Nikel 200 vs Nikel 201: Kandungan Karbon Rendah dan Layanan-Suhu Tinggi

Nikel 200 dan Nikel 201 keduanya merupakan nikel tempa murni komersial (99,6% min.), namun perbedaan kecil dalam kandungan karbon - jauh di bawah satu persen - menentukan apakah suatu komponen tetap ulet atau menjadi rapuh pada suhu tinggi. Panduan ini menjelaskan dengan tepat apa arti perbedaan tersebut bagi pemilihan material, fabrikasi, dan masa pakai.

Apa Perbedaan Inti Antara Nikel 200 dan Nikel 201?

Nikel 200 (UNS N02200) dan Nikel 201 (UNS N02201) keduanya merupakan paduan nikel tempa murni komersial dengan komposisi dasar yang sama, namun Nikel 201 memiliki kandungan karbon maksimum yang jauh lebih rendah - 0.02% dibandingkan 0,15% untuk Nikel 200 - yang mencegah penggetasan grafit pada suhu tinggi dan menjadikan Nikel 201 pilihan yang diperlukan untuk layanan berkelanjutan di atas 600 derajat F (315 derajat).

Kedua kadar tersebut setidaknya mengandung 99,0% nikel (umumnya 99,6% atau lebih tinggi pada produk komersial), dengan tambahan mangan, besi, dan tembaga dalam jumlah kecil dan dikontrol ketat. Karbon adalah salah satu unsur yang sengaja dibatasi jauh di bawah tingkat normalnya dalam Nikel 201, karena pada suhu tinggi karbon berperilaku sangat berbeda dalam kedua tingkatan ini - dengan konsekuensi nyata terhadap kekuatan dan ketangguhan.

Tabel 1. Batasan komposisi kimia per ASTM B160 / B162 (nilai dalam persen berat).

Untuk Apa Nikel 200 Paling Baik Digunakan?

Nikel 200 paling cocok untuk aplikasi suhu- dan sedang-yang menuntut ketahanan korosi yang sangat baik, konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, serta kemudahan fabrikasi - termasuk penanganan soda kaustik, pemrosesan makanan, serta komponen elektronik dan listrik.

Kandungan karbon yang diijinkan pada Nikel 200 lebih tinggi bukanlah suatu cacat - ini hanya berarti kadar tersebut tidak pernah dimaksudkan untuk penggunaan-suhu tinggi dalam waktu lama. Di bawah sekitar 600 derajat F (315 derajat ), kandungan karbon tidak memiliki pengaruh berarti terhadap perilaku mekanis, sehingga Nickel 200 memiliki kinerja yang sangat baik dan biasanya biaya produksinya lebih murah dibandingkan-Nikel 201 yang dikontrol lebih ketat.

Aplikasi Nikel 200 Khas

• Soda kaustik (natrium hidroksida) dan peralatan penanganan alkali
• Peralatan-pengolahan makanan yang memerlukan kontaminasi logam rendah
• Komponen listrik dan elektronik (kabel timah, konektor, pelindung)
• Drum dan tas jinjing pengiriman bahan kimia untuk-produk dengan kemurnian tinggi
• Komponen laut dan air tawar di bawah 600 derajat F (315 derajat)

Apa Itu Nikel 201 dan Mengapa Digunakan pada Suhu Tinggi?

Nikel 201adalah versi rendah-karbon dari nikel murni komersial, diproduksi khusus untuk tahan terhadap grafitisasi dan penggetasan di atas 600 derajat F (315 derajat ), sehingga menjadikannya kelas standar untuk komponen tungku,-peralatan proses bersuhu tinggi, dan komponen nikel apa pun yang dapat menghasilkan panas berkelanjutan.

Pada suhu di atas sekitar 600 derajat F (315 derajat ), karbon dalam Nikel 200 dapat mengendap dari larutan padat sebagai grafit, terkonsentrasi pada batas butir.

Karbon grafit ini tidak memperkuat logam seperti halnya karbida memperkuat baja - melainkan membentuk jaringan titik lemah yang secara tajam mengurangi keuletan dan ketangguhan impak, suatu mode kegagalan yang biasa disebut penggetasan suhu tinggi. Karena kandungan karbon Nikel 201 dibatasi pada 0,02%, karbon yang ada tidak cukup untuk membentuk jaringan grafit yang merusak, sehingga paduan tersebut tetap mempertahankan keuletan dan ketangguhannya bahkan setelah terpapar suhu tinggi dalam waktu lama.

Aplikasi Khas Nikel 201

• Komponen tungku dan-perlengkapan perlakuan panas
• Evaporator kaustik dan layanan alkali-suhu tinggi
• Perangkat keras tungku tabung elektron dan vakum
• Peralatan pemrosesan kimia yang beroperasi di atas 600 derajat F (315 derajat)
• Rakitan yang dilas yang akan menghasilkan panas-pengelasan atau dalam-pelayanan di atas 600 derajat F (315 derajat )

Bagaimana Kandungan Karbon Menyebabkan Penggetasan-Suhu Tinggi?

