ניקל טהור לעומת סגסוגת ניקל

1. קומפוזיציה

ניקל טהור:
מורכב בעיקר מניקל (NI) עם זיהומים מינימליים (בדרך כלל גדול יותר או שווה ל 99.0% Ni, ולעתים קרובות גדול יותר או שווה ל 99.5% בכיתות טווח גבוה). אלמנטים עקבים כמו ברזל (Fe), נחושת (Cu), פחמן (C) וגופרית (ים) נשלטים בקפדנות כדי למנוע פגיעה בתכונותיו המובנות. זיהומים כמו עופרת (PB), אבץ (Zn) או זרחן (P) נשמרים נמוכים ביותר (לעתים קרובות<0.01%) to maintain ductility and corrosion resistance.

סגסוגות ניקל:
Are metallic materials where nickel is the primary element (usually >30% לפי משקל) אך סגסוגת בכוונה עם אלמנטים אחרים כדי לשנות נכסים. אלמנטים סגסוגת נפוצים כוללים כרום (CR), ברזל (FE), נחושת (CU), מוליבדן (MO), אלומיניום (AL), טיטניום (TI), קובלט (CO) או סיליקון (SI). דוגמאות לכך כוללות Inconel® (למשל, Inconel 600, 625), Monel® (סגסוגות Ni-CU) ו- Hastelloy® (סגסוגות Ni-Mo-CR).

2. תכונות מכניות

ניקל טהור:

חוזק: חוזק מתיחה בינוני (בדרך כלל 300–400 MPa במצב המוחלט) וקשיות נמוכה. זה יחסית רך ושמיני, עם גמישות גבוהה, מה שמקל על יצירתו (למשל, גלגול, זיוף או רישום).

משיכות וקשיחות: מציג משיכות מצוינת אפילו בטמפרטורות נמוכות, עם התנגדות גבוהה להשפעה, ומאפשר לה לעמוד בדפורמציה ללא שבר שביר.

מוליכות תרמית וחשמלית: מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה יותר בהשוואה לרוב סגסוגות הניקל, בשל טוהרו (ניקל הוא מוליך טוב של חום וחשמל).

סגסוגות ניקל:

חוזק: אלמנטים סגסוגת משפרים משמעותית את הכוח. לְדוּגמָה:

חיזוק פיתרון מוצק (למשל, עם CR או MO) מגביר את חוזק מתיחה (לרוב 600–1,200 מגה-פ"ס, תלוי בסגסוגת).

התקשות משקעים (למשל, עם Al ו- Ti בסגסוגות כמו Inconel 718) מגדילה עוד יותר את הכוח, מה שמאפשר התנגדות לזחילה בטמפרטורה גבוהה (עיוות איטי תחת לחץ).

משיכות: בדרך כלל משיכות נמוכה יותר מאשר ניקל טהור, שכן מנגנוני חיזוק (למשל, משקעים) יכולים להפחית את יכולת הגמישות. עם זאת, סגסוגות רבות שומרות על משיכות מספקת לייצור.

מוליכות תרמית וחשמלית: נמוך יותר מניקל טהור, שכן יסודות סגסוגת משבשים את הסריג המתכתי האחיד, ומפגשים את האלקטרונים וזרימת החום.

3. עמידות בפני קורוזיה

ניקל טהור:
מציע עמידות בפני קורוזיה טובה בסביבות ספציפיות:

מתנגד לפתרונות אלקליין (למשל, נתרן הידרוקסיד) וחומצות אורגניות (למשל, חומצה אצטית) בשל יכולתו ליצור שכבת תחמוצת מגן.

מבצע ביצועים טובים בסביבות הפחתת (למשל, גז מימן) אך הוא פגיע לחמצון בטמפרטורות גבוהות (מעל ~ 500 מעלות) והתקפה על ידי חומצות חזקות (למשל, חומצה הידרוכלורית) ופתרונות עשירים בכלוריד.

סגסוגות ניקל:
עמידות בפני קורוזיה מותאמת על ידי סגסוגת כך שיתאימו לסביבות קשות או מיוחדות:

תוספות כרום (CR) (למשל, Inconel 600): שיפור חמצון ועמידות בפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה על ידי יצירת שכבת תחמוצת Cr₂O₃ יציבה, קריטית לרכיבי תנור או מנועי סילון.

תוספות מוליבדן (MO) וטונגסטן (W) (למשל, Hastelloy C276): שפר את ההתנגדות לפגיעה, קורוזיה נקיקה והתקפה על ידי חומצות חזקות (למשל, גופרית, הידרוכלורית) וכלוריד, מה שהופך אותם לאידיאליים לעיבוד כימי.

תוספות נחושת (CU) (למשל, מונל 400): הגברת עמידות למי ים, חומצה גופרתית וחומצה הידרופלואורית, המשמשת ביישומים ימיים או כימיים.

4. ביצועים בטמפרטורה גבוהה

ניקל טהור:
שומר על משיכות בטמפרטורות גבוהות אך יש לו חוזק מוגבל בטמפרטורות גבוהות (מעל ~ 300 מעלות) והוא מועד לזחילה ולחמצון, ומגביל את השימוש בו ביישומים בעלי חום גבוה.

סגסוגות ניקל:
מיועד ליציבות יוצאת דופן בטמפרטורה גבוהה:

סגסוגות כמו Inconel 718 או Waspaloy מתנגדים לזחילה ושומרים על חוזק מכני בטמפרטורות של עד 1,000 מעלות, בזכות משקעים (למשל, שלבי גמא-פריים (ni₃al)) שמדביקים את גבולות התבואה.

עמידות בפני חמצון משופרת על ידי תוספות CR, AL או SI, ומאפשרת שירות לטווח הארוך בתנורים, טורבינות גז או מנועי חלל.

info-442-448 info-447-447

info-447-447 info-445-445

5. יישומים

ניקל טהור:
משמש כאשר המאפיינים הספציפיים שלה הם קריטיים:

הנדסת חשמל: רכיבי סוללה, אלמנטים חימומיים ומגעים חשמליים (בגלל מוליכות טובה).

עיבוד כימי: ציוד לטיפול בתמיסות אלקליין (למשל, ייצור סודה קאוסטי).

ציפוי: כשכבת בסיס בהפסקת אלקטרוליילציה (למשל, להגנת קורוזיה או גימורים דקורטיביים).

סגסוגות ניקל:
פרוס בסביבות תובעניות הדורשות חוזק מותאם או עמידות בפני קורוזיה:

תעופה וחלל: להבי טורבינה, תאי בעירה (למשל, Inconel 718, עמידים לזחילה בטמפרטורה גבוהה).

נפט וגז: כלי חור למטה, צינורות (למשל, מונל 400, עמידים למי ים וגז חמוץ).

עיבוד כימי: כורים, מחליפי חום (למשל, Hastelloy C276, עמידים לחומצות אגרסיביות).

אנרגיה: רכיבי כור גרעיני, חלקי טורבינת גז (למשל, Inconel 600, עמידים לחמצון וקרינה).

ניקל טהור מוערך בגלל הטוהר הגבוה שלו, המוליכות הטובה והתנגדות לאלקליס אך חסר חוזק ורבגוניות של סגסוגות ניקל. לעומת זאת, סגסוגות ניקל מהונדסות עם אלמנטים סגסוגת כדי לספק חוזק משופר, יציבות בטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה ממוקדת, מה שהופך אותם לכיוון בסביבות תעשייתיות קיצוניות.