1. Introducción
Níquel 201 (EE. UU. N02201) Es una aleación de níquel comercialmente pura que es ampliamente reconocida por su excepcional resistencia a la corrosión., excelente estabilidad térmica, y una formabilidad excepcional.
Especificado en ASTM B162 para plato, hoja, y tira, Níquel 201 Es esencialmente una variante baja en carbono del níquel. 200.
La reducción del contenido de carbono mejora significativamente su resistencia a la fragilización intergranular y mantiene la integridad mecánica a temperaturas elevadas..
Su combinación de pureza, ductilidad, y su alta resistencia a la corrosión lo convierte en un material esencial en el procesamiento químico., ambientes marinos, Aplicaciones aeroespaciales, y operaciones industriales de alta temperatura.
2. ¿Qué es la aleación de níquel ASTM B162 N02201??
ASTM B162 N02201, comúnmente conocido como Níquel 201, es una aleación de níquel comercialmente pura estandarizada para lámina, hoja, y productos en tiras.
Es esencialmente un versión baja en carbono del níquel 200, con el contenido de carbono reducido a un máximo de 0.02 % en peso para mejorar la resistencia a corrosión intergranular y fragilización térmica durante el servicio de alta temperatura.
Níquel 201 se caracteriza por:
- Contenido de níquel de alta pureza (≥99% en peso), asegurando una excelente resistencia a la corrosión en neutral, alcalino, y ambientes ligeramente oxidantes.
- Bajo contenido de carbono, que previene la formación de carburos de níquel en los límites de grano, Mantener la ductilidad y la tenacidad durante la exposición prolongada al calor..
- Excelente formabilidad, haciéndolo adecuado para embutición profunda, hilado, y operaciones de fabricación complejas.
- Estabilidad térmica superior, permitiendo un funcionamiento continuo a temperaturas elevadas sin una pérdida significativa de propiedades mecánicas.
3. Composición química del níquel 201
Níquel 201 (EE. UU. N02201) es un aleación de níquel comercialmente pura con impurezas cuidadosamente controladas y un bajo contenido de carbono para mejorar el rendimiento a altas temperaturas y la resistencia a la corrosión.
La composición química está estandarizada bajo ASTM B162 para garantizar propiedades consistentes para aplicaciones industriales.
| Elemento | Contenido típico (WT%) | Notas |
| Níquel (En) | ≥ 99.0 | Elemento base, Garantiza resistencia a la corrosión y ductilidad. |
| Carbón (do) | ≤ 0.02 | El bajo contenido de carbono reduce la formación de carburos, prevenir la corrosión intergranular |
| Hierro (Ceñudo) | ≤ 0.40 | Residual, influencia menor en la resistencia a la corrosión |
| Cobre (Cu) | ≤ 0.25 | nivel de impureza, Puede mejorar ligeramente la resistencia a la corrosión en entornos específicos. |
| Manganeso (Minnesota) | ≤ 0.10 | Impureza menor, efecto mínimo sobre las propiedades mecánicas |
| Silicio (Y) | ≤ 0.10 | Elemento residual, Contribuye mínimamente a la resistencia a la oxidación. |
| Azufre (S) | ≤ 0.01 | Controlado para evitar la fragilización y mantener la ductilidad. |
| Fósforo (PAG) | ≤ 0.01 | El bajo contenido de fósforo garantiza una buena tenacidad y soldabilidad. |
Ideas clave:
- Dominio del níquel: Encima 99 El % en peso de níquel garantiza una excelente estabilidad química en medios corrosivos..
- Bajo carbono: El carbono ≤0,02% en peso evita la precipitación de carburos de níquel en los límites de los granos durante un servicio prolongado a alta temperatura., lo cual es crítico para Resistencia a la corrosión del estrés.
- Impurezas controladas: Elementos como el hierro, cobre, y manganeso se mantienen en niveles mínimos para equilibrar los costos., resistencia a la corrosión, y rendimiento mecánico.
