Nickel 200 naspram Nickel 201: nizak sadržaj ugljika i visoka-temperatura

Nikl 200 i nikl 201 su komercijalno čisti (99,6% min.) kovani nikl, ali mala razlika u sadržaju ugljika - znatno ispod jedan posto - određuje hoće li komponenta ostati duktilna ili postati krta na povišenoj temperaturi. Ovaj vodič točno objašnjava što ta razlika znači za odabir materijala, izradu i vijek trajanja.

Koja je temeljna razlika između nikla 200 i nikla 201?

Nikl 200 (UNS N02200) i nikl 201 (UNS N02201) komercijalno su čiste legure kovanog nikla s istim osnovnim sastavom, ali nikl 201 ima mnogo niži maksimalni sadržaj ugljika - 0.02% u odnosu na 0,15% za nikl 200 - koji sprječava krtost grafita na visokoj temperaturi i čini nikl 201 potreban izbor za kontinuirani rad iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva).

Oba stupnja sadrže najmanje 99,0% nikla (obično 99,6% ili više u komercijalnim proizvodima), s malim, strogo kontroliranim dodacima mangana, željeza i bakra. Ugljik je jedini element koji je namjerno ograničen daleko ispod svoje normalne razine u niklu 201, jer se na visokoj temperaturi ugljik ponaša vrlo različito u ova dva stupnja - sa stvarnim posljedicama na čvrstoću i žilavost.

Tablica 1. Ograničenja kemijskog sastava prema ASTM B160 / B162 (vrijednosti su težinski postoci).

Za što je najbolje koristiti Nickel 200?

Nickel 200 je najprikladniji za primjene na sobnoj- i umjerenoj-temperaturi koje zahtijevaju izvrsnu otpornost na koroziju, visoku toplinsku i električnu vodljivost i jednostavnost izrade - uključujući rukovanje kaustičnom sodom, obradu hrane te elektroničke i električne komponente.

Viši dopušteni sadržaj ugljika nikla 200 nije nedostatak - to jednostavno znači da stupanj nikada nije bio namijenjen za dugotrajnu upotrebu na visokim-temperaturama. Ispod otprilike 600 stupnjeva F (315 stupnjeva), sadržaj ugljika nema značajnog utjecaja na mehaničko ponašanje, tako da Nickel 200 radi izvrsno i obično košta manje za proizvodnju od strože-kontroliranog Nickel 201.

Tipične primjene nikla 200

• Kaustična soda (natrijev hidroksid) i oprema za rukovanje alkalijama
• Oprema-za preradu hrane koja zahtijeva nisku kontaminaciju metalima
• Električne i elektroničke komponente (vodne žice, konektori, oklopi)
• Kemijske bačve i torbe za-proizvode visoke čistoće
• Morske i slatkovodne komponente ispod 600 stupnjeva F (315 stupnjeva )

Što je nikal 201 i zašto se koristi na visokim temperaturama?

Nikal 201je nisko{0}}ugljična verzija komercijalno čistog nikla, proizvedena posebno da se odupre grafitizaciji i krtosti iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva), što ga čini standardnim stupnjem za dijelove peći, opremu za procese na visokim-temperaturama i bilo koju komponentu nikla koja će doživjeti trajnu toplinu u radu.

Na temperaturama iznad otprilike 600 stupnjeva F (315 stupnjeva), ugljik u niklu 200 može precipitirati iz čvrste otopine kao grafit, koncentrirajući se na granicama zrna.

Ovaj grafitni ugljik ne ojačava metal na način na koji karbidi ojačavaju čelik - umjesto toga, on stvara mrežu slabih točaka koje oštro smanjuju duktilnost i udarnu žilavost, način kvara koji se obično naziva krtost na visokoj-temperaturi. Budući da je sadržaj ugljika u niklu 201 ograničen na 0,02%, nema dovoljno ugljika za formiranje štetne grafitne mreže, tako da legura zadržava svoju rastegljivost i žilavost čak i nakon produljenog izlaganja visokim-temperaturama.

Tipične primjene nikla 201

• Komponente peći i uređaji za topli-obradu
• Kaustični isparivači i visoko{0}}temperaturne lužine
• Hardver elektronske cijevi i-vakuumske peći
• Oprema za kemijsku obradu koja radi na temperaturama iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva )
• Zavareni sklopovi koji će se vidjeti nakon-zavarivanja ili-u-upotrebi zagrijavaju iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva )

Kako sadržaj ugljika uzrokuje visoko{0}}temperaturnu krtost?

Sadržaj ugljika kontrolira rizik od krtosti jer nikal ima vrlo nisku krutu topljivost za ugljik na visokoj temperaturi; višak ugljika taloži se kao grafit duž granica zrna, a što je više ugljika prisutno, ta grafitna mreža postaje gušća i štetnija.

