1. Вступ
Нікель 201 (США N02201) це комерційно чистий сплав нікелю, який широко відомий своєю винятковою стійкістю до корозії, відмінна термічна стабільність, і видатну формувальність.
Вказано під ASTM B162 для плити, аркуш, і смуга, Нікель 201 по суті є варіантом нікелю з низьким вмістом вуглецю 200.
Зниження вмісту вуглецю значно підвищує його стійкість до міжзеренної крихкості та зберігає механічну цілісність при підвищених температурах.
Його поєднання чистоти, пластичність, і висока стійкість до корозії робить його важливим матеріалом у хімічній обробці, Морські середовища, Аерокосмічні програми, і високотемпературні промислові операції.
2. Що таке ASTM B162 N02201 Нікелевий сплав?
ASTM B162 N02201, загальновідомий як Нікель 201, це комерційно чистий нікелевий сплав, стандартизований для тарілка, аркуш, та стрічкові вироби.
По суті, це а низьковуглецевий варіант нікелю 200, зі зниженим до максимуму вмістом вуглецю 0.02 мас.% для підвищення стійкості до міжгранулярна корозія і термічна крихкість під час експлуатації при високій температурі.
Нікель 201 характеризується:
- Вміст нікелю високої чистоти (≥99 мас.%), забезпечує відмінну стійкість до корозії в нейтральному стані, лужний, і слабо окисних середовищах.
- Низький вміст вуглецю, що запобігає утворенню карбідів нікелю на межах зерен, збереження пластичності і в'язкості при тривалому нагріванні.
- Відмінна формуваність, що робить його придатним для глибокого витягування, спінінг, і складні виробничі операції.
- Чудова термічна стабільність, дозволяє безперервно працювати при підвищених температурах без істотної втрати механічних властивостей.
3. Хімічний склад нікелю 201
Нікель 201 (США N02201) є технічно чистий нікелевий сплав з ретельно контрольованим вмістом домішок і низьким вмістом вуглецю для покращення високотемпературних характеристик і стійкості до корозії.
Хімічний склад стандартизований під ASTM B162 для забезпечення стабільних властивостей для промислового застосування.
| Елемент | Типовий зміст (WT%) | Нотатки |
| Нікель (У) | ≥ 99.0 | Базовий елемент, забезпечує корозійну стійкість і пластичність |
| Вуглець (C) | ≤ 0.02 | Низький вміст вуглецю зменшує утворення карбіду, запобігання міжкристалічної корозії |
| Прасувати (Феод) | ≤ 0.40 | Залишковий, незначний вплив на корозійну стійкість |
| Мідь (Куточок) | ≤ 0.25 | Рівень домішок, може трохи підвищити стійкість до корозії в певних середовищах |
| Марганець (Мн) | ≤ 0.10 | Незначні домішки, мінімальний вплив на механічні властивості |
| Кремнію (І) | ≤ 0.10 | Залишковий елемент, мінімально сприяє стійкості до окислення |
| Сірка (S) | ≤ 0.01 | Контролюється, щоб уникнути крихкості та зберегти пластичність |
| Фосфор (С) | ≤ 0.01 | Низький вміст фосфору забезпечує хорошу міцність і зварюваність |
Ключові уявлення:
- Домінування нікелю: Над 99 мас.% нікелю забезпечує чудову хімічну стабільність у корозійних середовищах.
- Низький вуглець: ≤0,02 мас.% вуглецю запобігає випаданню карбідів нікелю на границях зерен під час тривалої роботи при високій температурі, що критично для стрес стійкість до корозії.
- Контрольовані домішки: Такі елементи, як залізо, мідь, а марганець зберігається на мінімальному рівні, щоб збалансувати витрати, Корозійна стійкість, та механічні показники.
4. Фізичні властивості UNS N02201
| Власність | Цінність |
| Щільність | 8.89 g/cm³ |
| Діапазон плавлення | 1435–1446 °C |
| Теплопровідність | 90 З/м · k |
| Питомий електричний опір | 7 мкм · см |
| Магнітна проникність | Знизу трохи магнетичний 354 ° C (Точка Кюрі) |
| Коефіцієнт теплового розширення | 13.3 мкм/м · ° C (20–100 ° C) |
5. Механічні властивості нікелю 201
Нікель 201 (США N02201) демонструє поєднання помірна сила, Відмінна пластичність, і міцність, що робить його універсальним матеріалом для вимогливого промислового застосування.
