Nickel 200 vs Nickel 201: Χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και υψηλή{2}}υπηρεσία θερμοκρασίας

Το Nickel 200 και το Nickel 201 είναι αμφότερα εμπορικά καθαρό (99,6% min.) επεξεργασμένο νικέλιο, αλλά μια μικρή διαφορά στην περιεκτικότητα σε άνθρακα - πολύ κάτω από το ένα τοις εκατό - καθορίζει εάν ένα εξάρτημα παραμένει όλκιμο ή γίνεται εύθραυστο σε υψηλή θερμοκρασία. Αυτός ο οδηγός εξηγεί ακριβώς τι σημαίνει αυτή η διαφορά για την επιλογή υλικού, την κατασκευή και τη διάρκεια ζωής.

Ποια είναι η βασική διαφορά μεταξύ του Nickel 200 και του Nickel 201;

Το νικέλιο 200 (UNS N02200) και το νικέλιο 201 (UNS N02201) είναι αμφότερα εμπορικά καθαρά κράματα επεξεργασμένου νικελίου με την ίδια σύνθεση βάσης, αλλά το νικέλιο 201 έχει πολύ χαμηλότερη μέγιστη περιεκτικότητα σε άνθρακα - 0.02% έναντι 0,15% για το νικέλιο {{7} 201 η απαιτούμενη επιλογή για συνεχή εξυπηρέτηση πάνω από 600 μοίρες F (315 μοίρες ).

Και οι δύο ποιότητες είναι τουλάχιστον 99,0% νικέλιο (συνήθως 99,6% ή υψηλότερο σε εμπορικά προϊόντα), με μικρές, αυστηρά ελεγχόμενες προσθήκες μαγγανίου, σιδήρου και χαλκού. Ο άνθρακας είναι το ένα στοιχείο που περιορίζεται σκόπιμα πολύ κάτω από το κανονικό του επίπεδο στο Νικέλιο 201, επειδή σε υψηλή θερμοκρασία ο άνθρακας συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά σε αυτούς τους δύο βαθμούς - με πραγματικές συνέπειες για τη δύναμη και τη σκληρότητα.

Πίνακας 1. Όρια χημικής σύνθεσης ανά ASTM B160 / B162 (οι τιμές είναι τοις εκατό κατά βάρος).

Σε τι χρησιμοποιείται καλύτερα το Nickel 200;

Το Nickel 200 είναι το πλέον κατάλληλο για εφαρμογές δωματίου- και μέτριας- θερμοκρασίας που απαιτούν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και ευκολία κατασκευής -, συμπεριλαμβανομένου του χειρισμού της καυστικής σόδας, της επεξεργασίας τροφίμων και ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών εξαρτημάτων.

Η υψηλότερη επιτρεπόμενη περιεκτικότητα σε άνθρακα του Nickel 200 δεν αποτελεί ελάττωμα - απλώς σημαίνει ότι η ποιότητα δεν προοριζόταν ποτέ για παρατεταμένη χρήση σε υψηλές-θερμοκρασίες. Κάτω από περίπου 600 μοίρες F (315 μοίρες ), η περιεκτικότητα σε άνθρακα δεν έχει ουσιαστική επίδραση στη μηχανική συμπεριφορά, επομένως το Nickel 200 έχει εξαιρετική απόδοση και συνήθως κοστίζει λιγότερο στην παραγωγή από το πιο αυστηρό-ελεγχόμενο Nickel 201.

Τυπικές εφαρμογές Nickel 200

• Εξοπλισμός χειρισμού καυστικής σόδας (υδροξείδιο νατρίου) και αλκαλίων
• Εξοπλισμός επεξεργασίας τροφίμων-που απαιτεί χαμηλή μεταλλική μόλυνση
• Ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα (καλώδια μολύβδου, σύνδεσμοι, θωράκιση)
• Τύμπανα αποστολής χημικών και τσάντες για προϊόντα- υψηλής καθαρότητας
• Στοιχεία θαλάσσιου και γλυκού νερού κάτω από 600 βαθμούς F (315 μοίρες)

Τι είναι το Nickel 201 και γιατί χρησιμοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες;

Νικέλιο 201είναι η έκδοση χαμηλών εκπομπών άνθρακα του εμπορικά καθαρού νικελίου, που παράγεται ειδικά για να αντιστέκεται σε γραφιτισμό και ευθραυστότητα άνω των 600 βαθμών F (315 μοίρες ), καθιστώντας την την τυπική κατηγορία για εξαρτήματα κλιβάνου, εξοπλισμό διεργασίας υψηλής{3} θερμοκρασίας και οποιοδήποτε στοιχείο νικελίου που θα δει παρατεταμένη θερμότητα στην υπηρεσία.

