1. 導入
ニッケル 201 (米国番号02201) 卓越した耐食性が広く知られている商業用純ニッケル合金です。, 優れた熱安定性, 優れた成形性.
以下に指定されています ASTM B162 プレート用, シート, とストリップ, ニッケル 201 本質的にはニッケルの低炭素変種です 200.
炭素含有量の削減により、粒界脆化に対する耐性が大幅に向上し、高温下での機械的完全性が維持されます。.
その純粋さの組み合わせ, 延性, 耐食性が高く、化学処理に欠かせない材料です。, 海洋環境, 航空宇宙アプリケーション, および高温産業作業.
2. ASTM B162 N02201 ニッケル合金とは?
ASTM B162 N02201, 一般に知られています ニッケル 201, のために標準化された商業用純ニッケル合金です。 皿, シート, およびストリップ製品.
それは本質的には ニッケルの低炭素バージョン 200, 炭素含有量を最大限に削減し、 0.02 wt% に対する耐性を高めるため 顆粒間腐食 そして 熱脆化 高温使用時.
ニッケル 201 特徴がある:
- 高純度ニッケル含有量 (≥99 wt%), 中性域で優れた耐食性を確保, アルカリ, および穏やかな酸化環境.
- 低炭素含有量, 粒界でのニッケル炭化物の形成を防ぎます。, 長時間熱にさらされても延性と靭性を維持.
- 優れた形成性, 深絞り加工に適しています, 紡糸, 複雑な製造作業.
- 優れた熱安定性, 機械的特性を大幅に損なうことなく、高温での連続運転が可能になります。.
3. ニッケルの化学組成 201
ニッケル 201 (米国番号02201) aです 商業用純ニッケル合金 慎重に制御された不純物と低炭素含有量により、高温性能と耐食性が向上します。.
化学組成は次のように規格化されています。 ASTM B162 産業用途向けに一貫した特性を確保するため.
| 要素 | 典型的なコンテンツ (wt％) | メモ |
| ニッケル (で) | ≥ 99.0 | ベース要素, 耐食性と延性を確保します |
| 炭素 (c) | ≤ 0.02 | 炭素含有量が低いため炭化物の生成が減少します, 粒界腐食の防止 |
| 鉄 (fe) | ≤ 0.40 | 残差, 耐食性への影響は少ない |
| 銅 (cu) | ≤ 0.25 | 不純物レベル, 特定の環境において耐食性をわずかに向上させることができます |
| マンガン (Mn) | ≤ 0.10 | 微量の不純物, 機械的特性への影響を最小限に抑える |
| シリコン (そして) | ≤ 0.10 | 残留要素, 耐酸化性への寄与は最小限 |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.01 | 脆化を回避し延性を維持するように制御 |
| リン (p) | ≤ 0.01 | リンが少ないため、優れた靭性と溶接性が保証されます。 |
重要な洞察:
- ニッケルの優位性: 以上 99 wt% ニッケルにより、腐食性媒体中での優れた化学的安定性が確保されます。.
- 低炭素: ≤0.02 wt% の炭素は、長期間の高温使用中に粒界でのニッケル炭化物の析出を防止します。, それはにとって重要です 応力腐食抵抗.
- 管理された不純物: 鉄のような元素, 銅, マンガンはコストのバランスをとるために最小限のレベルに保たれています。, 耐食性, および機械的パフォーマンス.
4. UNS N02201の物理的性質
| 財産 | 価値 |
| 密度 | 8.89 g/cm³ |
| 融解範囲 | 1435–1446 °C |
| 熱伝導率 | 90 w/m・k |
| 電気抵抗率 | 7 μω・cm |
| 透磁率 | 下にわずかに磁性があります 354 °C (キュリー点) |
| 熱膨張係数 | 13.3 μm/m・°C (20–100°C) |
5. ニッケルの機械的性質 201
ニッケル 201 (米国番号02201) の組み合わせを展示します 中程度の強さ, 優れた延性, とタフネス, 要求の厳しい産業用途に適した多用途の材料になります。.