| Власність | Типове значення | Тестовий стан / Нотатки |
| Сила на розрив (σᵤ) | 480–620 МПа (70–90 ksi) | Відпалений стан |
| Похідна сила (σ₀.₂) | 150–275 МПа (22–40 KSI) | 0.2% компенсація |
| Подовження (A₅₀) | 30-50 % | Виміряно на 50 Довжина датчиків мм |
| Зниження площі (RA) | 55–65 % | Вказує на пластичність і міцність |
| Твердість (HRB) | 70–100 | Шкала Роквелла B, відпалений стан |
| Сила зсуву | ~ 310 МПа | Типове значення для кованого виробу |
| Модуль еластичності (Е) | 200 GPA | Порівняно з конструкційними сталями |
| Співвідношення Пуассона | 0.31 | Стандарт для нікелевих сплавів |
Ключові механічні характеристики:
- Пластичність: Нікель 201 можуть зазнавати значних пластичних деформацій перед поломкою, роблячи його придатним для формування, згинання, і операції глибокої витяжки.
- Міцність: Зберігає відмінну в'язкість до руйнування в широкому діапазоні температур, від кріогенних умов до приблизно 600 ° C.
- Працює загартовування: Може бути зміцнений шляхом холодної обробки, забезпечує гнучкість конструкції для механічних компонентів.
- Втома: Висока пластичність і низький рівень домішок сприяють хорошим показникам втоми в умовах циклічного навантаження.
6. Корозійна стійкість & Температурна продуктивність
Нікель 201 (США N02201) високо цінується за його Виняткова резистентність до корозії і термічна стабільність, особливо в середовищах, що містять нейтральні та відновлюючі хімікати.
Його продуктивність перевершує багато комерційних металів завдяки своїй висока чистота нікелю (≥ 99.5%) і Низький вміст вуглецю (< 0.02%), які запобігають сенсибілізації та випаданню карбіду при підвищених температурах.
Корозійна стійкість
Нікель 201 демонструє стійкість до широкого спектру корозійних агентів, роблячи його вибраним матеріалом для Хімічна обробка, морський, і програми високої чистоти.
| Навколишнє середовище | Корозійна поведінка | Коментарі |
| Їдкі луги (Нах, KOH) | Відмінний | Мінімальна корозія навіть при температурах кипіння; використовується для каустичних випарників і теплообмінників. |
| Нейтральний & Зменшення солей | Відмінний | Стабільний у нейтральному хлориді, сульфат, і нітратних середовищах. |
| Кислоти (Соляна, Сірчаний) | Помірний до добра | Стійкий у розведених концентраціях; корозія посилюється з підвищенням кислотності та температури. |
| Окислювальні середовища (Азотна кислота, Галогени) | Бідний | Не підходить для сильних кислот-окислювачів або галогенних газів; Нікель 200/201 схильні до нападу. |
| Морська вода & Розсіл | Добрий | Добре працює в стоячих і текучих умовах, але не так добре, як мідно-нікелеві сплави у високошвидкісній морській воді. |
| Органічні сполуки (Оцтова, Мурашині кислоти) | Відмінний | Стабільний при впливі більшості органічних кислот, що робить його ідеальним для технологічного обладнання в хімічній промисловості. |
Механізм резистентності:
Стійкість нікелю 201 до корозії визначається утворенням a тонкий, клейка оксидна плівка на його поверхні, який пасивує метал і перешкоджає подальшій атаці.
Його низький вміст вуглецю запобігає міжгранулярна корозія, забезпечення довговічності в умовах термічного циклу або зварювання.
Температурна продуктивність
Нікель 201 зберігає механічну цілісність і хімічну стабільність у широкому діапазоні температур, з від кріогенної до помірної високої температури умови.
| Діапазон температури | Поведінка | Типові програми |
| від −200 °C до 0 ° C | Чудова міцність і пластичність | Кріогенні ємності для зберігання, системи обробки зрідженого газу |
| Навколишнє середовище до 300 ° C | Зберігає міцність і стійкість до корозії | Обладнання для хімічної та харчової промисловості |
| 300 ° C до 600 ° C | Стійкий до графітизації (на відміну від нікелю 200) | Теплообмінники, компоненти печі |
| > 600 ° C | Поступове зниження сили; підвищується ризик окислення | Обмежене використання, рекомендовані захисні покриття |
Ключова перевага над нікелем 200:
Нижчий рівень вуглецю в нікелі 201 (< 0.02%) значно покращує його стійкість до графітизації, що забезпечує безпечну роботу до 600 ° C без крихкості, тоді як нікель 200 зазвичай обмежується 315 ° C.