Σε θερμοκρασίες πάνω από περίπου 600 βαθμούς F (315 βαθμούς), ο άνθρακας στο Νικέλιο 200 μπορεί να καταβυθιστεί από στερεό διάλυμα ως γραφίτης, συγκεντρωμένος στα όρια των κόκκων.

Αυτός ο άνθρακας γραφίτη δεν ενισχύει το μέταλλο με τον τρόπο που τα καρβίδια ενισχύουν τον χάλυβα -, αντίθετα, σχηματίζει ένα δίκτυο αδύναμων σημείων που μειώνει απότομα την ολκιμότητα και την αντοχή στην κρούση, μια λειτουργία αστοχίας που συνήθως ονομάζεται ευθραυστότητα σε υψηλή- θερμοκρασία. Επειδή η περιεκτικότητα σε άνθρακα του Nickel 201 περιορίζεται στο 0,02%, δεν υπάρχει αρκετός άνθρακας για να σχηματιστεί ένα επιζήμιο δίκτυο γραφίτη, επομένως το κράμα διατηρεί την ολκιμότητα και τη σκληρότητά του ακόμα και μετά από παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές-θερμοκρασίες.

Τυπικές εφαρμογές νικελίου 201

• Εξαρτήματα κλιβάνου και εξαρτήματα θερμικής{0}επεξεργασίας
• Καυστικοί εξατμιστές και υπηρεσία αλκαλίων{0}}υψηλής θερμοκρασίας
• Σωλήνας ηλεκτρονίων και εξοπλισμός φούρνου{0}}κενού
• Εξοπλισμός χημικής επεξεργασίας που λειτουργεί πάνω από 600 βαθμούς F (315 μοίρες)
• Συγκολλημένα συγκροτήματα που θα βλέπουν μετά{0}}συγκόλληση ή σε-θερμότητα λειτουργίας πάνω από 600 βαθμούς F (315 μοίρες )

Πώς η περιεκτικότητα σε άνθρακα προκαλεί ευθραυστότητα σε υψηλή-θερμοκρασία;

Η περιεκτικότητα σε άνθρακα ελέγχει τον κίνδυνο ευθραυστότητας επειδή το νικέλιο έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα σε στερεά για άνθρακα σε υψηλή θερμοκρασία. Η περίσσεια άνθρακα καθιζάνει ως γραφίτης κατά μήκος των ορίων των κόκκων, και όσο περισσότερος άνθρακας υπάρχει, τόσο πιο πυκνό και πιο καταστροφικό γίνεται αυτό το δίκτυο γραφίτη.

Αυτό είναι πρόβλημα διαλυτότητας, όχι πρόβλημα δύναμης. Σε αντίθεση με τον χάλυβα, όπου ο άνθρακας σχηματίζει σκληρά, ενισχυτικά καρβίδια, ο άνθρακας στο νικέλιο απλώς υπερβαίνει αυτό που μπορεί να συγκρατήσει το μέταλλο στο διάλυμα καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και στη συνέχεια πέφτει ως μαλακός, αδύναμος γραφίτης. Οι πρακτικές συνέπειες για την επιλογή βαθμού είναι άμεσες:

Νικέλιο 201 (0,02% C max): Ο άνθρακας παραμένει αρκετά χαμηλός ώστε να σχηματίζεται ελάχιστος ή καθόλου γραφίτης, ακόμη και μετά από παρατεταμένη έκθεση πάνω από 600 βαθμούς F (315 βαθμούς ). Η ολκιμότητα και η σκληρότητα διατηρούνται.

Nickel 200 (0,15% C max): Η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι αρκετά υψηλή ώστε η κατακρήμνιση γραφίτη να είναι πιθανή πάνω από 600 βαθμούς F (315 μοίρες), ειδικά με αργή ψύξη ή μεγάλους χρόνους παραμονής, με αποτέλεσμα μετρήσιμη απώλεια σκληρότητας κρούσης και ολκιμότητας.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το όριο των 600 μοιρών F (315 μοίρες ) αντιμετωπίζεται ως σκληρό όριο στην πρακτική προδιαγραφής και σχεδιασμού, αντί ως πρόχειρη οδηγία: κάτω από αυτό, κάθε κατηγορία έχει αξιόπιστη απόδοση. πάνω από αυτό, μόνο το Nickel 201 συνιστάται για συνεχή συντήρηση.

Ποιες είναι οι διαφορές μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων μεταξύ του Nickel 200 και του Nickel 201;

Σε θερμοκρασία δωματίου, το νικέλιο 200 και το νικέλιο 201 έχουν ουσιαστικά ταυτόσημες μηχανικές και φυσικές ιδιότητες. η διαφορά γίνεται σημαντική μόνο μετά από εκτεταμένη έκθεση πάνω από 600 βαθμούς F (315 μοίρες ), όπου το Nickel 200 χάνει την ολκιμότητα και τη σκληρότητα ενώ το Nickel 201 διατηρεί και τα δύο.

