Alloy 200, Alloy 201, 2.4066, 2.4068, Nikiel 200, Nikiel 201 - komercyjnie czysty nikiel

Alloy 200, Alloy 201, 2.4066, 2.4068, Nikiel 200, Nikiel 201 - komercyjnie czysty nikiel według DIN 17750 i ASTM B 160

# - P<0,002; Pb<0,002; Co<0,2; As<0,002; Bi<0,002; Cd<0,002; Mg<0,1; Sb<0,002; Sn<0,002; Zn<0,002; OT<0,5

Alloy 200 i Alloy 201 – opis

Alloy 200 i Alloy 201 (znane powszechnie jako Nikiel 200 oraz Nikiel 201) to komercyjnie czysty nikiel z zawartością Ni przekraczającą 99%.

Zarówno Nikiel 200, jak i Nikiel 201 są wysoce odporne na środowiska korodujące, szczególnie żrące zasady. Wykazują również wysoką przewodność elektryczną.

Ze względu na nominalną zawartość węgla wynoszącą maksymalnie 0,15%, Nikiel 200 nie powinien być używany powyżej 315 °C. W zakresie temperatur od 425 do 650 °C w tym stopie wytrąca się grafit, co poważnie obniża jego ciągliwość. Z kolei Nikiel 201 ma niższą maksymalną zawartość węgla (0,02%) i może być używany w temperaturach powyżej 290 °C.

Zastosowanie

Alloy 200 znajduje powszechne zastosowanie w przetwórstwie chemicznym i spożywczym, komponentach elektronicznych i sprzęcie lotniczym, gdy temperatura nie przekracza 315°C. Z kolei Alloy 201 nadaje się do wyższych temperatur i jest stosowany w parownikach żrących, łodziach spalinowych, prętach galwanicznych i komponentach elektronicznych.

Nickel 200, Nickel 201 - własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 8,89 g/cm³
• Ciepło właściwe: 456 J/kg⋅K
• Przewodność elektryczna: 18,2% IACS
• Temperatura Curie: 360°C °C
• Ferromagnetyk
• Moduł sprężystości wzdłużnej: 204 GPa
• Temperatura topnienia: 1435-1446 °C

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w podwyższonej temperaturze, od 20°C do:

• -253°C: 8,5 μm/m⋅K
• -184°C: 10,4 μm/m⋅K
• -90°C: 11,2 μm/m⋅K
• 93°C: 13,3 μm/m⋅K
• 204°C: 13,9 μm/m⋅K
• 316°C: 14,4 μm/m⋅K

Oporność elektryczna w podwyższonej temperaturze

• -184°C: 27 nΩ·m
• -90°C: 58 nΩ·m
• 0°C: 80 nΩ·m
• 20°C: 95 nΩ·m
• 93°C: 126 nΩ·m
• 204°C: 188 nΩ·m
• 316°C: 273 nΩ·m

Współczynnik przewodzenia ciepła w podwyższonej temperaturze

• -184°C: 77,2 W/m · K
• -18°C: 72,1 W/m · K
• 93°C: 67,1 W/m · K
• 204°C: 61,3 W/m · K
• 316°C: 56,3 W/m · K

Własności wytrzymałościowe płyt ze stopu Alloy 200 w zależności od obróbki plastycznej i cieplnej według DIN 17750:2021:

• W stanie wyżarzonym zmiękczająco (typu F37)
  • Granica plastyczności: >100 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >370 MPa
  • Wydłużenie: >40 %
  • Twardość HBW: <130
• W stanie częściowo odpuszczonym (typu F49)
  • Granica plastyczności: >290 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >490 MPa
  • Wydłużenie: >15 %
  • Twardość HBW: 150
• W stanie twardym (typu F59)
  • Granica plastyczności: >490 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >590 MPa
  • Wydłużenie: >2 %
  • Twardość HBW: 200

Własności wytrzymałościowe prętów ze stopu Alloy 200 w zależności od obróbki plastycznej i cieplnej według DIN 17752:2019:

• W stanie wyżarzonym zmiękczająco (typu F37)
  • Granica plastyczności: >100 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >370 MPa
  • Wydłużenie: >40 %
  • Twardość HBW: <130
• W stanie częściowo odpuszczonym (typu F49)
  • Granica plastyczności: >340 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >490 MPa
  • Wydłużenie: >15 %
  • Twardość HBW: 150
• W stanie twardym (typu F59)
  • Granica plastyczności: >540 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >590 MPa
  • Wydłużenie: >5 %
  • Twardość HBW: 200

Własności wytrzymałościowe płyt ze stopu Alloy 201 w zależności od obróbki plastycznej i cieplnej według DIN 17750:2021:

