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.
Эта статья сосредоточена на обзоре различных типов никелевых сплавов, которые обычно доступны. Определение сплава в случае никелевых сплавов — это такой сплав, в котором никель является основным элементом (то есть имеет наибольшую концентрацию среди всех металлов в сплаве).
Свойства никеля
Никель, химический символ Ni, имеет серебристо-белый внешний вид и является первичным элементом, с кристаллической структурой кубической с центром в гране. Он магнитен при комнатной температуре и имеет температуру Кюри 253°C. Ниже в таблице 1 приведены некоторые другие важные физические свойства и характеристики никеля.
Таблица 1 – Характеристики и свойства никеля (Ni)
Характеристика
Значение
Атомный номер
28
Атомная масса
58.69
Температура плавления
1453°C
Температура кипения
2730°C
Перерабатываемый/восстанавливаемый
Да
Плотность
8,90 г/см³ при 25°C
Температура Кюри
253°C
Передача звука
4,900 м/с при комнатной температуре
Коэффициент теплового расширения
13,4 мкм/(м·К)
Коэффициент теплопроводности
90,9 Вт/(м·К)
Электрическое сопротивление
69,3 нΩ·м при 20°C
Модуль Юнга
200 ГПа
Объемный модуль
180 ГПа
Коэффициент сдвига
76 ГПа
Коэффициент Пуассона
0.31
Твердость по Моосу
4.0
Твердость по Виккерсу
638 МПа
Common Types of Nickel Alloys
Никель легко сплавляется с большинством металлов, таких как медь, хром, железо и молибден. Добавление никеля к другим металлам изменяет свойства полученного сплава и может использоваться для получения желаемых характеристик, таких как улучшенная коррозионная или окислительная стойкость, повышенная высокая температура эксплуатации или меньшие коэффициенты теплового расширения, например.
Ниже представлены сведения о каждом из этих типов никелевых сплавов.
Никельно-железные сплавы
Никелево-железные сплавы функционируют в приложениях, где желаемым свойством является низкая скорость теплового расширения. Invar 36®, также продаваемый под торговыми названиями Nilo 6® или Pernifer 6®, обладает коэффициентом теплового расширения, примерно в 10 раз меньшим, чем у углеродистой стали. Эта высокая степень стабильности размеров делает никелево-железные сплавы полезными в таких приложениях, как прецизионное измерительное оборудование или термостатные стержни. Другие никелево-железные сплавы с еще большим содержанием никеля используются в приложениях, где важны мягкие магнитные свойства, такие как трансформаторы, индукторы или устройства хранения памяти.
Никелево-медные сплавы
Никелево-медные сплавы очень устойчивы к коррозии морской воды и соленой воды, поэтому находят применение в морских условиях. Например, Monel 400®, также продаваемый под торговыми названиями Nickelvac® 400 или Nicorros® 400, может использоваться в морских трубопроводных системах, насосных валах и морских клапанах. Этот сплав содержит минимум 63,1% никеля и 28-34% меди.
Никелево- молибденовые сплавы
Никелево-молибденовые сплавы обладают высокой химической стойкостью к сильным кислотам и другим восстановителям, таким как соляная кислота, хлороводород, серная кислота и фосфорная кислота. Химический состав такого сплава, например, Alloy B-2®, включает 29-30% молибдена и 66-74% никеля. Применение включает насосы и клапаны, прокладки, сосуды под давлением, теплообменники и трубопроводную продукцию.
Никелево-хромовые сплавы
Никелево-хромовые сплавы ценятся за их высокую коррозионную стойкость, прочность при высоких температурах и высокое электрическое сопротивление. Например, сплав NiCr 70/30, также обозначаемый как Ni70Cr30, Nikrothal 70, Resistohm 70 и X30H70, имеет точку плавления 1380°C и электросопротивление 1,18 мкΩ·м. Теплоэлементы, такие как в тостерах и других электрических нагревателях сопротивления, используют никелево-хромовые сплавы. В виде проволоки они известны как Nichrome®.
Никелево-хромово-железные сплавы
Никелево-хромово-железные сплавы объединяют эти элементы для получения сплавов, устойчивых к окислению и коррозии при высоких температурах. Сплав 800, продаваемый под торговыми названиями Incoloy 800®, Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800 и Nicrofer® 3220, используется в компонентах печей, таких как трубы для нефтехимических печей-расколников, а также как материал для оболочек электрических нагревательных элементов. Эти сплавы обычно ценятся за их оптимальные свойства ползучести и разрыва при высоких температурах. Их состав обычно включает 30-35% никеля, 19-23% хрома и минимум 39,5% железа. Высокое содержание железа привело к переклассификации этих сплавов как нержавеющей стали.
