1. Введение
Никель 201 (США N02201) представляет собой технически чистый никелевый сплав, широко известный своей исключительной коррозионной стойкостью., отличная термическая стабильность, и превосходная формуемость.
Указано в АСТМ Б162 для тарелки, лист, и полоса, Никель 201 по сути является низкоуглеродистым вариантом никеля. 200.
Снижение содержания углерода значительно повышает его устойчивость к межкристаллитному охрупчиванию и сохраняет механическую целостность при повышенных температурах..
Его сочетание чистоты, пластичность, и высокая коррозионная стойкость делают его незаменимым материалом в химической обработке., Морская среда, аэрокосмические приложения, и высокотемпературные промышленные операции.
2. Что такое никелевый сплав ASTM B162 N02201?
АСТМ Б162 Н02201, широко известен как Никель 201, представляет собой технически чистый никелевый сплав, стандартизованный для тарелка, лист, и полосовые изделия.
По сути, это низкоуглеродистая версия никеля 200, с содержанием углерода, сниженным до максимума 0.02 вес.% для повышения устойчивости к межцентральная коррозия и термическое охрупчивание при работе при высоких температурах.
Никель 201 характеризуется:
- Содержание никеля высокой чистоты (≥99% масс.), обеспечение превосходной коррозионной стойкости в нейтральном, щелочный, и слабоокислительные среды.
- Низкое содержание углерода, что предотвращает образование карбидов никеля на границах зерен, сохранение пластичности и прочности при длительном тепловом воздействии.
- Отличная формируемость, что делает его подходящим для глубокой вытяжки, вращение, и сложные производственные операции.
- Превосходная термическая стабильность, позволяющая непрерывную работу при повышенных температурах без существенной потери механических свойств.
3. Химический состав никеля 201
Никель 201 (США N02201) является а технически чистый никелевый сплав с тщательно контролируемыми примесями и низким содержанием углерода для улучшения высокотемпературных характеристик и коррозионной стойкости..
Химический состав стандартизирован АСТМ Б162 для обеспечения стабильных свойств для промышленного применения.
| Элемент | Типичный контент (wt%) | Примечания |
| Никель (В) | ≥ 99.0 | Базовый элемент, обеспечивает коррозионную стойкость и пластичность |
| Углерод (В) | ≤ 0.02 | Низкое содержание углерода снижает образование карбидов., предотвращение межкристаллитной коррозии |
| Железо (Фей) | ≤ 0.40 | Остаточный, незначительное влияние на коррозионную стойкость |
| Медь (Cu) | ≤ 0.25 | Уровень примесей, может немного улучшить коррозионную стойкость в определенных средах |
| Марганец (Мнжен) | ≤ 0.10 | Незначительная примесь, минимальное влияние на механические свойства |
| Кремний (И) | ≤ 0.10 | Остаточный элемент, минимально способствует устойчивости к окислению |
| Сера (С) | ≤ 0.01 | Контролируется во избежание охрупчивания и сохранения пластичности. |
| Фосфор (П) | ≤ 0.01 | Низкое содержание фосфора обеспечивает хорошую вязкость и свариваемость. |
Ключевые идеи:
- Доминирование никеля: Над 99 Массовый процент никеля обеспечивает превосходную химическую стабильность в агрессивных средах..
- Низкий углерод: Содержание углерода ≤0,02 мас.% предотвращает осаждение карбидов никеля на границах зерен во время длительной эксплуатации при высоких температурах., что имеет решающее значение для Устойчивость к стрессу.
- Контролируемые примеси: Такие элементы, как железо, медь, и марганец поддерживаются на минимальном уровне, чтобы сбалансировать затраты., коррозионная стойкость, и механические характеристики.
4. Физические свойства UNS N02201
| Свойство | Ценить |
| Плотность | 8.89 G/CM³ |
| Диапазон плавления | 1435–1446 °С |
| Теплопроводность | 90 W/m · k |
| Электрическое сопротивление | 7 μОМ · см |
| Магнитная проницаемость | Слегка магнитный внизу 354 ° C. (Точка Кюри) |
| Коэффициент теплового расширения | 13.3 мкм/м · ° C. (20–100 ° C.) |
5. Механические свойства никеля 201
Никель 201 (США N02201) демонстрирует сочетание Умеренная сила, Отличная пластичность, и выносливость, что делает его универсальным материалом для требовательных промышленных применений..