4. Propiedades físicas de UNS N02201
| Propiedad | Valor |
| Densidad | 8.89 g/cm³ |
| Rango de fusión | 1435–1446°C |
| Conductividad térmica | 90 W/m · k |
| resistividad eléctrica | 7 μΩ · cm |
| Permeabilidad magnética | Ligeramente magnético debajo 354 ° C (punto curie) |
| Coeficiente de expansión térmica | 13.3 μm/m · ° C (20–100 ° C) |
5. Propiedades mecánicas del níquel 201
Níquel 201 (EE. UU. N02201) presenta una combinación de fuerza moderada, Excelente ductilidad, y dureza, making it a versatile material for demanding industrial applications.
| Propiedad | Valor típico | Condición de prueba / Notas |
| Resistencia a la tracción (σᵤ) | 480–620 MPA (70–90 ksi) | Condición recocida |
| Fuerza de rendimiento (σ₀.₂) | 150–275 MPA (22–40 ksi) | 0.2% compensar |
| Alargamiento (A₅₀) | 30–50 % | Measured on 50 longitud de medidor mm |
| Reducción del área (RA) | 55–65 % | Indicates ductility and toughness |
| Dureza (HRB) | 70–100 | Rockwell B scale, condición recocida |
| Resistencia al corte | ~ 310 MPA | Typical value for wrought product |
| Módulo de elasticidad (mi) | 200 GPA | Comparable to structural steels |
| La relación de Poisson | 0.31 | Standard for nickel alloys |
Características mecánicas clave:
- Ductilidad: Níquel 201 can undergo significant plastic deformation before failure, making it suitable for forming, doblando, and deep-drawing operations.
- Tenacidad: Maintains excellent fracture toughness over a wide temperature range, from cryogenic conditions to approximately 600 ° C.
- Trabajar endureciendo: Can be strengthened through cold working, providing flexibility in design for mechanical components.
- Resistencia a la fatiga: High ductility and low impurity levels contribute to good fatigue performance in cyclic loading environments.
6. Resistencia a la corrosión & Rendimiento de la temperatura
Níquel 201 (EE. UU. N02201) is highly regarded for its Resistencia de corrosión excepcional y estabilidad térmica, especially in environments containing neutral and reducing chemicals.
Its performance is superior to many commercial metals due to its high nickel purity (≥ 99.5%) y Bajo contenido de carbono (< 0.02%), which prevent sensitization and carbide precipitation at elevated temperatures.
Resistencia a la corrosión
Níquel 201 demonstrates resistance to a wide range of corrosive agents, making it a material of choice for procesamiento químico, marina, and high-purity applications.
| Ambiente | Comportamiento de corrosión | Comentario |
| Caustic Alkalis (Naóbra, KOH) | Excelente | Minimal corrosion even at boiling temperatures; used for caustic evaporators and heat exchangers. |
| Neutral & Reducing Salts | Excelente | Stable in neutral chloride, sulfate, and nitrate environments. |
| Ácidos (Hydrochloric, Sulfuric) | Moderado a bueno | Resistant in dilute concentrations; corrosion increases with higher acidity and temperature. |
| Oxidizing Environments (Ácido nítrico, Halogens) | Pobre | Not suitable for strong oxidizing acids or halogen gases; Níquel 200/201 are prone to attack. |
| Agua de mar & Brine | Bien | Performs well under stagnant and flowing conditions but not as well as copper-nickel alloys in high-velocity seawater. |
| Organic Compounds (Acetic, Ácidos fórmicos) | Excelente | Estable bajo la mayoría de la exposición a ácidos orgánicos., haciéndolo ideal para equipos de proceso en la industria química. |
Mecanismo de resistencia:
La resistencia a la corrosión del níquel 201 se deriva de la formación de una delgado, película de óxido adherente en su superficie, que pasiva el metal e inhibe un mayor ataque.
