Конструкционные никелевые сплавы

Конструкционные сплавы никеля

К конструкционным сплавам относятся прежде всего низколегированные никелевые сплавы и никелево-медьные сплавы, называемые монелями. Монэль 400 был первым полезным никелевым сплавом, положившем начало новой отрасли металлургии. Он был запатентован в 1905 году, и по сей день самыми популярными никелево-медельными сплавами являются именно монели.

Конструкционные сплавы, как правило, не подвергаются таким высоким температурам, как жаропрочные и жаростойкие сплавы.

Механические свойства этих сплавов в первую очередь улучшаются путем соответствующей холодной обработки.

В закладках более подробно описаны отдельные подкатегории конструкционных никелевых сплавов.

Важной особенностью конструкционных никелевых сплавов является их устойчивость к воздействию морской воды.

Устойчивость к морской воде

Конструкционные никелевые сплавы очень устойчивы к воздействию проточной морской воды, но в стоячей морской воде через некоторое время подвергаются коррозии в щелях и точечной коррозии.

С монелями дело обстоит немного иначе.

Монели, помимо никеля, содержат медь, которая веками использовалась в судостроении, например, для покрытия обшивки кораблей. Медь, как и никель, устойчива к морской воде, а некоторые сплавы меди (не монели) обладают определенным антибиологическим действием, благодаря чему погруженные в воду не зарастают.

Хотя на поверхности сплава Monel 400, погруженного в стоячую морскую воду, могут появляться язвы, этот процесс обычно замедляется после первоначального воздействия, и язвы редко достигают 1,4 мм.

Конструкционные никелевые сплавы – применение

Никелевые сплавы, указанные в этой категории, находят применение, в частности, в следующих отраслях промышленности:

• В электронике и энергетике – провода и контакты, подверженные воздействию высоких или низких температур.
• В химической промышленности – элементы широко понимаемой арматуры (резервуары, трубы).
• В машиностроении – элементы машин, подверженные коррозии – теплообменники, насосы, клапаны.

Технически чистый никель

Технически чистые никелевые сплавы обладают магнитострикционными свойствами, хорошо проводят электричество, сохраняют хорошие механические свойства при низких и очень высоких температурах и устойчивы к воздействию многих агрессивных веществ.

В связи с этим технически чистый никель используется в электротехнике и электронике для производства

• Проводников, контактов, подверженных воздействию высоких или низких температур.
• Установочные штифты и датчики
• В топливных и гальванических элементах: пластин и активных и пассивных частей анодов и катодов
• Никель высокой чистоты (например, Nickel 270) предназначен для специальных применений, например, из него изготавливают детали водородных тиратронов.

С другой стороны, никель также может использоваться в химической и пищевой промышленности. Например, Nickel 200 отлично противостоит каустическим веществам, горячим фторидам и галогенидам водорода.

Низколегированные никели

Низколегированные никели состоят примерно из 2-7% легирующих добавок и примесей. Обычно они используются там, где требуется высокая коррозионная стойкость чистых технических никелей, но где необходимы лучшие механические свойства или стойкость к сульфитации.

Duranickel 301 содержит 4-4,75% алюминия и 0,25-1% титана, благодаря чему раствор упрочняет интерметаллические фазы γ’. Это значительно улучшает прочность, упругость и сопротивление растяжению.

Duranickel 301 используется для изготовления мембран, зажимов, пружин и других конструктивных элементов, подверженных воздействию высоких температур.

Никелево-медьные сплавы

Как никель, так и медь обладают хорошей прочностью и устойчивостью к коррозии, вызываемой различными агрессивными веществами. Никелево-медьные сплавы сочетают в себе преимущества обоих этих металлов.

Прочностные свойства Никелево-медьных сплавов повышаются в основном за счет железа и марганца, а физические свойства и твердость сплава зависят прежде всего от концентрации никеля.

Медь улучшает стойкость к восстановительным кислотам, особенно к серной кислоте H2SO4 и ко всем концентрациям не содержащегося фтористого водорода HF.

Общие свойства монели:

• Более устойчивы к восстановлению, чем никель, и более устойчивы к окислению, чем медь.
• Полностью устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением.
• Устойчивы к морской и соленой воде
• Устойчивы к многим кислотам и почти всем щелочам
• Очень хорошие механические свойства (упрочненный методом сегрегации Monel K-500 является исключительно прочным).

Обычно используются различные виды монелей:

• В химической и нефтехимической промышленности: арматура, резервуары, теплообменники, пружины, валы насосов и буровые кольца.
• В медицине – хирургические инструменты.
• В судостроении – приводные валы судов, оборудование и крепежные элементы.