| Свойство | Типичное значение | Условие испытания / Примечания |
| Предел прочности (σᵤ) | 480–620 МПа (70–90 тысяч фунтов на квадратный дюйм) | Отожженное состояние |
| Предел текучести условный (σ₀.₂) | 150–275 МПа (22–40 ксюй на) | 0.2% компенсировать |
| Удлинение (A₅₀.) | 30–50 % | Измерено на 50 ММ. Длина |
| Сокращение площади (РА) | 55–65 % | Указывает на пластичность и прочность. |
| Твердость (HRB) | 70–100 | шкала Роквелла B, отожженное состояние |
| Сила сдвига | ~ 310 МПа | Типичная стоимость кованого изделия |
| Модуль эластичности (Эн) | 200 Средний балл | Сравнимо с конструкционными сталями. |
| Соотношение Пуассона | 0.31 | Стандарт для никелевых сплавов |
Ключевые механические характеристики:
- Пластичность: Никель 201 может подвергаться значительной пластической деформации перед разрушением, что делает его пригодным для формирования, изгиб, и операции глубокой вытяжки.
- Стойкость: Сохраняет превосходную вязкость разрушения в широком диапазоне температур., от криогенных условий до примерно 600 ° C..
- Работа укрепления: Можно укрепить путем холодной обработки., обеспечение гибкости в проектировании механических компонентов.
- Устойчивость к усталости: Высокая пластичность и низкий уровень примесей способствуют хорошим усталостным характеристикам в условиях циклических нагрузок..
6. Коррозионная стойкость & Температурная производительность
Никель 201 (США N02201) высоко ценится за свою Исключительная коррозионная стойкость и тепловая стабильность, особенно в средах, содержащих нейтральные и восстанавливающие химикаты.
Его характеристики превосходят многие промышленные металлы благодаря своим свойствам. высокая чистота никеля (≥ 99.5%) и низкое содержание углерода (< 0.02%), которые предотвращают сенсибилизацию и осаждение карбидов при повышенных температурах.
Коррозионная стойкость
Никель 201 демонстрирует устойчивость к широкому спектру коррозионных агентов, делая его предпочтительным материалом для химическая обработка, морской пехотинец, и приложения высокой чистоты.
| Среда | Коррозионное поведение | Комментарии |
| Едкие щелочи (Нао, КОН) | Отличный | Минимальная коррозия даже при температуре кипения.; используется для каустических испарителей и теплообменников. |
| Нейтральный & Уменьшение количества солей | Отличный | Стабилен в нейтральном хлориде, сульфат, и нитратная среда. |
| Кислоты (соляная, серный) | От умеренного до хорошего | Устойчив в разбавленных концентрациях; Коррозия увеличивается с повышением кислотности и температуры.. |
| Окислительная среда (Азотная кислота, Галогены) | Бедный | Не подходит для сильных окислительных кислот или галогенных газов.; Никель 200/201 склонны к нападению. |
| Морская вода & Рассол | Хороший | Хорошо работает в застойных и текучих условиях, но не так хорошо, как медно-никелевые сплавы, в высокоскоростной морской воде.. |
| Органические соединения (уксусный, Муравьиные кислоты) | Отличный | Стабилен при воздействии большинства органических кислот., что делает его идеальным для технологического оборудования в химической промышленности. |
Механизм сопротивления:
Коррозионная стойкость никеля 201 обусловлена образованием тонкий, прилипающая оксидная пленка на его поверхности, который пассивирует металл и препятствует дальнейшему разрушению.
Низкое содержание углерода предотвращает межцентральная коррозия, обеспечение долговечности в условиях термоциклирования или сварки.
Температурная производительность
Никель 201 сохраняет механическую целостность и химическую стабильность в широком температурном диапазоне, от от криогенного до умеренно-высокотемпературного условия.
| Температурная диапазон | Поведение | Типичные приложения |
| от −200 °С до 0 ° C. | Исключительная прочность и пластичность | Криогенные резервуары для хранения, системы обработки сжиженного газа |
| Окружающий 300 ° C. | Сохраняет прочность и устойчивость к коррозии | Химическое и пищевое оборудование |
| 300 ° C до 600 ° C. | Устойчив к графитизации (в отличие от никеля 200) | Теплообменники, Компоненты печи |
| > 600 ° C. | Постепенное снижение силы; увеличивается риск окисления | Ограниченное использование, рекомендуется защитное покрытие |
Ключевое преимущество перед никелем 200:
Более низкий уровень углерода в никеле 201 (< 0.02%) значительно улучшает свою устойчивость к графитизации, обеспечивая безопасную эксплуатацию до 600 ° C. без охрупчивания, тогда как никель 200 обычно ограничен 315 ° C..