Su bajo contenido en carbono evita corrosión intergranular, Garantizar la longevidad en entornos de ciclos térmicos o soldadura..
Rendimiento de la temperatura
Níquel 201 Conserva la integridad mecánica y la estabilidad química en un amplio espectro de temperaturas., de criogénico a temperatura moderadamente alta condiciones.
| Rango de temperatura | Comportamiento | Aplicaciones típicas |
| −200°C a 0 ° C | Excelente dureza y ductilidad. | Recipientes de almacenamiento criogénico, sistemas de manejo de gas licuado |
| Ambiente para 300 ° C | Mantiene la fuerza y la resistencia a la corrosión. | Equipos de procesamiento de productos químicos y alimentos. |
| 300 ° C para 600 ° C | Estable frente a la grafitización (a diferencia del níquel 200) | Intercambiadores de calor, componentes del horno |
| > 600 ° C | Reducción gradual de la fuerza.; aumenta el riesgo de oxidación | Uso limitado, Se recomiendan revestimientos protectores. |
Ventaja clave sobre el níquel 200:
El nivel más bajo de carbono del níquel 201 (< 0.02%) mejora significativamente su resistencia a la grafitización, permitiendo un funcionamiento seguro hasta 600 ° C sin fragilización, mientras que el níquel 200 se limita típicamente a 315 ° C.
7. Fabricación, Formación, y tratamiento térmico
Níquel 201 (EE. UU. N02201) es muy valorado en la industria de la fabricación por su Excelente formabilidad, soldadura, y estabilidad térmica.
Su bajo contenido en carbono (< 0.02 %) lo hace menos susceptible a la precipitación de carburo durante el calentamiento, lo que mejora su trabajabilidad y resistencia a la corrosión intergranular durante el conformado y la soldadura.
Fabricación y maquinabilidad
Níquel 201 puede ser fácilmente fabricado usando métodos convencionales empleado para aceros inoxidables austeníticos y otras aleaciones con alto contenido de níquel.
| Proceso de fabricación | Características | Mejores prácticas |
| Mecanizado | Produce superficies limpias con un desgaste moderado de la herramienta.; Ligeramente más duro que el cobre pero más blando que la mayoría de los aceros.. | Usar acero de alta velocidad (HSS) o Herramientas con punta de carburo, bajas velocidades de corte (15–25 m/l), y lubricación generosa. |
| Formación | Excelente ductilidad tanto en condiciones de frío como de calor.; riesgo mínimo de agrietamiento. | Llevar a cabo trabajo en frío a temperatura ambiente para una formación de precisión. Para conformado pesado, usar trabajo en caliente entre 870 y 1230 °C. |
| Cizallamiento / Puñetazos | Fácil de cortar y perforar gracias a su dureza moderada. (~70-85HRB). | Utilice herramientas afiladas y un espacio libre adecuado para evitar que se rompan los bordes.. |
| Forja | Se mantiene una estructura de grano uniforme durante el trabajo en caliente.. | Calentar gradualmente para 1150–1230°C, terminar de forjar arriba 870 ° C, seguido de un enfriamiento rápido. |
Índice de maquinabilidad:
La maquinabilidad del níquel 201 está clasificada en 20–25 % de acero de fácil mecanización (Aisi 1212), reflejando la necesidad de herramientas afiladas, velocidades controladas, y enfriamiento constante para evitar el endurecimiento por trabajo.
Características de formación
Níquel 201 alta ductilidad y resistencia moderada lo hace ideal para dibujos profundos, hilado, y operaciones de flexión.
- Formación fría: La aleación muestra un mínimo de recuperación elástica y endurecimiento por deformación.; El recocido postformado restaura la ductilidad..
- Formación caliente: Efectivo entre 870–1230°C. No se debe trabajar debajo 870 °C para evitar grietas en la superficie.
- Requisito de recocido: Después de una fuerte deformación o reducción en frío (> 15 %), Se recomienda el recocido para aliviar la tensión interna..
