نیکل یکی از متداول ترین عناصر آلیاژی است که به صدها نوع و درجه مختلف مواد، از فولاد ضد زنگ گرفته تا آلیاژهای هوافضا با کارایی بالا که در موتورهای توربین استفاده می شود، اضافه می شود.
یکی از دلایل اصلی استفاده از نیکل به عنوان یک عنصر آلیاژی، توانایی آن در افزایش استحکام و مقاومت در برابر خوردگی، به ویژه در کاربردهای با دمای بالا است. نیکل همچنین به آسانی با عناصر دیگری مانند کروم، مولیبدن و آهن آلیاژ می شود و تولید آلیاژهای مذکور را موفق تر می کند.
آلیاژهای نیکل چه شکلی هستند؟
در حالی که عناصر آلیاژی تا حد زیادی بر خواص آلیاژهای نیکل تأثیر میگذارند، ظاهر عموماً یکسان است و سطح سفید/خاکستری براق (براق) دارد.
یک راه خوب برای شناسایی بیشتر آلیاژهای نیکل، بررسی رنگ و شکل جرقه ها هنگام آسیاب با چرخ سنگ زنی با سرعت بالا است. نیکل و آلیاژهای آن جرقه های نارنجی کمی و کوتاه تولید می کنند. این برخلاف آلیاژهای آهن است که جرقه های نارنجی رنگ زیادی تولید می کنند.
چه نوع آلیاژهای نیکل موجود است؟
از آنجایی که نیکل به عنوان یک عنصر آلیاژی بسیار برجسته است، صدها محصول مختلف از آلیاژ نیکل وجود دارد.
نیکل فرفورژه
نیکل فرفورژه یا خالص اغلب به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، به ویژه در برابر مواد سوزاننده استفاده می شود. همچنین برای تولید قطعات الکتریکی که اغلب از مواد نواری مهر شده اند استفاده می شود.
ویژگی های نیکل فرفورژه
استحکام و شکل پذیری – نیکل فرفورژه در مقایسه با برخی از آلیاژهای نیکل استحکام نسبتاً کمی دارد، اما شکل پذیری خوبی دارد. جوش پذیری خوب است، با بسیاری از مواد مصرفی سازگار به صورت تجاری در دسترس است. نیکل فرفورژه دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی است و اغلب برای مقاومت در برابر خوردگی سوزاننده حتی در دماهای بالا استفاده می شود.
آلیاژهای نیکل-آهن
استفاده اصلی از آلیاژهای نیکل-آهن از ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین این ماده بهره می برد. این آن را برای ابزارهای علمی که بر تحمل ابعادی دقیق در طیف وسیعی از دما متکی هستند، ایده آل می کند.
ویژگی های نیکل آهن
آلیاژهای نیکل-آهن معمولاً بسیار نرم و چکش خوار هستند و برای استفاده به عنوان مهر و موم در کاربردهای فلز به شیشه ایده آل هستند. یکی دیگر از ویژگی های مورد احترام، خواص مغناطیسی آن است که باعث استفاده از آن در ترانسفورماتورها، تقویت کننده ها و موارد دیگر می شود.
آلیاژهای نیکل مس (اینکونل، مونل)
آلیاژهای مس نیکل مقاومت بسیار خوبی در برابر محلول های قلیایی و آب دریا دارند. کاربردهای رایج شامل تجهیزات فرآوری آب نمک یا کاربردهای مشابه در صنایع غذایی است.
ویژگی های نیکل مس
اینکونل قابلیت ساخت و جوشکاری برای تولید قطعات قوی و بادوام را دارد. این تغییر شکل پذیر به شکننده نشان نمی دهد، به این معنی که استحکام خود را به خوبی در دماهای برودتی حفظ می کند.
یکی از پرکاربردترین آلیاژهای نیکل مس، اینکونل 400 است، یک آلیاژ همه کاره که در تمام اشکال و اندازه های رایج مانند میله، ورق، مقطع و لوله موجود است. این ماده همچنین به راحتی جعل و ریخته گری می شود و امکان ساخت قطعات بسیار پیچیده را فراهم می کند.
آلیاژهای Monel 400 از مس تشکیل شده اند که بین 30 تا 40 درصد وزن کل آنها متغیر است. در حالی که آلیاژهای Inconel حاوی کروم به عنوان آلیاژ ثانویه خود هستند. از نظر عملکرد، مونل به عنوان یک آلیاژ با عملکرد متوسط در مقایسه با آلیاژ اینکونل حاوی نیکل، که یک نوع عملکرد بالا است، رتبه بندی می شود.
کاربردهای کاملی در بدنه شیرها، لوله های هیدرولیک و سیستم های آب آتش نشانی می یابد.