7. Изготовление, Формирование, и термообработка
Никель 201 (США N02201) высоко ценится в обрабатывающей промышленности за свои Отличная формируемость, сварка, и тепловая стабильность.
Низкое содержание углерода (< 0.02 %) делает его менее восприимчивым к выделению карбидов во время нагрева, что усиливает его технологичность и стойкость к межкристаллитной коррозии при формовке и сварке.
Изготовление и механизм
Никель 201 может быть легко изготавливается обычными методами применяется для аустенитных нержавеющих сталей и других сплавов с высоким содержанием никеля..
| Процесс изготовления | Характеристики | Лучшие практики |
| Обработка | Обеспечивает чистые поверхности при умеренном износе инструмента.; немного тверже меди, но мягче большинства сталей. | Использовать Высокоскоростная сталь (HSS) или Инструменты с карбидом, Низкая скорость резки (15–25 м/я), и щедрая смазка. |
| Формирование | Отличная пластичность как в горячих, так и в холодных условиях.; минимальный риск растрескивания. | Выполнять холодный работа при комнатной температуре для точного формования. Для тяжелой формовки, использовать горячая обработка 870–1230 °C. |
| Сдвиг / Пробиться | Легко резать и перфорировать благодаря умеренной твердости. (~70-85HRB). | Используйте острые инструменты и соблюдайте достаточный зазор, чтобы предотвратить разрыв края.. |
| Ковкость | Однородная зернистая структура сохраняется при горячей обработке.. | Постепенно нагревайте до 1150–1230 °С, закончить ковку выше 870 ° C., с последующим быстрым охлаждением. |
Индекс механизма:
Обрабатываемость никеля 201 оценивается в 20–25 % из автоматной стали (Айси 1212), отражая потребность в острых инструментах, контролируемые скорости, и последовательное охлаждение во избежание наклепа.
Формирование характеристик
Никель 201 высокая пластичность и умеренная прочность сделать его идеальным для глубокого рисования, вращение, и гибочные операции.
- Холодный формирование: Сплав демонстрирует минимальную упругость и деформационное упрочнение.; постформирующий отжиг восстанавливает пластичность.
- Горячая форма: Эффективен между 870–1230 °С. Работы не следует выполнять ниже 870 °C для предотвращения растрескивания поверхности.
- Требование к отжигу: После сильной деформации или холодного обжатия (> 15 %), отжиг рекомендуется для снятия внутренних напряжений.
Типичные применения формовки:
- Трубки теплообменника
- Каустические испарительные лотки
- Химические технологические сосуды
Сварка
Никель 201 экспонаты Отличная сварка используя большинство традиционных процессов:
- Предпочтительные методы: Gtaw (ТИГ), Голн (МНЕ), Смау, и контактная сварка.
- Наполнитель металлы: Обычно Никель 201 (ЭРНи-1) или Никель 200 используются присадочные стержни.
- Меры предосторожности:
-
- Предварительный нагрев не обязательно.
- Послесварочная термообработка – это необязательный если это не требуется для контроля размеров.
- Избегайте чрезмерного воздействия тепла, чтобы предотвратить рост и окисление зерен..
Типичные характеристики сварки:
Прочность сварных соединений при растяжении сохраняется на уровне ≥ 90 % из основного металла, и коррозионная стойкость практически не меняется, если поддерживается надлежащая защита..
Термическая обработка
Термическая обработка никеля 201 в первую очередь используется для восстановить пластичность, снять внутреннее напряжение, и улучшить зернистую структуру после изготовления.
| Тип термообработки | Температурная диапазон | Метод охлаждения | Цель |
| Отжиг | 650–900 ° C. | Воздушное или водяное охлаждение | Снимает напряжение при холодной работе., восстанавливает пластичность |
| Стресс снятие | 480–650 ° C. | Воздушное охлаждение | Снижает остаточное напряжение после механической обработки или сварки. |
| Решение отжиг | 760–870 ° C. | Быстрое гашение | Обеспечивает однородную микроструктуру и устойчивость к коррозии. |
Осторожность:
Избегайте длительного воздействия выше 600 ° C. в загрязненной атмосфере для предотвращения поверхностного окисления и загрязнения.
8. Преимущества & Ограничения никеля 201 Никелевый сплав
Никель 201 (США N02201) является а Технически чистый деформируемый никель разработан для обеспечения превосходной производительности в химически агрессивных и высокотемпературных средах.
