UNS N02200(Níquel 200) és un aliatge de forja de níquel pur disponible comercialment amb un contingut de níquel d'almenys el 99,0%, conegut per la seva excepcional resistència a la corrosió, alta conductivitat tèrmica i elèctrica i excel·lent estabilitat mecànica en un ampli rang de temperatures.
La seva composició química està estrictament controlada per garantir un rendiment superior en aplicacions exigents com ara processament químic, electrònica, aeroespacial i processament d'aliments.
A continuació es detalla la seva composició, el paper de cada composició i com afecten les propietats del material.
UNS N02200 Composició química
La composició de Nickel 200 està definida per límits estrictes tant per als elements principals com per als oligoelements, tal com s'estandarditza a les especificacions ASTM B160.
La taula següent resumeix els percentatges de pes:
|
Element |
Interval requerit (% en pes) |
Funció primària |
|
Níquel (Ni). |
Superior o igual a 99,0 (inclòs el cobalt) |
El metall base proporciona resistència a la corrosió, ductilitat i conductivitat |
|
Ferro (Fe). |
Menor o igual a 0,40 |
Millora la força a altes temperatures; mantenir baix per mantenir la puresa |
|
Carboni (C). |
Menor o igual a 0,15 |
Controla l'estabilitat a alta-temperatura; l'excés pot provocar la precipitació de grafit |
|
Coure (Cu). |
Menor o igual a 0,25 |
Millora la resistència a la corrosió en àcids reductors; minimitzat per evitar comprometre la puresa del níquel |
|
Manganès (Mn). |
Menor o igual a 0,35 |
Ajuda al control del sofre i a la treballabilitat en calent |
|
Silici (Si). |
Menor o igual a 0,35 |
Millora la resistència a l'oxidació; millora la fluïdesa durant la soldadura |
|
Sofre (S). |
Menor o igual a 0,010 |
Estrictament limitat per evitar l'esquerdament i la fragilitat en calent |
L'alta puresa del níquel 200 és fonamental per al seu rendiment. A diferència de l'acer aliat, no conté grans quantitats de crom o molibdè, però es basa en la resistència inherent del níquel als àlcalis càustics, sals neutres i àcids no-oxidants.
Fins i tot les minúscules desviacions en la composició poden afectar significativament la seva soldabilitat, el rendiment a alta-temperatura i la resistència a la corrosió.
Paper de UNS N02200 Composició principal
L'alt contingut de níquel li confereix a l'aliatge una estructura de cristall cúbic-central, que garanteix una ductilitat i una duresa excepcionals fins i tot a temperatures criogèniques. Aquesta estructura també admet el ferromagnetisme de l'aliatge i l'alta temperatura de Curie.
La puresa minimitza la formació de fases intermetàl·liques, fent que Nickel 200 sigui una solució sòlida d'una sola fase amb un comportament previsible en entorns corrosius.
El carboni es limita amb cura a Menys o igual al 0,15% perquè pot precipitar com a grafit quan l'aliatge s'exposa a temperatures entre 425 i 650 graus durant períodes prolongats.
Aquesta precipitació redueix la ductilitat i afavoreix la corrosió intergranular. Per aquest motiu, Nickel 200 no es recomana per a un servei sostingut per sobre de 315 graus; en canvi, es prefereix la variant de baix-carboni Nickel 201 per a aplicacions d'alta-temperatura.
El sofre es limita a Inferior o igual al 0,01% per evitar la falta de calor. A altes temperatures, el sofre pot formar sulfur de níquel de baix -punt de fusió- als límits del gra, provocant l'esquerdament. S'afegeix manganès per mitigar-ho formant sulfurs de manganès estables, que tenen punts de fusió més alts.
Altres composició i impacte
Ferro (menys o igual al 0,40%): tot i que el ferro pot millorar lleugerament la resistència, el ferro excessiu redueix la resistència a certs corrosius. Es manté baix per mantenir la puresa de la resposta a la corrosió del níquel.
Coure (menys o igual al 0,25%): el coure millora la resistència als àcids reductors com l'àcid sulfúric i clorhídric. Tanmateix, en Nickel 200, es minimitza per evitar interferir amb la passivació natural del níquel en entorns alcalins.
Silici (menys o igual al 0,35%): el silici millora la resistència a l'oxidació i desoxida la fosa durant la producció. En la soldadura, ajuda a prevenir la porositat però s'ha de controlar per evitar la fragilitat.
Níquel 200 contra níquel 201
El níquel 201 és una variant amb un contingut de carboni encara més baix. Tot i que ambdós graus comparteixen una resistència a la corrosió similar, Nickel 201 està dissenyat explícitament per a serveis per sobre de 315 graus on els riscos de precipitació de grafit són alts.
Per a la majoria d'aplicacions per sota d'aquesta temperatura, el contingut de carboni lleugerament més elevat del Nickel 200 no té efectes adversos i pot millorar lleugerament la resistència a la temperatura ambient-.
Com influeix la composició en el rendiment
Resistència a la corrosió: l'alt contingut de níquel proporciona immunitat a les esquerdes per corrosió per estrès de clorur i una resistència excepcional a la sosa càustica i altres àlcalis.
Fabricació: els nivells equilibrats de manganès i silici permeten
excel·lent capacitat de treball en fred i calent. El baix contingut de sofre i carboni garanteix una bona capacitat de soldadura mitjançant mètodes com GTAW/TIG i GMAW/MIG.
Propietats físiques: La puresa es correlaciona directament amb una alta permeabilitat magnètica i propietats magnetostrictives, útils en sensors i transductors.
Excel·lent resistència a la corrosió: l'alt contingut de níquel proporciona una resistència excepcional als àlcalis càustics, fins i tot en estats fosos, i un bon rendiment en diversos àcids, sals i solucions neutres, especialment en condicions reductores.
Bones propietats mecàniques: ofereix una combinació favorable de resistència a la tracció, resistència a la fluència i ductilitat en estat de recuit, que es pot millorar encara més mitjançant el treball en fred.
Alta conductivitat tèrmica i elèctrica: com a metall comercialment pur, presenta una conductivitat més alta en comparació amb els metalls més fortament aliats.
Propietats magnètiques útils: el níquel 200 és ferromagnètic i posseeix propietats magnetostrictives útils.