Ovo je problem topljivosti, a ne problem snage. Za razliku od čelika, gdje ugljik stvara tvrde karbide koji ojačavaju, ugljik u niklu jednostavno premašuje ono što metal može zadržati u otopini kako temperatura raste, a zatim ispada kao mekani, slabi grafit. Praktične posljedice za odabir razreda su izravne:

Nikal 201 (0,02% C max): Ugljik ostaje dovoljno nizak da se formira malo ili nimalo grafita, čak i nakon produljene izloženosti iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva ). Duktilnost i žilavost su očuvane.

Nikal 200 (0,15% C max): Sadržaj ugljika je dovoljno visok da taloženje grafita postane vjerojatno iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva), posebno sa sporim hlađenjem ili dugim vremenima zadržavanja, što rezultira mjerljivim gubitkom udarne žilavosti i duktilnosti.

To je razlog zašto se prag od 600 stupnjeva F (315 stupnjeva) tretira kao čvrsta granica u specifikacijama i praksi projektiranja, a ne kao gruba smjernica: ispod njega, bilo koji stupanj radi pouzdano; iznad njega se preporučuje samo nikal 201 za dugotrajnu upotrebu.

Koje su mehaničke i fizičke razlike između nikla 200 i nikla 201?

Na sobnoj temperaturi, nikal 200 i nikal 201 imaju uglavnom identična mehanička i fizikalna svojstva; razlika postaje značajna tek nakon produljenog izlaganja iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva), gdje nikal 200 gubi rastezljivost i žilavost, dok nikal 201 zadržava oboje.

Tablica 2. Reprezentativna mehanička i fizikalna svojstva prema ASTM B160 / B161 / B162.

Koju biste ocjenu trebali odabrati za svoju prijavu?

OdaberiteNikal 200za troškovno-učinkovitu uslugu na sobnoj- do umjerenoj-temperaturi u korozivnim aplikacijama ili aplikacijama visoke-vodljivosti; odaberite Nickel 201 za bilo koju komponentu koja neprekidno radi na temperaturama iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva) ili za zavare koji će nakon toga biti izloženi trajnoj toplini.

Tablica 3. Brzi-vodič za odabir ocjena.

Kada dizajn padne blizu praga od 600 stupnjeva F (315 stupnjeva), ili kada će komponenta biti i zavarena i grijana tijekom rada, sigurnija je i standardna praksa navesti nikl 201 umjesto rizika grafitizacije u niklu 200. Skromna razlika u cijeni između dva razreda je mala u usporedbi s cijenom krhkog kvara tijekom-usluge.

Često postavljana pitanja

Kratki, povremeni izleti iznad 600 stupnjeva F (315 stupnjeva ) općenito se toleriraju, budući da je grafitizacija proces ovisan o vremenu- i temperaturi-. Međutim, nikal 200 se ne preporučuje za kontinuiranu ili ponovljenu upotrebu iznad ovog praga, gdje kumulativna izloženost povećava rizik od krtosti.

Je li nikal 201 skuplji od nikla 200?

Nikal 201 obično ima skromnu cjenovnu premiju u odnosu na nikl 200, odražavajući dodatno rafiniranje potrebno za zadržavanje ugljika na ili ispod 0,02%. U primjenama na visokim-temperaturama, ova premija je mala u usporedbi s cijenom preranog kvara zbog grafitne krtosti.

Imaju li nikal 200 i nikal 201 istu otpornost na koroziju?

Da. Otpornost na koroziju u oba stupnja dolazi od same matrice nikla, a ne od sadržaja ugljika, tako da nikal 200 i nikal 201 imaju jednake performanse u kaustičnoj, neutralnoj soli, te u mnogim organskim i -okruženjima obrade hrane.

Može li se nikal 201 zavarivati ​​bez posebnih mjera opreza?

Nikal 201 zavariva koristeći standardne postupke zavarivanja nikla i metale za punjenje, a njegov nizak sadržaj ugljika zapravo smanjuje rizik krtosti-pogođene-zone u usporedbi s niklom 200 za zavarivanje. I dalje se primjenjuju standardne mjere opreza za čistoću i zaštitu za čisti nikl.

Kako se otkriva ili sprječava grafitizacija u niklu 200?

Grafitizacija se obično identificira metalografskim ispitivanjem ili gubitkom udarne žilavosti u mehaničkom ispitivanju nakon izlaganja visokoj-temperaturi. Najpouzdanija prevencija nije toplinska obrada već zamjena materijala: navođenje nikla 201 gdje god će radna temperatura prijeći 600 stupnjeva F (315 stupnjeva).