Aplicaciones típicas de conformado:
- Tubo de intercambiador de calor
- Bandejas evaporadoras cáusticas
- Recipientes de proceso químico
Soldadura
Níquel 201 exhibición Excelente soldadura utilizando la mayoría de los procesos convencionales:
- Métodos preferidos: Gtaw (Tig), Gawn (A MÍ), Marea, y soldadura por resistencia.
- Metales de relleno: Comúnmente Níquel 201 (ERNi-1) o Níquel 200 se utilizan varillas de relleno.
- Precauciones:
-
- El precalentamiento es no requerido.
- El tratamiento térmico post-soldadura es opcional a menos que sea necesario para el control dimensional.
- Evite el aporte excesivo de calor para evitar el crecimiento y la oxidación del grano..
Rendimiento típico de soldadura:
La resistencia a la tracción de las uniones soldadas se mantiene en ≥ 90 % del metal base, y la resistencia a la corrosión no se ve afectada en gran medida si se mantiene el blindaje adecuado.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico del níquel. 201 se utiliza principalmente para restaurar la ductilidad, aliviar el estrés interno, y refinar la estructura del grano después de la fabricación.
| Tipo de tratamiento térmico | Rango de temperatura | Método de enfriamiento | Objetivo |
| Recocido | 650–900 ° C | Refrigeración por aire o agua | Alivia la tensión del trabajo en frío., restaura la ductilidad |
| Alivio del estrés | 480–650 ° C | Refrigeración por aire | Reduce la tensión residual después del mecanizado o soldadura. |
| Recocido de solución | 760–870 ° C | Apagado rápido | Garantiza una microestructura uniforme y resistencia a la corrosión. |
Precaución:
Evite la exposición prolongada por encima 600 ° C en atmósferas impuras para evitar la oxidación y la contaminación de la superficie.
8. Ventajas & Limitaciones del níquel 201 Aleación de níquel
Níquel 201 (EE. UU. N02201) es un níquel forjado comercialmente puro Diseñado para ofrecer un rendimiento superior en entornos químicamente agresivos y de alta temperatura..
Ventajas del níquel 201
La mezcla única de pureza química del níquel 201, ductilidad, y su estabilidad metalúrgica lo convierten en uno de los materiales más confiables para uso industrial exigente..
| Categoría | Ventaja | Explicación técnica / Beneficio |
| Resistencia a la corrosión | Excelente resistencia a los álcalis cáusticos, sales neutras, y gases secos. | Particularmente resistente al hidróxido de sodio., hidróxido de potasio, y amoníaco anhidro: la formación de una película de óxido de níquel proporciona una pasivación duradera. |
| Estabilidad térmica | Conserva propiedades mecánicas hasta ~600 °C. | A diferencia del níquel 200, que sufre grafitización arriba 315 ° C, Carbono reducido del níquel 201 (< 0.02 %) Previene la precipitación de carburos y la fragilización intergranular.. |
| Fabricación y conformabilidad | Frío excepcional- y características de trabajo en caliente. | Se puede dibujar fácilmente, hilado, profundamente formado, o forjado sin agrietarse; Mínimo endurecimiento por trabajo en comparación con los aceros inoxidables.. |
| Soldadura | Excelente soldabilidad con arco de gas tungsteno (Gtaw), arco metálico gaseoso (Gawn), y métodos de resistencia. | Las uniones soldadas retienen hasta 90–95 % de la resistencia del metal base y la resistencia a la corrosión cuando se utiliza el relleno adecuado. (ERNi-1) se utiliza. |
Eléctrico & Conductividad térmica |
Alta conductividad eléctrica (~ 22 % IACS) y conductividad térmica (~61 W/m·K). | Ideal para componentes eléctricos., elementos calefactores, y equipos químicos conductores. |
| Propiedades magnéticas | No magnético en condición recocida. | Adecuado para entornos magnéticos y de instrumentación sensibles. |
| Pureza y limpieza | > 99.6 % El contenido de Ni garantiza una contaminación mínima en procesos de alta pureza. | Utilizado en semiconductores, alimento, y industrias farmacéuticas donde se debe evitar la contaminación metálica. |
| Resistencia a ambientes reductores | Estable en atmósferas de hidrógeno y CO₂.. | Mantiene la ductilidad y la integridad mecánica incluso durante la exposición a gases reductores.. |
Limitaciones del níquel 201
A pesar de sus excelentes características, Níquel 201 es no es una aleación universal. Su uso está limitado por factores mecánicos y ambientales que deben evaluarse cuidadosamente durante la selección del material..