Πίνακας 2. Αντιπροσωπευτικές μηχανικές και φυσικές ιδιότητες ανά ASTM B160 / B161 / B162.

Ποιο βαθμό πρέπει να επιλέξετε για την αίτησή σας;

ΕπιλέγωΝικέλιο 200για οικονομικά-αποτελεσματική εξυπηρέτηση δωματίου- έως μέτριας-θερμοκρασίας σε διαβρωτικές ή υψηλής{3}}αγωγιμότητας εφαρμογές. επιλέξτε Nickel 201 για οποιοδήποτε εξάρτημα που λειτουργεί συνεχώς πάνω από 600 βαθμούς F (315 μοίρες ) ή για συγκολλήσεις που θα βιώσουν παρατεταμένη θερμότητα μετά.

Πίνακας 3. Γρήγορος-οδηγός επιλογής βαθμού αναφοράς.

Όταν ένα σχέδιο πέφτει κοντά στο όριο των 600 μοιρών F (315 μοίρες ) ή όταν ένα εξάρτημα συγκολλάται και θερμαίνεται κατά τη λειτουργία, η ασφαλέστερη και τυπική πρακτική είναι να προσδιορίζεται το Nickel 201 αντί να υπάρχει κίνδυνος γραφιτοποίησης στο Nickel 200. Η μέτρια διαφορά κόστους μεταξύ των δύο βαθμών είναι μικρή σε σύγκριση με το κόστος μιας αστοχίας{4}}.

Συχνές Ερωτήσεις

Γίνονται γενικά ανεκτές σύντομες, περιστασιακές εκδρομές πάνω από τους 600 βαθμούς F (315 μοίρες ), καθώς η γραφιτοποίηση είναι μια διαδικασία που εξαρτάται από το χρόνο- και τη θερμοκρασία-. Ωστόσο, το Nickel 200 δεν συνιστάται για συνεχές ή επαναλαμβανόμενο σέρβις πάνω από αυτό το όριο, όπου η σωρευτική έκθεση αυξάνει τον κίνδυνο ευθραυστότητας.

Είναι το Nickel 201 πιο ακριβό από το Nickel 200;

Το Nickel 201 φέρει συνήθως ένα μέτριο premium τιμής σε σχέση με το Nickel 200, αντικατοπτρίζοντας την πρόσθετη διύλιση που απαιτείται για τη διατήρηση του άνθρακα στο ή κάτω του 0,02%. Σε εφαρμογές υψηλών-θερμοκρασιών, αυτό το ασφάλιστρο είναι μικρό σε σύγκριση με το κόστος της πρόωρης αστοχίας από την ευθραυστότητα του γραφίτη.

Το Nickel 200 και το Nickel 201 έχουν την ίδια αντοχή στη διάβρωση;

Ναί. Η αντοχή στη διάβρωση και στις δύο ποιότητες προέρχεται από την ίδια τη μήτρα του νικελίου, όχι από την περιεκτικότητα σε άνθρακα, επομένως το Nickel 200 και το Nickel 201 έχουν ισοδύναμη απόδοση σε καυστικό, ουδέτερο αλάτι και σε πολλά βιολογικά περιβάλλοντα-και επεξεργασίας τροφίμων.

Μπορεί το Nickel 201 να συγκολληθεί χωρίς ιδιαίτερες προφυλάξεις;

Το Nickel 201 συγκολλάται χρησιμοποιώντας τυπικές πρακτικές συγκόλλησης νικελίου και μέταλλα πλήρωσης και η χαμηλή περιεκτικότητά του σε άνθρακα μειώνει στην πραγματικότητα τον κίνδυνο θερμότητας-επηρεαζόμενης- ευθραυστότητας της ζώνης σε σύγκριση με τη συγκόλληση Nickel 200. Οι τυπικές προφυλάξεις καθαριότητας και θωράκισης για το καθαρό νικέλιο εξακολουθούν να ισχύουν.

Πώς ανιχνεύεται ή αποτρέπεται η γραφιτοποίηση στο Nickel 200;

Η γραφιτοποίηση προσδιορίζεται συνήθως μέσω μεταλλογραφικής εξέτασης ή απώλειας αντοχής σε κρούση σε μηχανικές δοκιμές μετά από έκθεση σε υψηλές{{0} θερμοκρασίες. Η πιο αξιόπιστη πρόληψη δεν είναι μια θερμική επεξεργασία αλλά μια υποκατάσταση υλικού: προσδιορίζοντας το Nickel 201 όπου η θερμοκρασία παρατεταμένης λειτουργίας υπερβαίνει τους 600 βαθμούς F (315 βαθμούς ).