On nikkel tugevam kui terasest

Küsimus, kas nikkel on terasest tugevam, on nüansirikkam, kuna "tugevus" on mitmetahuline kontseptsioon, mis hõlmab tõmbetugevust, saagikuse tugevust, kõvadust, löögikindlust ja väsimustugevust. Mõlemad materjalid eksisteerivad erinevates vormides puhtast metallist kuni keerukate sulamitega omadustega, mis varieeruvad drastiliselt kompositsiooni, töötlemise ja kuumtöötluse põhjal. Allpool on üksikasjalik analüüs:

1. Puhas nikkel vs süsinikteras

Puhas nikkel (nt nikkel 200, ~ 99,6% Ni) on suhteliselt pehme, plastiilne metall, samas kui süsinikteras on raua ja süsiniku sulam, tugevus suureneb süsinikusisaldusega.

Tõmbetugevus:

Puhas nikkel (lõõmutatud): ~ 345 MPa (MegapaScals). Külm töötamine (nt veeremine või joonistamine) võib seda suurendada ~ 550 MPa-ni, tutvustades kristallstruktuuris nihestusi.

Kerge (madala süsinikusisaldusega) teras (lõõmutatud): ~ 370–480 MPa. Isegi kõige nõrgem tavaline teras ületab sageli lõõmutatud puhta nikli tõmbetugevuse.

Kõrge süsinikusisaldusega teras (nt 1095 teras, ~ 0,95% C): ~ 800–1200 MPa, kui kuumtöödeldud (kustutatud ja karastatud), ületades kaugelt puhta nikli.

Saagikus tugevus:

Puhas nikkel (lõõmutatud): ~ 100 MPa. Külm töötamine tõstab selle ~ 480 MPa-ni.

Kerge teras: ~ 250–300 MPa (lõõmutatud), juba kõrgem kui lõõmutatud puhas nikkel. Kõrge süsinikusisaldusega teras võib pärast kuumtöötlemist ulatuda ~ 600–1000 MPa.

Karedus:

Puhas nikkel (lõõmutatud): ~ 80–120 hv (Vickersi kõvadus). Külm töötamine suurendab seda ~ 150–200 hv-ni.

Kerge teras: ~ 120–180 HV (lõõmutatud). Kõrge süsinikusisaldusega teras võib kõvenemisel ületada 600 HV (nt tööriistateras), muutes selle oluliselt raskemaks kui puhas nikkel.

2. Nikkelsulamid vs ülitugevad terased

Niklisulameid (nt Inconel, Monel, Hastelloy) tugevdatakse, lisades selliseid elemente nagu kroom, molübdeen või vask, kuid need vastavad endiselt kaugelearenenud terasele.

Niklisulamid:

Inconel 625 (suure jõudlusega nikkel-kroomisulam): tõmbetugevus ~ 1200 MPa (vanuses), saagikuse tugevus ~ 900 MPa.

Monel 400 (nikkel-varise sulam): tõmbetugevus ~ 650 MPa, saagikuse tugevus ~ 275 MPa.

Hastelloy C276 (nikkel-molybdeeni-cromium): tõmbetugevus ~ 895 MPa, saagikuse tugevus ~ 415 MPa.

Ülitugevad terased:

Sulamist terased (nt 4140, kroomi ja molübdeeniga): tõmbetugevus ~ 1 000–1 500 MPa pärast kuumtöötlust; saagise tugevus ~ 800–1 300 MPa.

Ülimalt tugevad terased (UHSS, kasutatud lennunduse ja soomusega): tõmbetugevus ~ 2000–3000 MPa; saagise tugevus ~ 1500–2 800 MPa. Näideteks on Aermet 100 (~ 2100 MPa tõmbetugevus) ja AR500 soomusratas (~ 1500 MPa).

Terased (madala süsinikusisaldusega, nikkel-cobalt sulamid): tõmbetugevus ~ 1800–2 400 MPa, erakordse sitkusega.

info-443-442 info-443-444

info-443-444 info-442-442

3. Muud jõuga seotud omadused

Löögikindlus: Nickel ja selle sulamid paistavad silma madala temperatuuriga sitkusega. Näiteks püsib puhas nikkel kõrgtugevaks -270 kraadi juures, samas kui paljud terased (eriti süsiniku süsinikusisaldusega sordid) muutuvad hapraks alla 0 kraadi. See on aga sitkuse, mitte toore tugevuse mõõt.

Väsimustugevus: Terastel, eriti sulamist terastel, on sageli suurem väsimuskindlus (võime taluda korduvat stressi) kui niklisulamid. Näiteks 4140 terasel on väsimustugevus ~ 400–500 MPa, võrreldes Inconeli 625 ~ 300–400 MPaga.

Korrosioonikindlus: Nikkelsulamid edestavad siin enamikku teraseid (nt Monel peab vastu merevett, Hastelloy on hapetele vastu), kuid see ei võrdu suurema tugevusega.

Tugevuse mõõdikute sujuva tugevuse, saagikuse tugevuse ja kõvaduse osasteras (eriti suure süsiniku, sulami või ülikõrge tugevusega sordid) on püsivalt tugevam kui puhasnikkel ja kõige nikli sulamid. Nikkel ja selle sulamid pakuvad ainulaadseid eeliseid korrosioonikindluses, madala temperatuuriga sitkus ja juhtivuses, kuid tugevus pole nende määrav tunnusjoon. Terase mitmekülgsus legeerimisel ja kuumtöötlusel võimaldab tal saavutada tugevuse taset, millele niklipõhised materjalid harva lähenevad.