| Categoría | Limitación | Explicación / Mitigación |
| Resistencia mecánica | Límite elástico relativamente bajo (~60–90 MPa a temperatura ambiente). | No apto para aplicaciones estructurales pesadas.; a menudo reforzado con soportes externos o revestimiento. |
| Resistencia a la oxidación | Resistencia moderada en el aire por encima. 600 ° C. | La exposición prolongada a altas temperaturas provoca oxidación e incrustaciones en la superficie.; Se recomiendan revestimientos protectores.. |
| Costo | Mayor costo que el acero al carbono o el acero inoxidable.. | Justificado solo en ambientes altamente corrosivos o de pureza crítica.. |
Azufre & Sensibilidad a los halogenuros |
Susceptible a ataques en ambientes que contienen azufre o halógenos. (P.EJ., Cl₂, HCL, So₂). | Evite el uso en atmósferas cloradas o que contengan azufre.; seleccione aleación de níquel 600 o aleación 625 en cambio. |
| Trabajar endureciendo | Se endurece durante el conformado en frío.. | Requiere recocido intermedio para una deformación extensa.. |
| Resistencia limitada a altas temperaturas | Pierde resistencia a la tracción rápidamente por encima 650 ° C. | Utilice superaleaciones a base de níquel (P.EJ., Incomparar 600, Hastelloy C-22) para aplicaciones de alto estrés o temperatura elevada. |
9. Aplicaciones de ASTM B162 N02201
Níquel 201 Se utiliza ampliamente en industrias que exigen resistencia a la corrosión y conformabilidad.:
- Procesamiento químico: evaporadores de sosa cáustica, tanques alcalinos
- Marina aplicaciones: equipo de agua de mar, componentes costa afuera
- Intercambiadores de calor & condensadores
- Aeroespacial: componentes de hilatura y trefilado
- Buques a presión & calderas que requieren bajas emisiones de carbono, materiales resistentes a la corrosión
10. Comparación con aleaciones de níquel similares
Níquel 201 (EE. UU. N02201) es parte de una familia de aleaciones de níquel comercialmente puras eso también incluye Níquel 200 (UNS N02200) y varios aleaciones a base de níquel como Aleación 400 (Monel 400), Aleación 600 (Incomparar 600), y Aleación 625 (Incomparar 625).