Преимущества никеля 201
Уникальное сочетание химической чистоты никеля 201., пластичность, и металлургическая стабильность делают его одним из самых надежных материалов для требовательного промышленного использования..
| Категория | Преимущество | Техническое объяснение / Выгода |
| Коррозионная стойкость | Отличная стойкость к едким щелочам, нейтральные соли, и сухие газы. | Особенно устойчив к гидроксиду натрия, гидроксид калия, и безводный аммиак — образование пленки оксида никеля обеспечивает длительную пассивацию.. |
| Тепловая стабильность | Сохраняет механические свойства до ~600 °C.. | В отличие от никеля 200, который страдает графитизацией выше 315 ° C., Уменьшенный углерод никеля 201 (< 0.02 %) предотвращает выделение карбидов и межкристаллитное охрупчивание. |
| Изготовление и формуемость | Выдающийся холод- и жаропрочные характеристики. | Можно легко нарисовать, вращался, глубоко сформированный, или кованый без трещин; минимальная закалка по сравнению с нержавеющими сталями. |
| Сварка | Отличная свариваемость газовой вольфрамовой дугой. (Gtaw), газовая металлическая дуга (Голн), и методы сопротивления. | Сварные соединения сохраняют до 90–95 % прочности основного металла и коррозионной стойкости при правильном наполнителе (ЭРНи-1) используется. |
Электрический & Теплопроводность |
Высокая электрическая проводимость (~ 22 % IACS) и теплопроводность (~61 Вт/м·К). | Идеально подходит для электрических компонентов, нагревательные элементы, и проводящее химическое оборудование. |
| Магнитные свойства | Немагнитный в отожженном состоянии. | Подходит для чувствительных магнитных и измерительных сред.. |
| Чистота и чистота | > 99.6 % Содержание Ni обеспечивает минимальное загрязнение в процессах высокой чистоты.. | Используется в полупроводниках, еда, и фармацевтическая промышленность, где необходимо избегать металлических загрязнений. |
| Устойчивость к восстанавливающей среде | Стабилен в атмосфере водорода и CO₂.. | Сохраняет пластичность и механическую целостность даже при воздействии восстановительных газов.. |
Ограничения никеля 201
Несмотря на свои отличные характеристики, Никель 201 является не универсальный сплав. Его использование ограничено механическими факторами и факторами окружающей среды, которые необходимо тщательно оценивать при выборе материала..
| Категория | Ограничение | Объяснение / Смягчение |
| Механическая прочность | Относительно низкий предел текучести (~60–90 МПа при комнатной температуре). | Не подходит для тяжелых строительных конструкций.; часто армируется внешними опорами или облицовкой. |
| Устойчивость к окислению | Умеренное сопротивление в воздухе выше 600 ° C.. | Длительное воздействие высоких температур приводит к окислению поверхности и образованию накипи.; рекомендуется защитное покрытие. |
| Расходы | Более высокая стоимость, чем из углеродистой стали или нержавеющей стали.. | Оправдано только в высококоррозионных или критичных к чистоте средах.. |
Сера & Галоидная чувствительность |
Подвержен воздействию серосодержащих или галогенных сред. (НАПРИМЕР., Cl₂, Hcl, SO₂.). | Избегайте использования в хлорированной или серосодержащей атмосфере.; выберите никелевый сплав 600 или сплав 625 вместо. |
| Работа укрепления | Упрочняется при холодной штамповке. | Требуется промежуточный отжиг для обширной деформации.. |
| Ограниченная высокотемпературная прочность | Быстро теряет прочность на разрыв выше 650 ° C.. | Используйте суперсплавы на основе никеля. (НАПРИМЕР., Insonel 600, Hastelloy C-22) для применений с высокими нагрузками или повышенными температурами. |
9. Применение ASTM B162 N02201
Никель 201 широко используется в отраслях, требующих коррозионной стойкости и формуемости:
- Химическая обработка: испарители каустической соды, щелочные резервуары
- Морской пехотинец приложения: оборудование для морской воды, оффшорные компоненты
- Теплообменники & Конденсаторы
- Аэрокосмическая промышленность: вращающиеся и нарисованные компоненты
- Суда давления & котлы требующие низкоуглеродистой, коррозионные материалы
10. Сравнение с аналогичными никелевыми сплавами
Никель 201 (США N02201) является частью семьи технически чистые никелевые сплавы это также включает в себя Никель 200 (УНС Н02200) и несколько На основе никеля сплавы такой как Сплав 400 (Монель 400), Сплав 600 (Insonel 600), и Сплав 625 (Insonel 625).
