Nikkellegering
1. Typer nikkellegeringer
Nikkellegeringer kan bredt kategoriseres i følgende typer:
1.1. Nikkel - kobberlegeringer (monel)
Monellegeringer er laget av en kombinasjon av nikkel og kobber, ofte med flere elementer som jern, mangan og silisium. Disse legeringene er kjent for sin utmerkede korrosjonsmotstand i sjøvann og andre tøffe miljøer.
Vanlige karakterer: Monel 400, Monel 500
Bruksområder: Marine miljøer, kjemisk prosessering, romfart, olje og gass.
1.2. Nickel - kromlegeringer (Inconel, Incoloy)
Disse legeringene inneholder nikkel og krom, som gjør dem ideelle for høye - temperaturapplikasjoner der oksidasjonsmotstand er avgjørende.
Inconel: Brukes til ekstreme temperaturer (f.eks. Inconel 718 for gassturbiner).
Incoloy: Inneholder en høyere andel av jern sammenlignet med Inconel, egnet for anvendelser i kjemiske og varmeutvekslingsmiljøer.
Bruksområder: Gassturbiner, luftfart, atomreaktorer, ovner og kjemisk prosessering.
1.3. Nikkel - jernlegeringer
Nickel - jernlegeringer som Kovar (en kontrollert ekspansjonslegering) brukes i elektronisk og glass - tetningsapplikasjoner.
Bruksområder: elektronikk, glass - til - metallforseglinger og vakuumrør.
1.4. Høy - nikkellegeringer
Legeringer med høyt nikkelinnhold (over 50%) tilbyr utmerket korrosjonsmotstand, spesielt i aggressive miljøer som svovelsyre eller klorid - som inneholder løsninger.
Eksempler: Hastelloy, Inconel 625.
Bruksområder: Kjemisk prosessering, kjernefysisk og romfart.
1.5. Nikkel - Molybden -legeringer
Disse legeringene er svært motstandsdyktige mot korrosjon og oksidasjon, spesielt i høye - temperaturmiljøer.
Eksempel: Hastelloy C-276.
Bruksområder: Kjemiske reaktorer, høye - temperaturovner og marine miljøer.
2. Egenskaper til nikkellegeringer
Nikkellegeringer har et bredt spekter av ønskelige egenskaper som gjør dem egnet for forskjellige krevende applikasjoner.
2.1. Mekaniske egenskaper:
Strekkfasthet: Nikkellegeringer har vanligvis en strekkfasthet fra 50 000 psi (345 MPa) til 200 000 psi (1,379 MPa) avhengig av legering.
Avkastningsstyrke: De fleste nikkellegeringer tilbyr avkastningsstyrker mellom 25 000 psi (172 MPa) og 120 000 psi (827 MPa).
Forlengelse: Forlengelsen av nikkellegeringer varierer vanligvis fra 10% til 40%, avhengig av karakteren.
Hardhet: Nikkellegeringer kan ha en hardhet mellom 60-90 HRB (Rockwell B-skala).
2.2. Termiske egenskaper:
Smeltepunkt: Nikkellegeringer tåler høye temperaturer, med smeltepunkter som vanligvis varierer fra 704 graders F (704 grader) til 1.500 grader F (1.370 grader) avhengig av legeringen.
Termisk ekspansjon: Nikkellegeringer har generelt en moderat termisk ekspansjonskoeffisient, noe som gjør dem nyttige i høye - temperaturapplikasjoner.
2.3. Korrosjonsmotstand:
Oksidasjonsmotstand: Nikkellegeringer, spesielt de med krom, som Inconel og Incoloy, har utmerket motstand mot oksidasjon ved høye temperaturer.
Syremotstand: Nikkel - Kobberlegeringer (f.eks. Monel) tilbyr utmerket motstand mot svovel og saltsyre.
Kloridstresskorrosjonssprakningsmotstand: Hastelloy og andre høye - Nikkellegeringer er kjent for sin eksepsjonelle motstand mot kloridspenningskorrosjonssprekker.
Sjøvannsresistens: Monel og Incoloy er spesielt godt - egnet for sjøvannsapplikasjoner.
3. Fordeler med nikkellegeringer
Overlegen korrosjonsmotstand: Nikkellegeringer brukes ofte i tøffe miljøer som sjøvann, kjemisk prosessering og petrokjemiske næringer på grunn av deres enestående korrosjonsmotstand.
Høy - Temperaturstabilitet: Nikkellegeringer kan fungere godt ved forhøyede temperaturer, noe som gjør dem ideelle for bruksområder som gassturbiner og atomreaktorer.
Styrke og seighet: Disse legeringene opprettholder sin styrke og seighet ved både lave og høye temperaturer.
Allsidighet: Nikkellegeringer kan skreddersys til spesifikke applikasjoner ved å justere legeringselementene, og tilbyr et bredt spekter av mekaniske og kjemiske egenskaper.
Sveisbarhet og fabrikasjon: Mange nikkellegeringer er svært sveisbare og kan bearbeides, noe som gjør dem allsidige for forskjellige applikasjoner.
4. Vanlige nikkellegeringer og deres applikasjoner
| Nikkellegering | Sammensetning | Nøkkelegenskaper | Applikasjoner |
|---|---|---|---|
| Monel 400 | Nikkel 63%, kobber 28%, små mengder jern, mangan og silisium | Utmerket korrosjonsmotstand i sjøvann og sure miljøer | Marine miljøer, kjemisk prosessering, romfart |
| Inconel 718 | Nikkel 52%, krom 19%, jern 19%, molybden 3%, titan 1% | Utmerket høy - temperaturstyrke, oksidasjonsmotstand | Gassturbiner, romfart, atomreaktorer |
| Hastelloy C-276 | Nikkel 57%, molybden 16%, krom 15%, små mengder jern og wolfram | Overlegen motstand mot klorider og oksidasjon ved høye temperaturer | Kjemisk prosessering, atomreaktorer, marine applikasjoner |
| Monel 500 | Nikkel 67%, kobber 30%, jern 2%, mangan 1% | Sterkere enn monel 400, utmerket korrosjonsmotstand | Marine miljøer, romfart, kjemisk prosessering |
| Incoloy 800 | Nikkel 30-35%, krom 19-23%, jern (balanse), små mengder molybden og titan | Høy temperaturstyrke, utmerket oksidasjonsmotstand | Varmevekslere, ovner, kjemisk prosessering |
5. Nikkellegeringer vs andre materialer
| Eiendom/legering | Nikkellegeringer | Rustfritt stål | Titanlegeringer | Aluminiumslegeringer |
|---|---|---|---|---|
| Korrosjonsmotstand | Utmerket i syrer og klorider | Bra, men mindre enn nikkel | Utmerket i sjøvann og klorider | Moderat, mindre enn nikkel |
| Høy - temperaturmotstand | Bra, opptil 2200 grader F (1204 grader) | Moderat, opptil 1500 grader F (815 grader) | Opptil 1500 grader F (815 grader) | Opptil 1200 grader F (649 grader) |
| Styrke | Høyt, spesielt i høye - temp -miljøer | Moderat, bra for generell bruk | Høy styrke - til - vektforhold | Lav, egnet for lette strukturer |