| 財産 | 典型的な値 | テスト条件 / メモ |
| 抗張力 (σᵤ) | 480–620 MPa (70–90 ksi) | アニール状態 |
| 降伏強度 (σ₀.₂) | 150–275 MPa (22–40 ksi) | 0.2% オフセット |
| 伸長 (a₅₀) | 30–50 % | 測定日 50 MMゲージの長さ |
| 面積の削減 (RA) | 55–65 % | 延性と靭性を示します |
| 硬度 (HRB) | 70–100 | ロックウェル B スケール, 焼きなまし状態 |
| せん断強度 | 〜310 MPa | 鍛造品の代表値 |
| 弾性率 (e) | 200 GPA | 構造用鋼に匹敵する |
| ポアソンの比率 | 0.31 | ニッケル合金の規格 |
主要な機械的特性:
- 延性: ニッケル 201 破損する前に大きな塑性変形が起こる可能性があります, 成形に適したものにする, 曲げ, および深絞り加工.
- タフネス: 広い温度範囲にわたって優れた破壊靱性を維持, 極低温状態から約 600 °C.
- 作業硬化: 冷間加工により強化可能, 機械コンポーネントの設計に柔軟性を提供.
- 疲労抵抗: 高い延性と低い不純物レベルにより、繰り返し荷重がかかる環境における良好な疲労性能に貢献します.
6. 耐食性 & 温度性能
ニッケル 201 (米国番号02201) で高く評価されています 例外的な腐食抵抗 そして 熱安定性, 特に中性および還元性の化学物質を含む環境では.
その性能は、多くの市販金属よりも優れています。 高いニッケル純度 (≥ 99.5%) そして 低炭素含有量 (< 0.02%), 高温での鋭敏化と炭化物の析出を防ぎます。.
耐食性
ニッケル 201 広範囲の腐食剤に対する耐性を示します。, に選ばれる素材となる 化学処理, 海兵隊, および高純度アプリケーション.
| 環境 | 腐食挙動 | コメント |
| 苛性アルカリ (ナオ, コー) | 素晴らしい | 沸騰温度でも最小限の腐食; 苛性蒸発器および熱交換器に使用. |
| 中性 & 減塩 | 素晴らしい | 中性塩化物中で安定, 硫酸塩, および硝酸塩環境. |
| 酸 (塩酸, 硫酸) | 中程度から良い | 希薄濃度への耐性; 酸性度と温度が高くなると腐食が増加します. |
| 酸化環境 (硝酸, ハロゲン) | 貧しい | 強酸化性の酸やハロゲンガスには不向きです。; ニッケル 200/201 攻撃されやすい. |
| 海水 & 塩水 | 良い | 停滞および流動条件下では良好に機能しますが、高速海水では銅ニッケル合金ほどには機能しません. |
| 有機化合物 (酢酸, ギ酸) | 素晴らしい | ほとんどの有機酸にさらされても安定, 化学産業のプロセス装置に最適です. |
抵抗のメカニズム:
ニッケル 201 の耐食性は、 薄い, 接着酸化フィルム その表面, 金属を不動態化し、さらなる攻撃を阻止します。.
炭素含有量が低いため、 顆粒間腐食, 熱サイクルまたは溶接環境での寿命の確保.
温度性能
ニッケル 201 広い温度範囲にわたって機械的完全性と化学的安定性を維持します, から 極低温から中程度の高温 条件.
| 温度範囲 | 行動 | 典型的なアプリケーション |
| −200℃〜 0 °C | 優れた靭性と延性 | 極低温貯蔵容器, 液体ガス処理システム |
| 周囲から 300 °C | 強度と耐食性を維持します | 化学および食品加工装置 |
| 300 °Cに 600 °C | 黒鉛化に対して安定 (ニッケルとは異なります 200) | 熱交換器, 炉コンポーネント |
| > 600 °C | 徐々に強度が低下; 酸化のリスクが高まる | 使用されています, 保護コーティングを推奨 |
ニッケルに対する主な利点 200:
ニッケル 201 の炭素レベルの低下 (< 0.02%) 大幅に改善します 耐黒鉛化性, までの安全な操作を可能にします 600 °C 脆化なし - 一方、ニッケル 200 通常、制限されています 315 °C.
7. 製造, 形にする, および熱処理
ニッケル 201 (米国番号02201) 製造業界で高く評価されています。 優れた形成性, 溶接性, および熱安定性.