• W stanie wyżarzonym zmiękczająco (typu F34)
  • Granica plastyczności: >80 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >340 MPa
  • Wydłużenie: >40 %
  • Twardość HBW: <130
• W stanie częściowo odpuszczonym (typu F43)
  • Granica plastyczności: >150 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >430 MPa
  • Wydłużenie: >15 %
  • Twardość HBW: 150
• W stanie twardym (typu F54)
  • Granica plastyczności: >430 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >540 MPa
  • Wydłużenie: >540 %
  • Twardość HBW: 180

Własności wytrzymałościowe prętów ze stopu Alloy 201 w zależności od obróbki plastycznej i cieplnej według DIN 17752:2019:

• W stanie wyżarzonym zmiękczająco (typu F34)
  • Granica plastyczności: >80 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >340 MPa
  • Wydłużenie: >40 %
  • Twardość HBW: <130
• W stanie częściowo odpuszczonym (typu F43)
  • Granica plastyczności: >150 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: >430 MPa
  • Wydłużenie: >15 %
  • Twardość HBW: 150

Wysokotemperaturowe własności wytrzymałościowe stopu Nickel 201 w stanie wyżarzonym zmiękczająco:

• 204°C:
  • Granica plastyczności: 102 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 372 MPa
  • Wydłużenie: 44 %
• 260°C:
  • Granica plastyczności: 101 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 372 MPa
  • Wydłużenie: 41 %
• 316°C:
  • Granica plastyczności: 105 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 362 MPa
  • Wydłużenie: 42 %
• 371°C:
  • Granica plastyczności: 97 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 325 MPa
  • Wydłużenie: 53 %
• 427°C:
  • Granica plastyczności: 93 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 284 MPa
  • Wydłużenie: 58 %
• 482°C:
  • Granica plastyczności: 89 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 269 MPa
  • Wydłużenie: 58 %
• 538°C:
  • Granica plastyczności: 83 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 228 MPa
  • Wydłużenie: 60 %
• 593°C:
  • Granica plastyczności: 77 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 186 MPa
  • Wydłużenie: 72 %
• 649°C:
  • Granica plastyczności: 70 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 153 MPa
  • Wydłużenie: 74 %

Typowa wytrzymałość zmęczeniowa dla Nickel 200 w zależności od obróbki:

• W stanie wyżarzonym zmiękczająco
  • 10⁵ cykli: 358 MPa
  • 10⁶ cykli: 276 MPa
  • 10⁷ cykli: 234 MPa
  • 10⁸ cykli: 228 MPa
• W stanie zimnociągnionym, bez zmiękczania:
  • 10⁴ cykli: 751 MPa
  • 10⁵ cykli: 579 MPa
  • 10⁶ cykli: 434 MPa
  • 10⁷ cykli: 358 MPa
  • 10⁸ cykli: 345 MPa

Typowa udarność Charpiego V stopu Nickel 200 w zależności od obróbki cieplnej i plastycznej:

• W stanie walcowanym na gorąco: 271 J
• W stanie zimnociągnionym, odprężonym: 277 J
• W stanie zimnociągnionym i wyżarzonym zmiękczająco: 309 J

Odporność na korozję

Nikiel 200 i 201 są szeroko stosowane w produkcji ługów oraz procesach związanych z zastosowaniem wodorotlenku sodu (NaOH) i wodorotlenku potasu (KOH) o różnych stężeniach i temperaturach. Mimo że nikiel jest odporny na większość zasad, nie jest odporny na roztwory wody amoniakalnej (NH₄OH). Stop ceniony jest głównie ze względu na swoją odporność na środowiska zasadowe i nieutleniające, lecz wykazuje też odporność na wiele kwasów. Jest odporny na korozyjne pękanie naprężeniowe w środowiskach zawierających jodki, gdzie jodek potasu jest używany jako katalizator do tworzenia kwasu octowego.

Wszystkie poniżej zaprezentowane wyniki badań przeprowadzone w temperaturze poniżej 300°C dotyczą zarówno Alloy 200, jak i Alloy 201. Wyniki powyżej 300°C dotyczą wyłącznie Alloy 201.

