Nickel 200 vs Nickel 201: Nizak sadržaj ugljika i visoka{2}}usluga za temperaturu

Nikl 200 i nikl 201 su komercijalno čist (99,6% min.) kovani nikl, ali mala razlika u sadržaju ugljika - znatno ispod jednog procenta - određuje da li komponenta ostaje duktilna ili postaje krhka na povišenoj temperaturi. Ovaj vodič objašnjava tačno šta ta razlika znači za odabir materijala, proizvodnju i vijek trajanja.

Koja je osnovna razlika između nikla 200 i nikla 201?

Nikl 200 (UNS N02200) i nikl 201 (UNS N02201) su oba komercijalno čiste legure nikla sa istim osnovnim sastavom, ali nikl 201 ima mnogo niži maksimalni sadržaj ugljika - 0.02% naspram 0,15% za nikl 200 - koji sprečava stvaranje nikla i visoke temperature na visokim temperaturama. 201 potreban izbor za kontinuirani rad iznad 600 stepeni F (315 stepeni).

Oba tipa sadrže najmanje 99,0% nikla (obično 99,6% ili više u komercijalnim proizvodima), sa malim, strogo kontrolisanim dodacima mangana, gvožđa i bakra. Ugljik je jedini element koji je namjerno ograničen daleko ispod svog normalnog nivoa u Niklu 201, jer se na visokoj temperaturi ugljik ponaša veoma različito u ova dva razreda - sa stvarnim posljedicama po čvrstoću i žilavost.

Tabela 1. Granice hemijskog sastava prema ASTM B160 / B162 (vrijednosti su u težinskim procentima).

Za šta je najbolje koristiti Nickel 200?

Nickel 200 je najpogodniji za primjene na sobnoj- i umjerenoj-temperaturi koja zahtijeva odličnu otpornost na koroziju, visoku toplotnu i električnu provodljivost i lakoću izrade - uključujući rukovanje kaustičnom sodom, obradu hrane i elektronske i električne komponente.

Nickel 200 viši dozvoljeni sadržaj ugljika nije kvar - već jednostavno znači da klasa nikada nije bila namijenjena za produženu upotrebu na visokim-temperaturama. Ispod otprilike 600 stepeni F (315 stepeni), sadržaj ugljika nema značajan utjecaj na mehaničko ponašanje, tako da Nickel 200 radi odlično i obično košta manje za proizvodnju od strože-kontrolisanog Nickel 201.

Tipične aplikacije Nickel 200

• Oprema za rukovanje kaustičnom sodom (natrijum hidroksidom) i alkalijama
• Oprema za{0}}preradu hrane koja zahtijeva nisku metalnu kontaminaciju
• Električne i elektronske komponente (vodeće žice, konektori, oklop)
• Hemijski transportni bubnjevi i torbe za proizvode visoke{0}}čistoće
• Morske i slatkovodne komponente ispod 600 stepeni F (315 stepeni)

Šta je nikl 201 i zašto se koristi na visokim temperaturama?

Nikl 201je nisko-ugljična verzija komercijalno čistog nikla, proizvedena posebno za otpornost na grafitizaciju i krtost iznad 600 stepeni F (315 stepeni), što ga čini standardnom ocjenom za dijelove peći, visoko{3}}procesnu opremu i bilo koju komponentu nikla koja će imati trajnu toplinu u radu.

Na temperaturama iznad otprilike 600 stepeni F (315 stepeni), ugljenik u niklu 200 može precipitirati iz čvrstog rastvora kao grafit, koncentrišući se na granicama zrna.

Ovaj grafitni ugljik ne jača metal na način na koji karbidi jačaju čelik - umjesto toga, on formira mrežu slabih tačaka koje naglo smanjuje duktilnost i udarnu žilavost, način kvara koji se obično naziva visoko{1}}krtost na visokim temperaturama. Budući da je sadržaj ugljika Nickel 201 ograničen na 0,02%, nema dovoljno ugljika da formira štetnu grafitnu mrežu, tako da legura zadržava svoju duktilnost i žilavost čak i nakon dužeg izlaganja visokim{5}}temperaturama.

Tipične aplikacije Nickel 201

• Komponente peći i uređaji za{0}}toplinsku obradu
• Kaustični isparivači i alkalna usluga na visokim{0}}temperaturama
• Hardver za elektronske cijevi i vakuum{0}}peći
• Oprema za hemijsku obradu koja radi iznad 600 stepeni F (315 stepeni)
• Zavareni sklopovi koji će se nakon{0}}zavarivanja ili-zagrejati iznad 600 stepeni F (315 stepeni)

Kako sadržaj ugljika uzrokuje krtost na visokim temperaturama?