炭素含有量が低い (< 0.02 %) 加熱時に炭化物が析出しにくくなります。, それを強化するのは 加工性と耐粒界腐食性 成形時や溶接時.
製造と機械性
ニッケル 201 可能です 従来の方法を使用して容易に製造可能 オーステナイト系ステンレス鋼やその他の高ニッケル合金に採用.
| 製造工程 | 特性 | ベストプラクティス |
| 機械加工 | 適度な工具摩耗できれいな表面を生成します; 銅よりわずかに硬いが、ほとんどの鋼よりは柔らかい. | 使用 高速スチール (HSS) または 炭化物先端のツール, 低い切断速度 (15–25m/I), そしてたっぷりの潤滑. |
| 形にする | 高温および低温の両方の条件で優れた延性を発揮; ひび割れのリスクを最小限に抑える. | 実行する コールドワーク 室温での精密成形用. 重成形用, 使用 870 ～ 1230 °C の熱間加工. |
| 剪断 / パンチング | 適度な硬さのため、カットや打ち抜きが容易です。 (~70-85HRB). | エッジの破れを防ぐために鋭利な工具と適切なクリアランスを使用してください。. |
| 鍛造 | 熱間加工中に維持される均一な結晶粒構造. | 徐々に加熱していきます 1150–1230 °C, 以上で鍛造を終了 870 °C, その後、迅速な冷却が続きます. |
加工性インデックス:
ニッケル 201 の被削性は次のように評価されています。 20–25 % 快削鋼の (アイシ 1212), 鋭利な工具の必要性を反映, 制御された速度, 加工硬化を避けるための一貫した冷却.
成形特性
ニッケル201 高い延性と適度な強度 深絞り加工に最適です, 紡糸, 曲げ加工など.
- コールドフォーミング: この合金は最小限のスプリングバックとひずみ硬化を示します。; 成形後の焼鈍により延性が回復します.
- ホットフォーミング: の間で有効です 870–1230 °C. 以下では作業を行ってはなりません 870 表面のひび割れを防ぐための℃.
- アニーリング要件: 激しい変形または冷間圧下後 (> 15 %), 内部応力を緩和するにはアニーリングを推奨します.
一般的な成形用途:
- 熱交換器チューブ
- 苛性蒸発器トレイ
- 化学処理容器
溶接
ニッケル 201 展示 優れた溶接性 ほとんどの従来のプロセスを使用する:
- 推奨される方法: gtaw (ティグ), ゴーン (自分), スモー, そして抵抗溶接.
- フィラー金属: 一般的に ニッケル 201 (ERNi-1) または ニッケル 200 フィラーロッドが使用されています.
- 予防:
-
- 予熱とは、 必要ありません.
- 溶接後の熱処理は、 オプション 寸法管理に必要な場合を除く.
- 粒子の成長と酸化を防ぐために過度の熱入力を避けてください。.
一般的な溶接性能:
溶接継手の引張強さは一定のままです。 ≥ 90 % 卑金属の, 適切なシールドが維持されていれば、耐食性はほとんど影響を受けません。.
熱処理
ニッケルの熱処理 201 主に使用されるのは 延性を回復する, 内部ストレスを和らげる, 粒子構造を微細化する 製作後.
| 熱処理タイプ | 温度範囲 | 冷却方法 | 目的 |
| アニーリング | 650–900°C | 空冷または水冷 | 冷間作業による負担を軽減します, 延性を回復します |
| ストレス緩和 | 480–650°C | 空冷 | 機械加工や溶接後の残留応力を軽減します。 |
| ソリューションアニーリング | 760–870°C | 迅速な消光 | 均一な微細構造と耐食性を確保 |
注意:
上記のような長時間の暴露を避ける 600 °C 表面の酸化や汚染を防ぐため、不純な雰囲気中で使用.
8. 利点 & ニッケルの限界 201 ニッケル合金
ニッケル 201 (米国番号02201) aです 商業的に純粋な鍛造ニッケル 化学的に攻撃的で高温の環境でも優れた性能を発揮するように設計されています。.