7. Виготовлення, Формування, і Термічна обробка
Нікель 201 (США N02201) високо цінується у промисловості виробництва за його Відмінна формуваність, зварюваність, і термічна стабільність.
Його низький вміст вуглецю (< 0.02 %) робить його менш сприйнятливим до випадання карбіду під час нагрівання, що посилює його працездатність і стійкість до міжкристалічної корозії під час формування та зварювання.
Виготовлення та обробка
Нікель 201 може бути легко виготовляється звичайними методами використовується для аустенітних нержавіючих сталей та інших сплавів з високим вмістом нікелю.
| Процес виготовлення | Характеристики | Найкращі практики |
| Обробка | Створює чисті поверхні при помірному зносі інструменту; трохи твердіша за мідь, але м'якша за більшість сталей. | Використання високошвидкісна сталь (HSS) або Інструменти з наконечником карбіду, Низькі швидкості різання (15–25 м/м), і рясне змащення. |
| Формування | Чудова пластичність як у гарячих, так і в холодних умовах; мінімальний ризик розтріскування. | Виконувати Холодна робота при кімнатній температурі для точного формування. Для важкого формування, використання гаряча обробка між 870–1230 °C. |
| Зріжка / Штампування | Завдяки помірній твердості легко ріжеться та пробиється (~70-85HRB). | Використовуйте гострі інструменти та достатню відстань, щоб запобігти розриву краю. |
| Кування | Під час гарячої обробки зберігається однорідна зерниста структура. | Поступово нагрійте до 1150–1230 °C, закінчити кування вище 870 ° C, з подальшим швидким охолодженням. |
Індекс обробки:
Оброблюваність нікелю 201 оцінюється в 20–25 % з вільної різальної сталі (Aisi 1212), що відображає потребу в гострих інструментах, контрольовані швидкості, і послідовне охолодження, щоб уникнути затвердіння.
Формувальні характеристики
Нікель 201 висока пластичність і помірна міцність зробити його ідеальним для глибокого малювання, спінінг, і операції згинання.
- Холодне формування: Сплав демонструє мінімальне зміцнення від пружності та деформації; постформінговий відпал відновлює пластичність.
- Гаряче формування: Діє між 870–1230 °C. Нижче працювати не слід 870 °C для запобігання розтріскування поверхні.
- Вимоги до відпалу: Після сильної деформації або холодної обробки (> 15 %), відпал рекомендується для зняття внутрішньої напруги.
Типові застосування для формування:
- Трубки з теплообмінником
- Піддони для випарювання каустичної солі
- Посудини для хімічних процесів
Зварювання
Нікель 201 експонати Відмінна зварюваність з використанням більшості традиційних процесів:
- Переважні методи: Gtaw (TIG), Ганчір (Я), Махати, і контактне зварювання.
- Наповнювачі метали: Загальноприйнятий Нікель 201 (ЕРНі-1) або Нікель 200 використовуються присадні стрижні.
- Запобіжні заходи:
-
- Підігрів є не потрібно.
- Термічна обробка після зварювання необов’язковий якщо це не потрібно для контролю розмірів.
- Уникайте надмірного введення тепла, щоб запобігти росту зерна та окисленню.
Типова продуктивність зварювання:
Межа міцності зварних з'єднань зберігається на рівні ≥ 90 % основного металу, і стійкість до корозії в основному не впливає, якщо підтримується належне екранування.
Термічна обробка
Термічна обробка нікелю 201 в основному звикли до відновити пластичність, зняти внутрішню напругу, і покращує зернисту структуру після виготовлення.
| Тип термічної обробки | Діапазон температури | Метод охолодження | Мета |
| Відпал | 650–900 ° C | Повітряне або водяне охолодження | Знімає напругу від холодної роботи, відновлює пластичність |
| Зняття стресу | 480–650 ° C | Повітряне охолодження | Зменшує залишкову напругу після механічної обробки або зварювання |
| Розведення розчину | 760–870 ° C | Швидке гасіння | Забезпечує однорідну мікроструктуру та стійкість до корозії |
Обережність:
Уникайте тривалого впливу вище 600 ° C у забрудненій атмосфері, щоб запобігти окисленню поверхні та забрудненню.
8. Переваги & Обмеження нікелю 201 Нікелевий сплав
Нікель 201 (США N02201) є комерційно чистий кований нікель призначений для забезпечення чудової продуктивності в хімічно агресивних і високотемпературних середовищах.