Сравнительная таблица – Никель 201 против. Другие никелевые сплавы
| Свойство / Особенность | Никель 200 (УНС Н02200) | Никель 201 (США N02201) | Монель 400 (США N04400) | Insonel 600 (США N06600) | Insonel 625 (США N06625) |
| Номинальная композиция (wt%) | Является ≥ 99.5, C ≤ 0.15 | Является ≥ 99.6, C ≤ 0.02 | Через ~ 66, Cu ~ 31, Фе ~ 2 | Через ~ 72, Кр ~ 15.5, Фе ~ 8 | Через ~ 61, Кр ~ 21.5, Мо ~ 9, Нб + Она ~ 3.6 |
| Диапазон плавления (° C.) | 1435–1446 | 1435–1446 | 1300–1350 | 1354–1413 | 1290–1350 |
| Максимальный сервис темп (° C.) | До 315 ° C. | До 600 ° C. | До 550 ° C. | До 1100 ° C. | До 982 ° C. (устойчивый к ползучести) |
| Плотность (G/CM³) | 8.89 | 8.89 | 8.80 | 8.47 | 8.44 |
| Предел прочности (МПА, отожжен) | ~ 370 | ~ 380 | ~ 550 | ~ 655 | ~ 827 |
| Предел текучести условный (МПА, 0.2% компенсировать) | ~ 105 | ~ 100 | ~ 240 | ~ 240 | ~ 414 |
| Удлинение (%) | 45 | 45 | 35 | 40 | 30 |
| Коррозионная стойкость | Отлично справляется со щелочами; умеренное содержание кислот | Отлично справляется со щелочами; улучшение при высоких T | Отлично работает в морской воде, плавиковая кислота | Отлично справляется с окислением & сокращение средств массовой информации | Выдающийся в окислении, сокращение, и хлоридные среды |
| Сварка / Формируемость | Отличный | Отличный | Хороший | Хороший | Умеренный (работа укрепления) |
| Основные случаи использования | Низкотемпературные каустические системы, Продовольственная обработка | Высокотемпературная каустическая обработка, системы химической чистоты | Морской пехотинец, насосные валы, ВЧ-кислотная служба | Теплообменники, печные трубы, Ядерные реакторы | Аэрокосмическая промышленность, химический процесс, морская вода |
11. Заключение
Никель 201 (США N02201) согласно ASTM B162 является продуктом высокой чистоты., низкоуглеродистый никелевый сплав, обеспечивающий отличную коррозионную стойкость, тепловая стабильность, и формируемость.
Он особенно подходит для химической, морской пехотинец, аэрокосмическая, и высокотемпературное применение, где низкое содержание углерода имеет решающее значение для предотвращения межзеренного охрупчивания..
Механическая прочность умеренная., его долговечность, надежность, и универсальность изготовления делают его предпочтительным материалом в сложных промышленных условиях..
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между ASTM B162 N02201 и N02200??
Основное отличие – содержание углерода.: N02201 имеет максимальное содержание углерода 0.02% (против. 0.15% для N02201? Нет, правильно: N02200 имеет 0.15% Макс С).
Низкое содержание C в N02201 улучшает свариваемость и стойкость к межкристаллитной коррозии., улучшение сварных соединений и криогеники. N02200 — более низкая стоимость для несварных конструкций..
Какова максимальная рабочая температура для N02201??
N02201 может работать непрерывно при температуре до 600°C. (1112° F.) сохраняя при этом >40% удлинение. Выше 600 ° C., прочность на растяжение быстро снижается, ограничение использования прерывистым воздействием.
N02201 пригоден для сварки??
Да — N02201 легко поддается сварке GTAW. (ТИГ) и GMAW (МНЕ) с использованием присадочных металлов N02201 (ЭРНи-1/ЭНи-1).
Для большинства применений не требуется термообработка после сварки из-за низкого содержания углерода..
Как N02201 ведет себя в морской воде?
N02201 демонстрирует превосходную стойкость к коррозии в морской воде., с коэффициентом коррозии <0.02 мм/год — превосходит 304 нержавеющая сталь (0.1 мм/год). Идеально подходит для морских систем охлаждения..
Какие сертификаты имеет N02201 на контакт с пищевыми продуктами??
N02201 соответствует требованиям FDA 21 CFR Part 177.2600 (контакт с пищей) и регулирование ЕС (ЕС) Нет.
1935/2004, делает его безопасным для пищевого и фармацевтического оборудования.
Можно ли использовать N02201 в криогенных приложениях??
Да — N02201 сохраняет высокую пластичность. (удлинение >40%) при температуре до -253°C (температура кипения жидкого водорода), что делает его пригодным для криогенных топливных баков и сверхпроводящих систем..
