfer
Inconel 600® Nickel-Chromium-Eisen Nickelvac® 600, Ferrochronin® 600
Inconel 601® Nickel-Chromium-Eisen Pyromet® 601, Nicrofer® 601
Inconel 617® Nickel-Chromium-Cobalt Nicrofer® 617
Inconel 625® Nickel-Chromium-Eisen Chornin® 625, Altemp® 625, Nickelvac® 625, Haynes® 625 Nicrofer® 6020
Inconel 718® Nickel-Chromium-Eisen Nicrofer® 5219, Alvac® 718, Haynes® 718, Altemp® 718
Inconel X750® Nickel-Chromium-Eisen Haynes X750®, Pyromet® X750, Nickelvac®X750, Nicorros® 7016
Incoloy 800® Nickel-Chromium-Eisen Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800, Nicrofer® 3220
Incoloy 825® Nickel-Chromium-Eisen Nickelvac® 825, Nicrofer 4241®
Hastelloy C22® Chrom-Molybdän-Wolfram Inconel® 22, Nicrofer® 5621
Hastelloy C276® Nickel-Chromium-Molybdän Nickelvac® HC-276, Inconel® 276, Nicrofer® 5716
Hastelloy B2® Nickel-Chromium-Molybdän Nimofer® 6928
Hastelloy X® Nickel-Chromium-Eisen-Molybdän Nickelvac® HX, Nicrofer® 4722, Altemp® HX, Inconel® HX
Vascomax® C250 Nickel-Cobalt-Molybdän Maraging C250™, Maraging 250™
Vascomax® 300 Nickel-Cobalt-Molybdän Maraging 300, Maraging C300®, und Vascomax® C300
Vascomax® C350 Nickel-Cobalt-Stahl Maraging C350™
Rene® 41 Nickel-Chromium
Multimet® N155 Nickel-Chromium-Cobalt
Waspaloy 25™ Nickel-Cobalt
Invar 36® Nickel-Eisen Nilo 6®, Pernifer 6®
Invar 42® Nickel-Eisen Nilo 42®
This article provided a brief review of the more common types of nickel alloys and their uses. For information on other products, consult our additional guides or visit the XTJ Platform to locate potential sources of supply or view details on specific products.
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