Никелево-хромово-молибденовые сплавы
Обладая сходными применениями с никелево-молибденовыми сплавами, никелево-хромово-молибденовые сплавы также обеспечивают высокую коррозионную стойкость, особенно к восстановительным кислотам, таким как соляная и серная кислоты. Одним из наиболее известных таких сплавов является Alloy C-276, также продаваемый под торговыми названиями Hastelloy C276®, Nickelvac® HC-276, Inconel® 276 и Nicrofer® 5716. Этот сплав используется в облицовке дымовых труб, воздуховодов и скрубберах для контроля загрязнений, а также в химическом оборудовании, таком как теплообменники, испарители и реакционные сосуды. Его состав в основном включает никель с 15-17% молибдена, 14,5-16,5% хрома, 4-7% железа, 3-4,5% вольфрама и меньшие концентрации других элементов, таких как марганец.
Никелево-хромово-кобальтовые сплавы
Эти никелевые сплавы добавляют хром и молибден для повышения прочности на разрыв при ползучести. Примером является сплав 617, продаваемый под торговыми названиями Inconel 617® и Nicrofer® 617, который содержит 20-24% хрома, 10-15% кобальта и 8-10% молибдена, при этом минимальное содержание никеля составляет 44,5%. Применение этих сплавов включает компоненты промышленных печей, газовые турбины, опоры катализаторов для производства азотной кислоты и объекты производства ископаемого топлива.
Никелево- титановый сплав
Никелево- титановый сплав обладает свойствами запоминания формы. Формируя форму из этого сплава при более высокой температуре и деформируя его из этой формы при более низкой температуре, сплав запоминает исходную форму и восстанавливает ее при нагревании до так называемой температуры перехода. Контролируя состав сплава, можно изменять температуру перехода. Эти сплавы обладают сверхэластичностью, что может быть использовано, например, для амортизации ударов при землетрясениях, помогая защитить каменные здания.
Форм-факторы никелевых сплавов
Поставщики никелевых сплавов предлагают их в различных формах, среди которых обычно:
Углы
Шары
Трубы
Трубки
Бруски
Заготовки
Плавки
Профили
Катушки
Проволока
Стержни
Листы
Листовой металл
Полосы
Фланцы
Ковки
Трубопроводная арматура
Другие формы материалов, такие как кованые кольца, заготовки или блоки, могут быть доступны у поставщиков по запросу.
Общие торговые названия никелевых сплавов
Ниже в Таблице 2 приведены некоторые из наиболее распространенных торговых названий типов никелевых сплавов, продаваемых на рынке.
Таблица 2 – Распространенные типы никелевых сплавов и торговые названия
Название Тип сплава Альтернативные торговые названия
Никель 200 99% + чистый Никель Никель 99,2
Никель 201 99% + чистый никель Никель 201, LC Никель 99.2
Монель 400® Никель-медь Никельвак® 400, Nicorros® 400
Монель R405® Никель-медь
Монель K500® Никель-медь
Инконель 600® Никель-хром-железо Никельвак® 600, Ferrochronin® 600
Инконель 601® Никель-хром-железо Pyromet® 601, Nicrofer® 601
Инконель 617® Никель-хром-кобальт Nicrofer® 617
Инконель 625® Никель-хром-железо Chornin® 625, Altemp® 625, Nickelvac® 625, Haynes® 625 Nicrofer® 6020
Инконель 718® Никель-хром-железо Nicrofer® 5219, Alvac® 718, Haynes® 718, Altemp® 718
Инконель X750® Никель-хром-железо Haynes X750®, Pyromet® X750, Nickelvac®X750, Nicorros® 7016
Инколой 800® Никель-хром-железо Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800, Nicrofer® 3220
Инколой 825® Никель-хром-железо Nickelvac® 825, Nicrofer 4241®
Хастеллой C22® Хром-молибден-титан Inconel® 22, Nicrofer® 5621
Хастеллой C276® Никель-хром-молибден Nickelvac® HC-276, Inconel® 276, Nicrofer® 5716
Хастеллой B2® Никель-хром-молибден Nimofer® 6928
Хастеллой X® Никель-хром-железо-молибден Nickelvac® HX, Nicrofer® 4722, Altemp® HX, Inconel® HX
Васкомакс® C250 Никель-кобальт-молибден Maraging C250™, Maraging 250™
Васкомакс® 300 Никель-кобальт-молибден Maraging 300, Maraging C300®, и Vascomax® C300
Васкомакс® C350 Никель-кобальт-сталь Maraging C350™
Рене® 41 Никель-хром
Multimet® N155 Никель-Хром-Кобальт
Waspaloy 25™ Никель-Кобальт
Invar 36® Никель-Железо Nilo 6®, Pernifer 6®
Invar 42® Никель-Железо 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.
XTJ — ведущий OEM-производитель, который предоставляет комплексные решения от прототипирования до производства. Мы гордимся тем, что являемся сертифицированной по ISO 9001 системой управления качеством и стремимся создавать ценность в каждом клиентском взаимодействии. Мы достигаем этого через сотрудничество, инновации, улучшение процессов и исключительное мастерство.