آلیاژهای نیکل-مولیبدن (هستلو)
این آلیاژها عمدتاً برای اجزای مقاوم در برابر اسیدهای آهن و مس استفاده می شوند. علیرغم داشتن 26 تا 30 درصد مولیبدن، آنها در اشکال مختلف برای ساخت اجزای پیچیده موجود هستند.
ویژگی های نیکل-مولیبدن
یکی از رایج ترین آلیاژهای نیکل-مولیبدن Hastelloy C276 است. این می تواند در برابر اسیدهای سولفوریک و فسفریک خالص مقاومت کند، در حالی که بسیار جوش پذیر است و ساخت آن آسان است. آلیاژهای نیکل-مولیبدن نیز دارای ضریب انبساط حرارتی پایین و عملکرد در دمای پایین هستند.
آلیاژهای نیکل کروم
آلیاژهای نیکل-کروم با مقاومت بسیار بالا در دمای بالا در مهندسی هوافضا و صنایع مشابه یافت می شوند، جایی که مقاومت در برابر خزش از اهمیت بالایی برخوردار است. آنها اغلب به سختی کار می کنند، و آنها را برای کاربردهای با استحکام بالا که به شکل های پیچیده و فرآیندهای ساخت نیز نیاز دارند، همه کاره تر می کند.
ویژگی های نیکل کروم
استحکام در دماهای بسیار بالا مشخصه اصلی آلیاژهای نیکل-کروم است که مقاومت در برابر خزش یکی از مزایای آن است. در حالی که جوش پذیری به اندازه مواد دیگری که در مورد آن صحبت کردیم بالا نیست، می توان از این ماده برای ساخت اشکال پیچیده با استفاده از فرآیندهای دیگر استفاده کرد. مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون آن عالی است و به استفاده از آن در کاربردهای موتورهای توربین هوافضا کمک می کند.
آلیاژهای نیکل-کروم-آهن
برخی از آلیاژهایی که قبلاً نیکل-کروم-آهن در نظر گرفته می شدند، به دلیل محتوای آهن بالا به عنوان فولادهای ضد زنگ طبقه بندی شده اند، اما هنوز هم آلیاژهایی مانند 825 و G-3 وجود دارند که از مواد NI-Cr-Fe هستند. دومی، همچنین حاوی مس، کاربردهای زیادی در مورد سیستم های گوگرد زدایی از گازهای دودکش دارد.
ویژگی های نیکل-کروم-آهن
جوش پذیری خوب اجازه می دهد تا از این ماده در ساخت اشکال پیچیده، لوله کشی و تجهیزات فرآیند استفاده شود. مقاومت خوب آن در برابر اسیدهای فسفریک و سولفوریک خود را به سیستم های گوگرد زدایی گاز که در بالا به آن اسکرابر نیز می گویند کمک می کند. ضریب انبساط آن کم و خواص مکانیکی مانند استحکام و سختی نسبی زیاد است.
آلیاژهای نیکل-کروم-کبالت
افزودن کبالت به آلیاژهای Ni-Cr به میزان قابل توجهی به پارگی و قدرت خزش کمک می کند. اتمهای کبالت با فعال کردن مواد در محلول جامد به این امر دست مییابند. از آنجایی که آلیاژهای NI-Cr-Co مقاومت در برابر خزش را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است، برای کاربردهای در دمای بالا عالی هستند.
ویژگی های نیکل-کروم-کبالت
در کنار بهبود استحکام و مقاومت در برابر خزش، آلیاژهایی مانند HR-160 مقاومت بسیار بالایی در برابر محیط های سولفیدکننده، حتی در دماهای بالا دارند. جوش پذیری خوب است و بسیاری از مواد پرکننده به صورت تجاری در دسترس هستند.
آلیاژهای نیکل-کروم-مولیبدن
آلیاژ C-276 (Hastelloy C-276) پرمصرف ترین آلیاژ Ni-Cr-Mo است که نکته مثبت اصلی این ماده مقاومت عالی آن در برابر اسیدهای احیا کننده مانند هیدروکلریک و سولفوریک است. آلیاژ C-276 معمولاً برای ساخت مخازن تحت فشار، اسکرابرها و مخازن راکتور استفاده می شود.
ویژگی های نیکل-کروم-مولیبدن
این آلیاژ، مانند اکثر آلیاژهای نیکل کروم، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در دمای بالا، به ویژه در برابر اسیدهای کاهنده دارد. استحکام نسبتاً بالا و جوش پذیری بالایی دارد که به آن اجازه می دهد تا به اشکال و مجموعه های پیچیده ساخته شود.
نتیجه گیری
نیکل یک ماده فوق العاده مفید در فرآیندهای صنعتی است. در حالی که به طور کلی استفاده از آن برای هر چیزی خارج از موارد استفاده سفارشی آن بسیار گران است، خواص آن از مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در دمای بالا و پایین و استحکام تا جوش پذیری بالا، آن را برای صنایع فرآوری شامل مواد سوزاننده، اسیدی یا سایر مواد خورنده عالی می کند.