ニッケルの利点 201
ニッケル 201 の化学純度の独自のブレンド, 延性, 冶金学的安定性により、要求の厳しい産業用途において最も信頼性の高い材料の 1 つとなります。.
| カテゴリ | アドバンテージ | 技術解説 / 利点 |
| 耐食性 | 苛性アルカリに対する優れた耐性, 中性塩, 乾燥ガス. | 水酸化ナトリウムに対して特に耐性がある, 水酸化カリウム, 無水アンモニア - 酸化ニッケル膜の形成により耐久性のある不動態化が実現. |
| 熱安定性 | ~600 °C まで機械的特性を維持. | ニッケルとは異なります 200, 上で黒鉛化を受けるもの 315 °C, ニッケル 201 の炭素削減 (< 0.02 %) 炭化物の析出と粒界脆化を防止します. |
| 製造と成形性 | 抜群の冷え性- 熱間加工特性. | 簡単に描ける, 紡がれた, 深く形成された, または亀裂のない鍛造; ステンレス鋼と比較して最小限の加工硬化. |
| 溶接性 | ガスタングステンアークによる優れた溶接性 (gtaw), ガスメタルアーク (ゴーン), と抵抗方法. | 溶接接合部は 90 ～ 95 まで保持されます % 適切なフィラーを使用した場合の母材の強度と耐食性の向上 (ERNi-1) 使用されています. |
電気 & 熱伝導率 |
高い電気伝導率 (〜22 % IACS) および熱伝導率 (~61 W/m・K). | 電気部品に最適, 発熱体, および導電性化学装置. |
| 磁気特性 | アニール状態の非磁性. | 磁気や計測機器の影響を受けやすい環境に最適. |
| 純粋さと清潔さ | > 99.6 % Ni 含有量により、高純度プロセスにおける汚染を最小限に抑えます. | 半導体で使用される, 食べ物, 金属汚染を避けなければならない製薬産業. |
| 還元環境に対する耐性 | 水素およびCO₂雰囲気中で安定. | 還元性ガスにさらされても延性と機械的完全性を維持. |
ニッケルの限界 201
優れた特性を持ちながらも、, ニッケル 201 は 万能合金ではない. その使用は、材料の選択時に慎重に評価する必要がある機械的および環境的要因によって制限されます。.
| カテゴリ | 制限 | 説明 / 緩和 |
| 機械的強度 | 比較的低い降伏強度 (室温で約 60 ～ 90 MPa). | 重い構造用途には適さない; 多くの場合、外部サポートまたはクラッディングで補強されます. |
| 酸化抵抗 | 上空の空気抵抗は中程度 600 °C. | 高温に長時間さらされると、表面が酸化してスケールが発生します。; 保護コーティングを推奨. |
| 料金 | 炭素鋼やステンレス鋼に比べてコストが高い. | 腐食性の高い環境または純度が重要な環境でのみ正当化されます. |
硫黄 & ハロゲン化物の感度 |
硫黄含有環境またはハロゲン環境では攻撃を受けやすい (例えば。, Cl₂, HCl, そうです). | 塩素または硫黄を含む雰囲気での使用は避けてください。; ニッケル合金を選択 600 または合金 625 その代わり. |
| 作業硬化 | 冷間成形中に加工硬化する. | 広範囲の変形には中間焼鈍が必要. |
| 高温強度が限られている | それを超えると急速に引張強さが失われます 650 °C. | ニッケル基超合金を使用 (例えば。, インコネル 600, Hastelloy C-22) 高ストレスまたは高温用途向け. |
9. ASTM B162 N02201の応用
ニッケル 201 耐食性と成形性が要求される産業で広く使用されています:
- 化学処理: 苛性ソーダ蒸発器, アルカリタンク
- 海兵隊 アプリケーション: 海水設備, オフショアコンポーネント
- 熱交換器 & コンデンサー
- 航空宇宙: 回転および絞り加工されたコンポーネント
- 圧力容器 & ボイラー 低炭素を必要とする, 腐食耐性材料
10. 類似のニッケル合金との比較
ニッケル 201 (米国番号02201) の家族の一員です 商業用純ニッケル合金 それも含まれます ニッケル 200 (UNS N02200) そしていくつかの ニッケルベースの合金 のような 合金 400 (モネル 400), 合金 600 (インコネル 600), そして 合金 625 (インコネル 625).