Sadržaj ugljika kontrolira rizik od krtosti jer nikl ima vrlo nisku topljivost u čvrstom stanju za ugljik na visokoj temperaturi; višak ugljika precipitira kao grafit duž granica zrna, a što je više ugljika prisutno, to ta grafitna mreža postaje gušća i štetnija.

Ovo je problem rastvorljivosti, a ne problem snage. Za razliku od čelika, gdje ugljik formira tvrde, ojačavajuće karbide, ugljik u niklu jednostavno premašuje ono što metal može zadržati u otopini kako temperatura raste, a zatim ispada kao meki, slab grafit. Praktične posljedice za odabir razreda su direktne:

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

Nikl 200 (0,15% C max): Sadržaj ugljika je dovoljno visok da taloženje grafita postaje vjerovatno iznad 600 stepeni F (315 stepeni), posebno uz sporo hlađenje ili dugo vrijeme zadržavanja, što rezultira mjerljivim gubitkom udarne žilavosti i duktilnosti.

Zbog toga se prag od 600 stepeni F (315 stepeni) tretira kao čvrsta granica u specifikaciji i praksi dizajna, a ne kao gruba smernica: ispod nje, bilo koji stepen radi pouzdano; iznad njega, samo nikl 201 se preporučuje za trajni rad.

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

Na sobnoj temperaturi, nikl 200 i nikl 201 imaju suštinski identična mehanička i fizička svojstva; razlika postaje značajna tek nakon dužeg izlaganja iznad 600 stepeni F (315 stepeni), gde nikl 200 gubi duktilnost i žilavost dok nikl 201 zadržava oboje.

Tabela 2. Reprezentativne mehaničke i fizičke osobine prema ASTM B160 / B161 / B162.

Koju ocenu treba da odaberete za svoju prijavu?

IzaberiNikl 200za -efikasnu, sobnu- do umjerenu-uslugu temperature u korozivnim ili-primjenama visoke provodljivosti; izaberite Nickel 201 za bilo koju komponentu koja neprekidno radi na temperaturi iznad 600 stepeni F (315 stepeni), ili za zavarene delove koji će nakon toga doživeti trajnu toplotu.

Tabela 3. Brzi-vodič za odabir referentnih ocjena.

Kada dizajn padne blizu praga od 600 stepeni F (315 stepeni), ili kada će komponenta biti i zavarena i zagrijana u radu, sigurnija i standardna praksa je da se specificira nikl 201 umjesto da rizikuje grafitizaciju u niklu 200. Skromna razlika u cijeni između dva razreda je mala u poređenju sa cijenom lomljivog kvara{4}.

Često postavljana pitanja

Kratki, povremeni izleti iznad 600 stepeni F (315 stepeni) se generalno tolerišu, pošto je grafitizacija proces koji zavisi od vremena- i temperature{3}}. Međutim, Nickel 200 se ne preporučuje za kontinuirani ili ponovljeni rad iznad ovog praga, gdje kumulativna izloženost povećava rizik od krtosti.

Da li je Nickel 201 skuplji od Nickel 200?

Nikl 201 obično ima skromnu cijenu u odnosu na nikl 200, što odražava dodatnu rafinaciju koja je potrebna da bi se ugljik održao na ili ispod 0,02%. U primjenama na visokim{4}}temperaturama, ova premija je mala u poređenju sa cijenom prijevremenog kvara zbog krtosti grafita.

Da li nikl 200 i nikl 201 imaju istu otpornost na koroziju?

Da. Otpornost na koroziju u oba stepena potiče od same matrice nikla, a ne od sadržaja ugljika, tako da Nickel 200 i Nickel 201 rade jednako u kaustičnim, neutralnim solima i mnogim organskim sredinama i okruženjima za preradu hrane{3}}.

Može li se nikl 201 zavariti bez posebnih mjera opreza?

Nickel 201 zavariva koristeći standardne postupke zavarivanja nikla i metala za punjenje, a njegov nizak sadržaj ugljika zapravo smanjuje rizik od krtosti zone-zahvaćene-zavarivanjem u poređenju sa zavarivanjem Nickel 200. Standardne mjere čistoće i zaštite za čisti nikl i dalje vrijede.

Kako se otkriva ili sprječava grafitizacija u Nickel 200?

Grafitizacija se obično identifikuje metalografskim ispitivanjem ili gubitkom udarne žilavosti u mehaničkom ispitivanju nakon izlaganja visokim{0}}temperaturama. Najpouzdanija prevencija nije termička obrada, već zamjena materijala: navođenje nikla 201 gdje god će trajna radna temperatura premašiti 600 stepeni F (315 stepeni).