Конструкційні нікелеві сплави

Конструкційні сплави нікелю

До конструкційних сплавів відносяться насамперед низьколеговані нікелеві сплави і нікелево-мідні сплави, які називаються монелями. Монель 400 був першим корисним нікелевим сплавом, що поклав початок новій галузі металургії. Він був запатентований в 1905 році, і до цього дня найпопулярнішими нікелево-мідними сплавами є саме монелі.

Конструкційні сплави, як правило, не піддаються таким високим температурам, як жароміцні та жаростійкі сплави.

Механічні властивості цих сплавів в першу чергу поліпшуються шляхом відповідної холодної обробки.

У закладках більш детально описані окремі підкатегорії конструкційних нікелевих сплавів.

Важливою особливістю конструкційних нікелевих сплавів є їх стійкість до впливу морської води.

Стійкість до морської води

Конструкційні нікелеві сплави дуже стійкі до впливу проточної морської води, але в стоячій морській воді через деякий час піддаються корозії в щілинах і точковій корозії.

З монелями справа йде трохи інакше.

Монелі, крім нікелю, містять мідь, яка століттями використовувалася в суднобудуванні, наприклад, для покриття обшивки кораблів. Мідь, як і нікель, стійка до морської води, а деякі сплави міді (не монелі) мають певну антибіологічну дію, завдяки чому занурені у воду не заростають.

Хоча на поверхні сплаву Monel 400, зануреного в стоячу морську воду, можуть з'являтися виразки, цей процес зазвичай сповільнюється після початкового впливу, і виразки рідко досягають 1,4 мм.

Конструкційні нікелеві сплави – застосування

Нікелеві сплави, зазначені в цій категорії, знаходять застосування, зокрема, в таких галузях промисловості:

• В електроніці та енергетиці – дроти та контакти, що піддаються впливу високих або низьких температур.
• У хімічній промисловості – елементи широко розуміється арматури (резервуари, труби).
• У машинобудуванні – елементи машин, що піддаються корозії – теплообмінники, насоси, клапани.

Технічно чистий нікель

Технічно чисті нікелеві сплави мають магнітострикційні властивості, добре проводять електрику, зберігають хороші механічні властивості при низьких і дуже високих температурах і стійкі до впливу багатьох агресивних речовин.

У зв'язку з цим технічно чистий нікель використовується в електротехніці та електроніці для виробництва:

• Провідників, контактів, що піддаються впливу високих або низьких температур.
• Установчі штифти та датчики.
• У паливних і гальванічних елементах: пластин і активних та пасивних частин анодів і катодів.
• Нікель високої чистоти (наприклад, Nickel 270) призначений для спеціальних застосувань, наприклад, з нього виготовляють деталі водневих тиратронів.

З іншого боку, нікель також може використовуватися в хімічній і харчовій промисловості. Наприклад, Nickel 200 відмінно протистоїть каустичним речовинам, гарячим фторидам і галогенідам водню.

Низьколеговані нікелі

Низьколеговані нікелі складаються приблизно з 2-7% легуючих добавок і домішок. Зазвичай вони використовуються там, де потрібна висока корозійна стійкість чистих технічних нікелів, але де необхідні кращі механічні властивості або стійкість до сульфітації.

Duranickel 301 містить 4-4,75% алюмінію і 0,25-1% титану, завдяки чому розчин зміцнює інтерметалеві фази γ'. Це значно покращує міцність, пружність і опір розтягуванню.

Duranickel 301 використовується для виготовлення мембран, затискачів, пружин та інших конструктивних елементів, що піддаються впливу високих температур.

Нікелево-мідні сплави

Як нікель, так і мідь мають хорошу міцність і стійкість до корозії, що викликається різними агресивними речовинами. Нікелево-мідні сплави поєднують в собі переваги обох цих металів.

Міцність нікелево-мідних сплавів підвищується в основному за рахунок заліза і марганцю, а фізичні властивості і твердість сплаву залежать насамперед від концентрації нікелю.

Мідь покращує стійкість до відновних кислот, особливо до сірчаної кислоти H2SO4 і до всіх концентрацій фтористого водню HF, що не міститься.

Загальні властивості монелі:

• Більш стійкі до відновлення, ніж нікель, і більш стійкі до окислення, ніж мідь.
• Повністю стійкі до корозійного розтріскування під напругою.
• Стійкі до морської та солоної води.
• Стійкі до багатьох кислот і майже всіх лугів.
• Дуже хороші механічні властивості (зміцнений методом сегрегації Monel K-500 є виключно міцним).

Зазвичай використовуються різні види монелів:

• У хімічній і нафтохімічній промисловості: арматура, резервуари, теплообмінники, пружини, вали насосів і бурові кільця.
• У медицині – хірургічні інструменти.
• У суднобудуванні – приводні вали суден, обладнання та кріпильні елементи.