Типы никелевых сплавов

Никель в элементарной форме или в сплаве с другими металлами и материалами внес значительный вклад в наше современное общество и обещает продолжать поставлять материалы для еще более требовательного будущего. Никель всегда был жизненно важным металлом для самых разных отраслей промышленности по той простой причине, что это очень универсальный материал, который может сплавляться с большинством других металлов.

Распространенные типы никелевых сплавов
Никель легко сплавляется с большинством металлов, таких как медь, хром, железо и молибден. Добавление никеля к другим металлам изменяет свойства получаемого сплава и может быть использовано для получения желаемых характеристик, таких как, например, улучшенная стойкость к коррозии или окислению, повышенные характеристики при высоких температурах или более низкие коэффициенты теплового расширения.

В приведенных ниже разделах представлена информация о каждом из этих типов никелевых сплавов.

Сплавы Никель-железо

Сплавы никель-железо используются в тех областях применения, где желаемым свойством является низкая скорость теплового расширения. Invar 36®, также продаваемый под торговыми марками Nilo 6® или Pernifer 6®, обладает коэффициентом теплового расширения, который составляет примерно 1/10 от коэффициента теплового расширения углеродистой стали. Эта высокая степень стабильности размеров делает сплавы никель-железо полезными в таких областях применения, как прецизионное измерительное оборудование или стержни термостатов. Другие сплавы никель-железо с еще большей концентрацией никеля используются в приложениях, где важны магнитно-мягкие свойства, такие как трансформаторы, катушки индуктивности или запоминающие устройства.

Никель-медные сплавы

Сплавы никель-медь очень устойчивы к коррозии в соленой или морской воде и, таким образом, находят применение в морских условиях. Например, Monel 400®, также продаваемый под торговыми марками Nickelvac® 400 или Nicorros® 400, может найти применение в морских трубопроводных системах, валах насосов и клапанах для морской воды. Этот сплав как минимум содержит 63% никеля и 28-34% меди.

Никель-Молибденовые сплавы

Никель-молибденовые сплавы обладают высокой химической стойкостью к сильным кислотам и другим восстановителям, таким как соляная кислота, хлористый водород, серная кислота и фосфорная кислота. Химический состав сплава такого типа, такого как сплав B-2®, имеет концентрацию молибдена 29-30% и концентрацию никеля в пределах 66-74%. Области применения включают насосы и клапаны, прокладки, сосуды под давлением, теплообменники и трубопроводы.

Никель-хромовые сплавы

Никель-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 температуру плавления 1380oC и электрическое сопротивление 1,18 Мом-м.  Нагревательные элементы, такие как в тостерах и других электрических нагревателях сопротивления, используют никель-хромовые сплавы. Когда они производятся в виде проволоки, они известны как проволока Nichrome®.

Сплавы Никель-Хром-Железо

Сплавы никель-хром-железо объединяют эти элементы для получения сплавов, которые устойчивы к окислению и высокотемпературной коррозии. Сплав 800, продаваемый под торговыми марками Incoloy 800®, Ferrochronin® 800, Nickelvac® 800 и Nicrofer® 3220, используется в таких компонентах печей, как трубы для крекинга нефтехимических печей, а также в качестве материала для оболочки электронагревательных элементов. Эти сплавы, как правило, также ценятся за их оптимальные свойства ползучести и разрушения при высоких температурах. Состав этих сплавов обычно составляет 30-35% никеля, 19-23% хрома и минимум 39,5% железа. Высокая концентрация железа привела к переклассификации этих сплавов в нержавеющую сталь.
 

Сплавы Никель-Хром-молибден

При применении, аналогичном никель-молибденовым сплавам, никель-хром-молибденовые сплавы также обеспечивают высокую коррозионную стойкость, особенно в отношении восстанавливающих кислот, таких как соляная кислота и серная кислота. Одним из наиболее известных из этих сплавов является сплав C-276, также продаваемый под торговыми марками Hastelloy C276®, Nickelvac® HC-276, Inconel® 276 и Nicrofer® 5716. Этот сплав используется в облицовках труб для борьбы с загрязнением, воздуховодах и скрубберах, а также в компонентах химической обработки, таких как теплообменники, испарители или реакционные сосуды. Состав этого сплава состоит в основном из никеля с 15-17% молибдена, 14,5-16,5% хрома, 4-7% железа, 3-4,5% вольфрама и меньшими концентрациями других элементов, таких как марганец.

Сплавы Никель-Хром-Кобальт

Эти сплавы никеля добавляют хром и молибден, чтобы повысить прочность сплава на разрыв при ползучести. Примером является сплав 617, продаваемый под торговыми марками Inconel 617® и Nicrofer® 617, который имеет состав 20-24% хрома, 10-15% кобальта и 8-10% молибдена с минимальным содержанием никеля 44,5%. Области применения этих сплавов включают компоненты промышленных печей, газовые турбины, опоры каталитических решеток для производства азотной кислоты и установки по производству ископаемого топлива.

Никель-Титановые сплавы

Никель-титановые сплавы обладают свойствами сохранения формы и памяти формы. Формируя форму из этого сплава при более высокой температуре и деформируя ее из этой сформированной формы при более низкой температуре, сплав запомнит первоначальную форму и преобразуется в эту форму после нагрева до этой так называемой переходной температуры. Контролируя состав сплава, можно изменять температуру перехода. Эти сплавы обладают сверхэластичным свойством, которое может быть использовано, среди прочего, для обеспечения амортизатора от землетрясений, чтобы помочь защитить каменные здания.