Переваги нікелю 201
Унікальна суміш хімічної чистоти Nickel 201, пластичність, і металургійна стабільність роблять його одним із найнадійніших матеріалів для вимогливого промислового використання.
| Категорія | Перевага | Технічне пояснення / Вигода |
| Корозійна стійкість | Відмінна стійкість до їдких лугів, нейтральні солі, і сухі гази. | Особливо стійкий до гідроксиду натрію, гідроксид калію, а безводний аміак — утворення плівки оксиду нікелю забезпечує тривалу пасивацію. |
| Термічна стабільність | Зберігає механічні властивості до ~600 °C. | На відміну від нікелю 200, яка зазнає графітизації вище 315 ° C, Нікель 201 зі зниженим вмістом вуглецю (< 0.02 %) запобігає випаданню карбіду та міжзеренній крихкості. |
| Виготовлення та формування | Видатний холод- і характеристики гарячої обробки. | Можна легко намалювати, закрутився, глибоко сформовані, або ковані без тріщин; мінімальне зміцнення в порівнянні з нержавіючою сталлю. |
| Зварюваність | Чудова зварюваність газовою вольфрамовою дугою (Gtaw), газова металева дуга (Ганчір), і методи опору. | Зварні шви зберігають до 90–95 % міцності основного металу та стійкості до корозії при правильному наповнювачі (ЕРНі-1) використовується. |
Електричний & Теплопровідність |
Висока електропровідність (~ 22 % IACS) і теплопровідність (~61 Вт/м·К). | Ідеально підходить для електричних компонентів, нагрівальні елементи, і електропровідне хімічне обладнання. |
| Магнітні властивості | Немагнітне в відпаленому стані. | Підходить для чутливих до магнітного поля та інструментальних середовищ. |
| Чистота і чистота | > 99.6 % Вміст Ni забезпечує мінімальне забруднення в процесах високої чистоти. | Використовується в напівпровідниках, їжа, і фармацевтична промисловість, де слід уникати забруднення металами. |
| Стійкість до відновлюючих середовищ | Стабільний в атмосфері водню та CO₂. | Зберігає пластичність і механічну цілісність навіть під час дії відновних газів. |
Обмеження нікелю 201
Незважаючи на відмінні характеристики, Нікель 201 є не є універсальним сплавом. Його використання обмежене механічними факторами та факторами навколишнього середовища, які необхідно ретельно оцінювати під час вибору матеріалу.
| Категорія | Обмеження | Пояснення / Пом'якшення |
| Механічна міцність | Відносно низька межа текучості (~60–90 МПа при кімнатній температурі). | Не підходить для важких конструкцій; часто зміцнюється зовнішніми опорами або обшивкою. |
| Окислювальна стійкість | Помірний опір на повітрі вище 600 ° C. | Тривалий вплив високих температур викликає окислення поверхні та утворення накипу; рекомендовані захисні покриття. |
| Вартість | Вища вартість, ніж вуглецева або нержавіюча сталь. | Виправдано лише у висококорозійних або критичних для чистоти середовищах. |
Сірка & Чутливість до галоїдів |
Сприйнятливий до впливу в середовищах, що містять сірку або галоген (Напр., Cl₂, HCL, So₂). | Уникайте використання в хлорованих або сірковмісних атмосферах; виберіть нікелевий сплав 600 або сплав 625 натомість. |
| Працює загартовування | Затвердіє під час холодного формування. | Для великої деформації потрібен проміжний відпал. |
| Обмежена високотемпературна міцність | Вище швидко втрачає міцність на розрив 650 ° C. | Використовуйте суперсплави на основі нікелю (Напр., Юнель 600, Hastelloy C-22) для застосування з високими навантаженнями або підвищеними температурами. |
9. Застосування ASTM B162 N02201
Нікель 201 широко використовується в галузях, які вимагають стійкості до корозії та формування:
- Хімічна обробка: випарники каустичної соди, лужні резервуари
- Морський заявки: обладнання для морської води, офшорні компоненти
- Теплообмінники & конденсатори
- Аерокосмічний: прядильні та тягнучі компоненти
- Судна тиску & котли потребують низьковуглецевих, Корозійні матеріали
10. Порівняння з подібними нікелевими сплавами
Нікель 201 (США N02201) є частиною родини технічно чисті сплави нікелю це також включає Нікель 200 (UNS N02200) і кілька Нікельні сплави наприклад Сплав 400 (Монель 400), Сплав 600 (Юнель 600), і Сплав 625 (Юнель 625).
