Якщо ви інженер, конструктор чи технолог, який шукає матеріали для виробництва деталей, стійкі до екстремальних умов, то сплави нікелю стануть ідеальним вибором. Такий матеріал витримує високі температури, корозію та навіть механічні впливи. Але, проблема полягає в тому, що різноманіття видів та їх характеристик може заплутати. В цій статті ми розповімо детальніше про нікелеві сплави та їхні різновиди, щоб ви могли зробити правильний вибір.
Класифікація сплавів з нікелю
Матеріал розділяється на різновиди за складом основних легуючих елементів. Саме вони визначають властивості та сфери застосування кожного типу. Основні групи включають сплави на основі нікелю з наступними елементами:
- залізом;
- міддю;
- хромом;
- молібденом.
Наприклад, феритні сплави нікелю з високим вмістом заліза забезпечують стабільність розмірів, тоді як аустенітні з хромом вирізняються корозійною стійкістю.
Основні види і характеристики сплавів нікелю
Сплави на нікелевій основі різняться за складом, що впливає на їх механічні, термічні та хімічні властивості. Нижче розглянемо ключові види, їх склад та основні параметри, які роблять їх унікальними для промисловості.
Інвар (нікель-залізо)
Це різновид, що складається з 36% основного складника та 64% заліза з домішками вуглецю та марганцю. Його головна характеристика – надзвичайно низький коефіцієнт теплового розширення (близько 1,2×10^-6/°C), що робить матеріал ідеальним для приладів, де потрібна стабільність розмірів при зміні температур.
Монель (нікель-мідь)
Мідно нікелеві сплави містять основні елементи в співвідношенні 63-70% та 8-34%, а також невеликі добавки заліза й марганцю. Вони вирізняються високою корозійною стійкістю в морській воді, кислотах та лугах, з міцністю на розрив до 550 МПа та доброю пластичністю. Температурний діапазон — від -200°C до 480°C.
Інконель (нікель-хром)
Інконель складається з 50-55% нікелю, 15-21% хрому, з добавками заліза, ніобію та титану. Основні характеристики – жароміцність до 700°C, міцність на розрив понад 1000 МПа та відмінна стійкість до окислення.
Хастеллой (нікель-хром-молібден)
Матеріал включає елементи в співвідношенні 57%, 16% та 16%, з вольфрамом та залізом. Цей варіант відомий суперкорозійною стійкістю в агресивних середовищах, як сірчана чи соляна кислота, з міцністю до 800 МПа.
Властивості матеріалу
Нікель та сплави на його основі володіють унікальним поєднанням властивостей, що робить їх незамінними в екстремальних умовах. Механічна міцність варіюється від 500 до 1500 МПа, залежно від виду, з високою пластичністю та ударною в'язкістю. Термічна стійкість дозволяє витримувати температури від -250°C до 1200°C без деформації. Корозійна опірність — ключова властивість: матеріали формують пасивну оксидну плівку, захищаючи від кислот, лугів та солей.
Сфери застосування
Сплав никелю широко застосовується в галузях, де потрібна надійність під навантаженнями:
- аерокосмічна промисловість (лопасті турбін, корпусів двигунів та паливних систем);
- хімічна та нафтопереробна (реактори, трубопроводи та клапани, де корозія є загрозою);
- енергетика (у газових турбінах, ядерних реакторах та сонячних установках);
- морська справа (гвинти, вали та корпуси суден).
Проте, цими галузами застосування нікелевих сплавів не обмежується. Наприклад, в медицині вони потрібні для імплантатів та інструментів завдяки біосумісності.
Технології виробництва
Виробництво включає кілька етапів для досягнення високої чистоти та однорідності. Основний метод – вакуумно-індукційна плавка (VIM). Сировина плавиться в вакуумі для видалення домішок. Далі – електрошлаковий переплав (ESR) для очищення та покращення структури. Для складних випадків застосовується вакуумно-дугова плавка (VAR), що забезпечує монокристалічну структуру.
Переваги та недоліки
Нікель та його сплави є універсальними. Висока стійкість до корозії та температур, довговічність та механічна міцність, що знижує витрати на обслуговування на 30-50%. Вони екологічні, піддаються переробці, та сумісні з зварюванням.
“Джерело: asynt.net”
