Il nichel 200 e il nichel 201 sono leghe di nichel commercialmente puro molto simili per composizione, resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche. La differenza principale è il contenuto di carbonio, che influisce direttamente sulle prestazioni a temperature elevate. La scelta del grado corretto dipende principalmente dalla temperatura di servizio e dai requisiti di stabilità termica a lungo termine.
Definizione di base di nichel 200 e nichel 201
Il nichel 200 è una lega di nichel puro commercialmente, con un contenuto minimo di nichel del 99,0%. Offre un'eccellente resistenza alla corrosione in ambienti riducenti e buone proprietà meccaniche a temperatura ambiente e moderata.
Il Nickel 201 è una versione a basso contenuto di carbonio del Nickel 200. Mantiene la stessa elevata purezza del nichel, ma riduce significativamente il contenuto di carbonio per migliorare le prestazioni a temperature più elevate e prevenire la degradazione del materiale.
Differenza di composizione chimica
La differenza chimica principale risiede nel contenuto di carbonio, mentre gli altri elementi rimangono pressoché identici.
| Elemento | Nichel 200 | Lega Ni201 |
|---|---|---|
| Nichel (Ni) | 99,0 min | 99,0 min |
| Carbonio (C) | ≤ 0.15 | ≤ 0.02 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.40 | ≤ 0.40 |
| Manganese (Mn) | ≤ 0.35 | ≤ 0.35 |
| Silicio (Si) | ≤ 0.35 | ≤ 0.35 |
| Rame (Cu) | ≤ 0.25 | ≤ 0.25 |
Differenza di prestazioni alle alte temperature
La differenza pratica più importante tra il nichel 200 e il nichel 201 è il comportamento a temperature elevate.
Il nichel 200 è suscettibile alla precipitazione di grafite se esposto a temperature superiori a 315°C (600°F) per periodi prolungati. Questa precipitazione può ridurre la duttilità e influire negativamente sulle prestazioni meccaniche.
Il nichel 201, con il suo contenuto di carbonio molto più basso, elimina il rischio di formazione di grafite. Di conseguenza, è adatto al servizio continuo a temperature fino a circa 600°C (1110°F).
Confronto delle proprietà meccaniche
A temperatura ambiente, entrambe le leghe presentano proprietà meccaniche quasi identiche.
| Proprietà | Nichel 200 | Lega Ni201 |
|---|---|---|
| Resistenza a trazione | ≈ 480-585 MPa | ≈ 480-585 MPa |
| Carico di snervamento | ≈ 140-240 MPa | ≈ 140-240 MPa |
| Allungamento | ≈ 30-45% | ≈ 30-45% |
| Temperatura massima di servizio consigliata | 315°C | 600°C |
Resistenza alla corrosione
Il nichel 200 e il nichel 201 offrono essenzialmente la stessa resistenza alla corrosione perché le loro composizioni chimiche sono quasi identiche, a parte il carbonio.
Entrambe le leghe si comportano molto bene in presenza di alcali caustici, acidi organici, gas secchi e ambienti riducenti. Mostrano inoltre una buona resistenza alla corrosione in condizioni marine controllate e di lavorazione chimica.
Lavorazione e saldabilità
Sia il nichel 200 che il nichel 201 sono facili da produrre. Possono essere formati a freddo, lavorati a caldo e saldati con le procedure standard di saldatura delle leghe di nichel.
Il nichel 201 è generalmente preferito per i componenti saldati che operano ad alte temperature, perché mantiene la duttilità e la stabilità strutturale dopo una prolungata esposizione al calore.
Applicazioni tipiche
Nichel 200: Apparecchiature per il trattamento chimico, componenti per il trattamento alimentare, elettronica, componenti per batterie, scambiatori di calore che operano a temperature moderate.
Nickel 201: Apparecchiature chimiche ad alta temperatura, componenti di forni, cestelli per trattamenti termici, parti aerospaziali e industriali esposte a calore prolungato.
Come scegliere tra nichel 200 e nichel 201
Se la temperatura di esercizio rimane al di sotto dei 315°C e il costo è importante, il nichel 200 è solitamente sufficiente. Per applicazioni che comportano un'esposizione prolungata a temperature più elevate, il nichel 201 è la scelta più sicura e affidabile.
Domande correlate
Qual è la principale differenza tra il nichel 200 e il nichel 201?
La differenza principale è il contenuto di carbonio, che conferisce al nichel 201 una migliore stabilità alle alte temperature.
Il nichel 200 e il nichel 201 possono essere utilizzati in modo intercambiabile?
Possono essere intercambiabili a basse temperature, ma il nichel 201 dovrebbe essere utilizzato per le applicazioni ad alta temperatura.
Perché il nichel 201 è preferito per il servizio ad alta temperatura?
Il suo bassissimo contenuto di carbonio impedisce la precipitazione della grafite, preservando la duttilità e l'integrità meccanica a temperature elevate.
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