Порівняльна таблиця – нікель 201 проти. Інші нікелеві сплави
| Власність / Означати | Нікель 200 (UNS N02200) | Нікель 201 (США N02201) | Монель 400 (США N04400) | Юнель 600 (США N06600) | Юнель 625 (США N06625) |
| Номінальний склад (WT%) | Є ≥ 99.5, C ≤ 0.15 | Є ≥ 99.6, C ≤ 0.02 | У ~ 66, Cu ~ 31, Fe ~ 2 | У ~ 72, Cr ~ 15.5, Fe ~ 8 | У ~ 61, Cr ~ 21.5, Mo ~ 9, NB + Вона ~ 3.6 |
| Діапазон плавлення (° C) | 1435–1446 | 1435–1446 | 1300–1350 | 1354–1413 | 1290–1350 |
| Максимальна температура обслуговування (° C) | До 315 ° C | До 600 ° C | До 550 ° C | До 1100 ° C | До 982 ° C (стійкий до повзучості) |
| Щільність (g/cm³) | 8.89 | 8.89 | 8.80 | 8.47 | 8.44 |
| Сила на розрив (MPA, відпалений) | ~ 370 | ~ 380 | ~ 550 | ~ 655 | ~ 827 |
| Похідна сила (MPA, 0.2% компенсація) | ~ 105 | ~ 100 | ~ 240 | ~ 240 | ~ 414 |
| Подовження (%) | 45 | 45 | 35 | 40 | 30 |
| Корозійна стійкість | Відмінно справляється з лугами; помірний вміст кислот | Відмінно справляється з лугами; покращується при високій T | Чудово підходить у морській воді, плавикова кислота | Відмінно окислюється & скорочення медіа | Видатний в окисленні, зменшення, і хлоридні середовища |
| Зварюваність / Формування | Відмінний | Відмінний | Добрий | Добрий | Помірний (Працює загартовування) |
| Основні випадки використання | Низькотемпературні каустичні системи, переробка харчових продуктів | Високотемпературна каустична служба, системи хімічної чистоти | Морський, насосні вали, Обслуговування HF кислоти | Теплообмінники, пічні труби, ядерні реактори | Аерокосмічний, хімічний процес, трубопроводи з морською водою |
11. Висновок
Нікель 201 (США N02201) за ASTM B162 є високою чистотою, нікелевий сплав з низьким вмістом вуглецю, що забезпечує чудову стійкість до корозії, термічна стабільність, і формуваність.
Особливо підходить для хімікатів, морський, аерокосмічний, і високотемпературні застосування, де низький вміст вуглецю має вирішальне значення для запобігання міжзеренної крихкості.
При цьому механічна міцність помірна, його довговічність, надійність, і універсальність виготовлення роблять його кращим матеріалом у складних промислових середовищах.
Поширені запитання
Яка різниця між ASTM B162 N02201 і N02200?
Основною відмінністю є вміст вуглецю: N02201 має максимальну кількість вуглецю 0.02% (проти. 0.15% для N02201? Ні — правильно: N02200 має 0.15% макс. C).
Низький C N02201 покращує зварюваність і стійкість до міжкристалічної корозії, що робить його кращим для зварних з'єднань і кріогенних. N02200 є нижчою ціною для незварювальних застосувань.
Яка максимальна робоча температура для N02201?
N02201 може безперервно працювати при температурі до 600°C (1112° F) при збереженні >40% подовження. Вище 600 ° C, міцність на розрив швидко знижується, обмеження використання до періодичного впливу.
Чи можна зварювати N02201?
Так, N02201 легко зварюється за допомогою GTAW (TIG) і gmaw (Я) з використанням присадних металів N02201 (ERNi-1/ENi-1).
Термообробка після зварювання не потрібна для більшості застосувань через низький вміст вуглецю.
Як працює N02201 у морській воді?
N02201 демонструє чудову стійкість до корозії морської води, зі швидкістю корозії <0.02 мм/рік—перевершує 304 нержавіюча сталь (0.1 мм/рік). Ідеально підходить для суднових систем охолодження.
Які сертифікати має N02201 для контакту з харчовими продуктами?
N02201 відповідає FDA 21 Частина CFR 177.2600 (контакт з їжею) та Регламент ЄС (ЕК) Ні.
1935/2004, що робить його безпечним для харчового та фармацевтичного обладнання.
Чи можна використовувати N02201 у кріогенних системах?
Так, N02201 зберігає високу пластичність (подовження >40%) при температурах до -253°C (температура кипіння рідкого водню), що робить його придатним для кріогенних паливних баків і надпровідних систем.
