Никель и сплавы никеля: химический состав, свойства, применение
Что такое никель и никелевые сплавы
Никель – пластичный металл серебристо-белого цвета с характерным блеском. Относится к тяжелым цветным металлам. Никель ценная легирующая добавка. В природе в чистом виде никель не встречается, обычно входит в состав руд. Чистый никель (Nickel/Никель), Nickel 200 и Nickel 201, добывают путем специальных технологий.
В соединении с другими металлами никель способен образовывать твердые и прочные никелевые сплавы:
- никель-медный сплав (Monel/Монель) – сплав на медной основе с никелем в качестве легирующей добавки. В составе обычно до 67% никеля и до 38% меди. К этой группе сплавов относят: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500 и др.
- никель-хромовый сплав (Inconel/Инконель) – аустенитный жаропрочный сплав. К этой группе относят: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750 и др.
- никель-железо-хромовый сплав (Inconloy/Инколой) – возможно добавление в сплав молибдена, меди, титана. К этой группе относят: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925 и др.
- никель-молибденовый сплав (Hastelloy/Хастеллой) – возможно присутствие в составе хрома, железа и углерода. К этой группе относят: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2 и др.
Свойства никеля
Никель – ферромагнетик, точка Кюри – 358°C, температура плавления – 1455°C, температура кипения – 2730-2915°C. Плотность – 8,9 г/см3 , коэффициент теплового расширения -13,5∙10−6 K−1. На воздухе компактный никель – стабилен, а высокодисперсный – пирофорен.
Никель обладает такими свойствами, как:
- пластичность и ковкость;
- прочность при высоких температурных режимах;
- устойчивость к окислению в воде и на воздухе;
- твердость и достаточная вязкость;
- высокая коррозионная стойкость;
- ферромагнетик;
- хороший катализатор;
- хорошо полируется.
Поверхность никеля покрыта тонким слоем оксида NiO, защищающим металл от окисления.
Преимущества и недостатки
Главные плюсы никеля и сплавов - жаропрочность, жаростойкость и повышенная механическая прочность (давление до 440 МПа). К достоинствам также можно отнести эксплуатацию в раскаленных концентрированных щелочных и кислотных растворах. Помимо этого никель способен сохранять магнитные свойства при пониженных температурах.
Главным недостатком никеля является значительное снижение показателей термоЭДС при быстром охлаждении после отжига (до 600°C). Также к минусам никеля можно отнести тот факт, что в природе чистый никель не встречается. Его получают путем дорогих технологий, что сказывается на его стоимости.
Область применения
Основная сфера применения никеля – металлургия. В ней он задействован в производстве высоколегированных нержавеющих сталей. Добавляя в расплав железа никель, металлурги получают прочные и пластичные сплавы, которые обладают повышенной коррозионной стойкостью и устойчивостью к высоким температурам. Стоит отметить, что никелевые сплавы сохраняют свои качества при многократном длительном нагревании.
Благодаря этим свойствам нержавеющая и термостойкая никелевая сталь применяется:
- в пищевой и химической промышленности;
- в нефтехимической промышленности и строительстве;
- в медицине и фармацевтике;
- в авиа- и машиностроении;
- в изготовлении подводных кабелей;
- в изготовлении нагревательных элементов промышленного оборудования;
- в производстве постоянных магнитов;
- в производстве станков и специального оборудования;
- в изготовлении интерьерных элементов зданий;
- в мебельной промышленности;
- в изготовлении бытовых приборов и домашней утвари;
Благодаря своей пластичности и легкости в ковке из никеля получают очень тонкие изделия, например, полосы, ленты и листы из никеля. Также никель активно используют в производстве проволоки и прутков.