Tabla comparativa – Níquel 201 VS. Otras aleaciones de níquel
| Propiedad / Característica | Níquel 200 (UNS N02200) | Níquel 201 (EE. UU. N02201) | Monel 400 (US N04400) | Incomparar 600 (US N06600) | Incomparar 625 (US N06625) |
| Composición nominal (WT%) | Es ≥ 99.5, C ≤ 0.15 | Es ≥ 99.6, C ≤ 0.02 | En ~ 66, Cu ~ 31, Fe ~ 2 | En ~ 72, cr~ 15.5, Fe ~ 8 | En ~ 61, cr~ 21.5, Mamá ~ 9, Nótese bien + Ella ~ 3.6 |
| Rango de fusión (° C) | 1435–1446 | 1435–1446 | 1300–1350 | 1354–1413 | 1290–1350 |
| Temperatura de servicio máximo (° C) | Arriba a 315 ° C | Arriba a 600 ° C | Arriba a 550 ° C | Arriba a 1100 ° C | Arriba a 982 ° C (resistente a la fluencia) |
| Densidad (g/cm³) | 8.89 | 8.89 | 8.80 | 8.47 | 8.44 |
| Resistencia a la tracción (MPA, recocido) | ~ 370 | ~ 380 | ~ 550 | ~ 655 | ~ 827 |
| Fuerza de rendimiento (MPA, 0.2% compensar) | ~ 105 | ~ 100 | ~ 240 | ~ 240 | ~ 414 |
| Alargamiento (%) | 45 | 45 | 35 | 40 | 30 |
| Resistencia a la corrosión | Excelente en álcalis; moderado en ácidos | Excelente en álcalis; mejorado en T alta | Excelente en agua de mar, ácido fluorhídrico | Excelente en oxidación & medios reductores | Excelente en oxidación, reduciendo, y ambientes clorados |
| Soldadura / Formabilidad | Excelente | Excelente | Bien | Bien | Moderado (Trabajar endureciendo) |
| Casos de uso primario | Sistemas cáusticos de baja temperatura, procesamiento de alimentos | Servicio cáustico de alta temperatura, sistemas de pureza química | Marina, ejes de la bomba, Servicio de ácido HF | Intercambiadores de calor, tubos de horno, reactores nucleares | Aeroespacial, proceso químico, tubería de agua de mar |
11. Conclusión
Níquel 201 (EE. UU. N02201) Según ASTM B162 es un producto de alta pureza., Aleación de níquel con bajo contenido de carbono que ofrece una excelente resistencia a la corrosión., estabilidad térmica, y formabilidad.
Es especialmente adecuado para productos químicos., marina, aeroespacial, y aplicaciones de alta temperatura donde el bajo contenido de carbono es fundamental para evitar la fragilidad intergranular.
Mientras que la resistencia mecánica es moderada, su durabilidad, fiabilidad, y su versatilidad de fabricación lo convierten en el material preferido en entornos industriales exigentes..
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre ASTM B162 N02201 y N02200??
La principal diferencia es el contenido de carbono.: N02201 tiene un carbono máximo de 0.02% (VS. 0.15% para N02201? No—correcto: N02200 tiene 0.15% C máx.).
La baja C del N02201 mejora la soldabilidad y la resistencia a la corrosión intergranular, haciéndolo mejor para uniones soldadas y criogenia. N02200 tiene un costo más bajo para aplicaciones no soldadas.
¿Cuál es la temperatura máxima de servicio para N02201??
N02201 puede funcionar continuamente hasta 600°C (1112° F) mientras retiene >40% alargamiento. Por encima de 600 ° C, la resistencia a la tracción disminuye rápidamente, limitar el uso a la exposición intermitente.
¿El N02201 es soldable??
Sí, el N02201 se puede soldar fácilmente mediante GTAW (Tig) y gmaw (A MÍ) utilizando metales de aportación N02201 (ERNi-1/ENi-1).
No se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura para la mayoría de las aplicaciones debido al bajo contenido de carbono..
¿Cómo se comporta N02201 en agua de mar??
N02201 exhibe una excelente resistencia a la corrosión del agua de mar, con una tasa de corrosión <0.02 mm/año—superior a 304 acero inoxidable (0.1 mm/año). Es ideal para sistemas de refrigeración marinos..
¿Qué certificaciones posee la N02201 para contacto con alimentos??
N02201 cumple con la FDA 21 Parte CFR 177.2600 (contacto con alimentos) y Reglamento de la UE (CE) No.
1935/2004, haciéndolo seguro para equipos de procesamiento de alimentos y farmacéuticos.
¿Se puede utilizar N02201 en aplicaciones criogénicas??
Sí, N02201 conserva una alta ductilidad (alargamiento >40%) a temperaturas tan bajas como -253°C (punto de ebullición del hidrógeno líquido), haciéndolo adecuado para tanques de combustible criogénicos y sistemas superconductores.