比較表 – ニッケル 201 vs. その他のニッケル合金
| 財産 / 特徴 | ニッケル 200 (UNS N02200) | ニッケル 201 (米国番号02201) | モネル 400 (US N04400) | インコネル 600 (US N06600) | インコネル 625 (US N06625) |
| 公称組成 (wt％) | ≥です 99.5, c≤ 0.15 | ≥です 99.6, c≤ 0.02 | ～で 66, cu〜 31, フェ〜 2 | ～で 72, Cr〜 15.5, フェ〜 8 | ～で 61, Cr〜 21.5, も～ 9, NB + 彼女は〜 3.6 |
| 融解範囲 (°C) | 1435–1446 | 1435–1446 | 1300–1350 | 1354–1413 | 1290–1350 |
| 最大サービス温度 (°C) | まで 315 °C | まで 600 °C | まで 550 °C | まで 1100 °C | まで 982 °C (耐クリープ性) |
| 密度 (g/cm³) | 8.89 | 8.89 | 8.80 | 8.47 | 8.44 |
| 抗張力 (MPA, アニール) | 〜 370 | 〜 380 | 〜 550 | 〜 655 | 〜 827 |
| 降伏強度 (MPA, 0.2% オフセット) | 〜 105 | 〜 100 | 〜 240 | 〜 240 | 〜 414 |
| 伸長 (%) | 45 | 45 | 35 | 40 | 30 |
| 耐食性 | アルカリ性に優れる; 中程度の酸性 | アルカリ性に優れる; 高Tで改善 | 海水に優れています, フッ化水素酸 | 酸化性に優れる & メディアを減らす | 酸化力に優れる, 削減, および塩化物環境 |
| 溶接性 / 形成性 | 素晴らしい | 素晴らしい | 良い | 良い | 適度 (作業硬化) |
| 主な使用例 | 低温苛性系, 食品加工 | 高温苛性サービス, 化学純度システム | 海兵隊, ポンプシャフト, HF酸サービス | 熱交換器, 炉管, 原子炉 | 航空宇宙, 化学プロセス, 海水配管 |
11. 結論
ニッケル 201 (米国番号02201) ASTM B162に基づく高純度の製品です。, 耐食性に優れた低炭素ニッケル合金, 熱安定性, と形成性.
特に化学薬品に適しています, 海兵隊, 航空宇宙, 粒界脆化を防ぐために低炭素が重要な高温用途.
機械的強度は中程度でありながら、, その耐久性, 信頼性, 製造の多用途性により、要求の厳しい産業環境で好まれる材料となっています。.
FAQ
ASTM B162 N02201とN02200の違いは何ですか?
主な違いは炭素含有量です: N02201 の最大炭素数は 0.02% (vs. 0.15% N02201用? いいえ、正解です: N02200には 0.15% マックスC).
N02201 の低 C により溶接性と耐粒界腐食性が向上, 溶接継手や極低温に適しています. N02200 は非溶接用途向けの低コストです.
N02201の最高使用温度は何度ですか?
N02201 は最大 600°C で連続動作可能 (1112°F) 保持しながら >40% 伸長. 600°C以上, 引張強さが急激に低下する, 断続的な暴露に使用を制限する.
N02201は溶接可能ですか?
はい - N02201 は GTAW 経由で容易に溶接可能です (ティグ) とgmaw (自分) N02201フィラーメタルを使用 (ERNi-1/ENi-1).
炭素含有量が低いため、ほとんどの用途では溶接後の熱処理は必要ありません。.
N02201は海水中でどのように機能しますか?
N02201は優れた耐海水腐食性を示します, 腐食率 <0.02 mm/年—より優れています 304 ステンレス鋼 (0.1 MM/年). 海洋冷却システムに最適です.
N02201 は食品との接触に関してどのような認証を取得していますか?
N02201 は FDA に準拠しています 21 CFRパーツ 177.2600 (食品との接触) および EU 規制 (EC) いいえ.
1935/2004, 食品や医薬品の加工装置にとって安全です.
N02201 は極低温用途で使用できますか?
はい - N02201 は高い延性を保持します (伸長 >40%) -253℃の低温でも (液体水素の沸点), 極低温燃料タンクや超電導システムに適しています。.