Prędkość korozji w roztworach sody kaustycznej (wodorotlenku sodu NaOH):

• Badania laboratoryjne w roztworze 4% w 20°C: 1 μm/rok
• Badania laboratoryjne w roztworze 4% z cyklicznym zanurzaniem w 20°C: 14 μm/rok
• Testy zakładowe w roztworze 14% w pierwszym etapie wielostopniowego parownika w 88°C: 0,5 μm/rok
• Testy zakładowe w roztworze 23% w zbiorniku odbierającym płyn z parownika w 104°C: 4,1 μm/rok
• Testy zakładowe w parowniku jednoetapowym koncentrującym roztwór od 30 do 50% w 82°C: 2,5 μm/rok
• Testy zakładowe w parowniku koncentrującym roztwór do 50%: 3 μm/rok
• Badania laboratoryjne podczas koncentracji od 32 do 52% w warunkach próżni w 85-91°C: 33 μm/rok
• Testy w zbiorniku magazynowym zawierającym roztwór 49–51% o temp. 55-75°C: 0,5 μm/rok
• Testy w zbiorniku magazynowym zawierającym roztwór 49–51% o temp. 121°C: 0,5 μm/rok
• Badania laboratoryjne w roztworze 75% w 204°C: 20 μm/rok
• Testy zakładowe w elektrolitycznym roztworze 70% w zbiorniku odbiorczym w 90-115°C: 3 μm/rok
• 45% NaOH + 5% NaCl w temp. 40°C: 7 3 μm/rok
• 45% NaOH + 5% NaCl w temp. 140°C: 10 3 μm/rok

Prędkość korozji dla innych środowisk korozyjnych:

• Chlorek tionylu (SOCl₂), w temp. 40°C: 7 3 μm/rok
• Kwas fosforowy (H₃PO₄), w temp. 40°C: 10 3 μm/rok
• Trichlorek fosforylu (POCl₃), w temp. 40°C: 10 3 μm/rok
• Trichlorobenzen (C₆H₅CCl₃), w temp. 40°C: 5,1 3 μm/rok
• Chlorek benzoilu (C₇H₅ClO), w temp. 40°C: 5,1 3 μm/rok
• Kwas mrówkowy (CH₂O₂) 40%, wrzący: 0,26-0,27 mm/rok
• Kwas mrówkowy (CH₂O₂) 88%, wrzący: 0,31-0,34 mm/rok
• Boiling 100% concentrated acetic acid (CH₃COOH) with no air: 0.036 mm/year
• Boiling 100% concentrated acetic acid (CH₃COOH) with air sparge: 0.025 mm/year
• Boiling 100% concentrated acetic acid (CH₃COOH) with Cu anions: 0.81 mm/year
• Boiling 50% concentrated acetic acid (CH₃COOH) with no air: 0.076 mm/yea
• Boiling 50% concentrated acetic acid (CH₃COOH) with air sparge: 1.6 mm/year
• Boiling 50% concentrated acetic acid (CH₃COOH) with Cu anions: 0.71 mm/year

Odporność na wodę - doskonała odporność na korozję w wodzie destylowanej i słodkiej wodzie. Prędkość korozji wynosi mniej niż 0,0025 mm/rok w zbiornikach na wodę destylowaną i mniej niż 0,005 mm/rok w serwisie ciepłej wody użytkowej.

Stop wykazuje też dobrą odporność na korozję w wodzie morskiej. Należy jednak zauważyć, że w stojącej lub w bardzo wolno płynącej wodzie morskiej istnieje potencjał wystąpienia korozji punktowej lub szczelinowej, zwłaszcza pod osadami organizmów morskich lub innymi zanieczyszczeniami.

Chlorki - bardzo dobra odporność, nikiel jest znany z wzmacniania odporności przeciw środowiskom chlorkowym. Utrata masy w środowiskach chlorkowych w zależności od temperatury i trwania testu wynosi:

• Ar-30Cl₂ 500 h; 400°C: 0,2 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 500°C: 0,3 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 600°C: 47-101 mg/cm²
• Ar-30Cl₂ 500 h; 705°C: 97 mg/cm²
• HCl 300h; 400°C: 1,19 mg/cm²
• HCl 1000h; 400°C: 0,91 mg/cm²
• HCl 100h; 500°C: 1,60 mg/cm²
• HCl 300h; 500°C: 2,89 mg/cm²
• HCl 1000h; 500°C: 4,86 mg/cm²
• HCl 100h; 600°C: 11,46 mg/cm²
• HCl 300h; 600°C: 37,7 mg/cm²
• HCl 96h; 700°C: 377 mg/cm²

Spawanie

Grupa spawalnicza 41 (ISO 15608), p-numer lutowania mosiądzem 110 (ASME section IX).

Wybór materiałów spawalniczych:

• ENi-1 (elektroda); ERNi-1 (drut spawalniczy)
• Przy łączeniu ze stalą nierdzewną do 9% Ni: ENiCrFe-2 (elektroda); ERNiCr-3 (drut spawalniczy)
• Przy łączeniu z miedzią lub miedzioniklem: ENiCu-7; elektroda: ERNiCu-7 drut spawalniczy

Obróbka cieplna po spawaniu - jeśli spawany element ma być wykorzystywany do pracy w środowisku żrących zasad, należy zastosować wyżarzanie odprężające po spawaniu, opisane poniżej.

