Глава 2 НИКЕЛЬ И ЕГО СПЛАВЫ

 

Назад: 1.4.3 Технология сварки медных сплавов.

 

2.1 Основы производства и свойства никеля и его сплавов

 

Никель и его сплавы (Ni > 55 %) обладают высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, жаростойкостью, пластичностью и применяются в химической, нефтехимической, оборонной промышленности, энергетике, электронике и других отраслях. Никель входит в состав многих сталей и сплавов как легирующий элемент, а также применяется в качестве антикоррозионного покрытия или подслоев под покрытия из других металлов.

Сырьем для производства никеля являются никелевые или сульфидные

медноникелевые руды, типа nNiO  SiO2  mMgO  SiO  H2O или сульфид NiS [1]. Руды содержат 1-7 % Ni, 2,5 % Cu, а также примеси, включающие в себя кобальт, платину, иридий и другие элементы.

Обогащенную руду (до 75-80 % Ni) восстанавливают древесным углем. В таком черновом сплаве содержится 99,2-99,6 (Ni+CO), 0,3-0,8 % Fe и 0,4 % Cu. Дальнейшее электрическое рафинирование сплава, (в водном растворе NiSO4), позволяет получать никель, соответствующий требованиям стандарта (ГОСТ 849-70). Такой никель перерабатывается на полуфабрикаты (листы, полосы, прутки и проволоку). Из него изготавливаются сплавы на никелевой основе.

Физические свойства чистого никеля приведены в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1 – Физические свойства никеля

Свойство

Численные значения

Температура плавления

1455 0С

Коэффициент теплопроводности

0,59 Дж см град

Плотность

8,9 г/см3

Термический коэффициент линейного расширения

13,3 106, К-1

Предел прочности при 20 0С:

отожженный

деформированный

 

400-500 МПа

750-900 МПа

 

Технический никель по ГОСТ 849-70 выпускается нескольких марок различной чистоты: от Н0 (99,99 % Ni) до Н4 (97,6 % Ni).

В техническом никеле в качестве сопутствующих примесей содержатся Si, Mn, Mg, C и др. Наиболее широкое распространение получили никелевые сплавы систем Ni-Cu, Ni-Cr, Ni-Cr-Fe, Ni-Fe и др. Все сплавы никеля разделены на 4 группы: конструкционные термоэлектрические, жаропрочные и с особыми свойствами.

К первой группе относятся медноникелевые сплавы – монель, мельхиор, нейзильбер, выпускаемые по ГОСТ 492-73.

Ко второй относятся сплавы типа хромель, алюмель, манганин, отличающиеся высоким удельным сопротивлением, большой величиной термоэлектродвижущей силы, используемые для изготовления термопар, компенсационных проводов, прецизионных приборов.

К третьей группе относятся нихромы (Ni+Cr+Fe), отличающиеся более высокими жаропрочностью, окалиностойкостью и электросопротивлением по сравнению со сталями и применяющиеся для изготовления электронагревательных приборов, малогабаритных сопротивлений и т.д. Такие сплавы выпускаются по ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 12766-67.

К четвертой группе относятся сплавы с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), упругостью (инвар, ковар), выпускающиеся по ГОСТ 10169-75 и ГОСТ 10994-76 и используемые для изготовления сердечников трансформаторов, магнитопроводов, реле, для деталей, не меняющих свои размеры при изменении температуры, для термобиметаллов, в стеклометаллических конструкциях и т.п.

Сплавы никеля с железом, используются в сварных конструкциях, работающих в условиях высоких нагружений и температур эксплуатации (Т  11000С) [8,7]. Например, для газопроводных систем, деталей двигателей, турбин широко используются сплавы ХН78Т, ХН77ТЮР. Основными легирующими в них являются Cr, Si (окалиностойкость), Ti, Al, Со, Mo, Nb (жаропрочность).

Далее: 2.2 Свариваемость и способы сварки.