Obróbka cieplna, plastyczna i obróbka skrawaniem

Zalecane parametry pracy i obróbki cieplnej:

• Kucie ciężkie: 1230-870 °C
• Kucie lekkie: 870-550 °C
• Wyżarzanie zmiękczające długookresowe w piecach kołpakowych: 705-760 °C; 2-6 h; AC
• Wyżarzanie zmiękczające ciągłe: 815-925 °C; 5 min; AC / WQ
• Wyżarzanie odprężające: 480-705 °C; 30-120 min; AC
• Wyżarzanie wyrównujące naprężenia: 260-480 °C; 1-2 h; AC
• Wyżarzanie po spawaniu: 705 °C; AC

Kucie - proces dla stopu Alloy 200 polega na podgrzaniu go w piecu, natychmiastowym wyjęciu po osiągnięciu pożądanej temperatury i szybkiej obróbce. Zalecany zakres temperatur kucia wynosi od 650 do 1230 °C. Kluczowe jest prowadzenie ciężkiego kucia i gięcia na gorąco w temperaturze powyżej 870 °C, ponieważ metal sztywnieje gwałtownie poniżej tej temperatury. Wysokie właściwości mechaniczne można osiągnąć poprzez lekką obróbkę w temperaturze poniżej 650 °C.

Obróbka na zimno to jedyny sposób na utwardzenie stopu. Późniejsza obróbka cieplna lub jej brak wpłynie na właściwości wytrzymałościowe i mechaniczne.

Wyżarzanie - stop można wyżarzać zmiękczająco (705-925°C), odprężyć (480-705°C) lub wyrównać naprężenia (260-480°C). Wybór wyższej temperatury skutkuje wyższą plastycznością. W każdym przypadku można zastosować chłodzenie powietrzem.

Obróbka cieplna po spawaniu dla zastosowań żrących - Podgrzać materiał do 705 °C i utrzymywać tę temperaturę przez co najmniej 0,5 godziny na 25 mm grubości. Określić szybkość nagrzewania i chłodzenia na podstawie kształtu części. W przypadku skomplikowanych kształtów o niejednolitej grubości należy stosować szybkość nagrzewania i chłodzenia 111 °C na godzinę. Kształty o jednolitej grubości mogą wymagać szybszego nagrzewania i chłodzenia powietrzem.

Obróbka skrawaniem - stop jest łatwo obrabialny. Wykazuje gumowate zachowanie w stanie wyżarzonym. Jest utwardzany tylko przez obróbkę na zimno.

Dla wyżej wymienionych gatunków dostarczamy:

• Pręty, druty, odkuwki według ASTM B 160, ASTM B 730, ASME SB-160, ASME SB-730, DIN 17752
• Blachy, taśmy i płyty według ASTM B 162, ASME SB-162, DIN 17750
• Rury spawane według ASTM B 163, ASTM B 730, ASTM B 751, ASTM B 755, ASME SB-163, ASME SB-730, ASME SB-751, ASME SB-755
• Rury bezszwowe według ASTM B 829, ASME SB-829
• Spawane elementy łączne według ASTM B 366, ASME SB-366

Zamienniki, odpowiedniki i inne oznaczenia gatunku:

Alloy 200, N02200, ASTM A 494, AMS5553, ASTM B 160, ASTM B 161, ASTM B 162, ASTM B 163, ASTM B 366, ASTM B 474, ASTM B 564, ASMT B 725,, ASTM B 730, ASTM B 775, ASTM B 730, ASME SB-160, ASME SB-161, ASME SB-162, ASME SB-163, ASME SB-366, ASME SB-564, ASME SB-730, ASME SB-775, ASME SB-829, H02200, NS5200, Ni-01, L210H21, EMVAC 200, Nickel 200, Coralloy® 200, Junkeralloy® G-Ni95, VDM® CW Nickel, Phyweld® 200, SG 1, Redi-Nickel 5000 Kanthal, Ni200 Hyndman, C-Ni99, C-Ni99-HC, NC2100, NC2100-HC, 2.4068, Ni99,2, NA 12 BS 3072, NA 12 BS 3073, NA 12 BS 3074, NA 12 BS 3075, NA 12 BS 3076, N7, NW2200, NW2201, Ni99.0, Ni99.0-LC, NLCP, NNCB, NNCP, NP4, AL 201, Carpenter Nickel 201 alloy, JS 201, Nichel 201, JS alloy 201, DMV 201, AL 200, Carpenter Nickel Alloy 200, DMV 200, JS alloy 200, NICHEL 200