Kandungan karbon mengendalikan risiko penggetasan karena nikel memiliki kelarutan padat yang sangat rendah terhadap karbon pada suhu tinggi; kelebihan karbon mengendap sebagai grafit di sepanjang batas butir, dan semakin banyak karbon yang ada, semakin padat dan semakin merusak jaringan grafit tersebut.

Ini adalah masalah kelarutan, bukan masalah kekuatan. Berbeda dengan baja, di mana karbon membentuk karbida yang keras dan memperkuat, karbon dalam nikel melebihi kemampuan logam dalam larutan seiring kenaikan suhu dan kemudian keluar sebagai grafit yang lunak dan lemah. Konsekuensi praktis pemilihan kelas bersifat langsung:

Nikel 201 (0,02% C maks): Karbon tetap cukup rendah sehingga sedikit atau tidak ada grafit yang terbentuk, bahkan setelah paparan yang terlalu lama di atas 600 derajat F (315 derajat). Daktilitas dan ketangguhan tetap terjaga.

Nikel 200 (0,15% C maks): Kandungan karbon cukup tinggi sehingga kemungkinan pengendapan grafit berada di atas 600 derajat F (315 derajat ), terutama dengan pendinginan yang lambat atau waktu tunggu yang lama, mengakibatkan hilangnya ketangguhan dan keuletan dampak yang dapat diukur.

Inilah sebabnya mengapa ambang batas 600 derajat F (315 derajat ) diperlakukan sebagai batas tegas dalam praktik spesifikasi dan desain, bukan sebagai pedoman kasar: di bawahnya, tingkat kinerja mana pun dapat diandalkan; di atasnya, hanya Nikel 201 yang direkomendasikan untuk layanan berkelanjutan.

Apa Perbedaan Sifat Mekanik dan Fisik Nikel 200 dan Nikel 201?

Pada suhu kamar, Nikel 200 dan Nikel 201 pada dasarnya memiliki sifat mekanik dan fisik yang identik; perbedaannya hanya menjadi signifikan setelah paparan yang diperpanjang di atas 600 derajat F (315 derajat), dimana Nikel 200 kehilangan keuletan dan ketangguhan sementara Nikel 201 mempertahankan keduanya.

Tabel 2. Sifat mekanik dan fisik yang representatif menurut ASTM B160 / B161 / B162.

Kelas Mana yang Harus Anda Pilih untuk Lamaran Anda?

MemilihNikel 200untuk layanan suhu-efektif, ruangan- hingga-suhu sedang dalam aplikasi yang bersifat korosif atau-konduktivitas tinggi; pilih Nikel 201 untuk komponen apa pun yang beroperasi terus menerus di atas 600 derajat F (315 derajat), atau untuk pengelasan yang akan mengalami panas terus-menerus setelahnya.

Tabel 3.-Panduan pemilihan nilai referensi cepat.

Saat desain berada di dekat ambang batas 600 derajat F (315 derajat ), atau saat komponen akan dilas dan dipanaskan saat digunakan, praktik yang lebih aman dan standar adalah menentukan Nikel 201 daripada risiko grafitisasi pada Nikel 200. Perbedaan biaya yang kecil antara kedua kualitas tersebut adalah kecil jika dibandingkan dengan biaya kegagalan getas saat digunakan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Perjalanan singkat dan sesekali di atas 600 derajat F (315 derajat ) umumnya dapat ditoleransi, karena grafitisasi adalah proses yang bergantung pada waktu- dan suhu-. Namun, Nikel 200 tidak direkomendasikan untuk penggunaan terus menerus atau berulang di atas ambang batas ini, karena paparan kumulatif meningkatkan risiko penggetasan.

Apakah Nikel 201 lebih mahal dari Nikel 200?

Nikel 201 biasanya memiliki harga lebih tinggi dibandingkan Nikel 200, yang mencerminkan perlunya pemurnian tambahan untuk mempertahankan karbon pada atau di bawah 0,02%. Dalam-aplikasi suhu tinggi, premi ini kecil dibandingkan dengan biaya kegagalan dini akibat penggetasan grafit.

Apakah Nikel 200 dan Nikel 201 memiliki ketahanan korosi yang sama?

Ya. Ketahanan terhadap korosi pada kedua tingkatan berasal dari matriks nikel itu sendiri, bukan dari kandungan karbon, sehingga Nikel 200 dan Nikel 201 memiliki kinerja yang setara dalam garam kaustik dan netral, serta banyak lingkungan organik dan pemrosesan makanan.

Bisakah Nikel 201 dilas tanpa tindakan pencegahan khusus?

Pengelasan Nikel 201 menggunakan praktik pengelasan nikel standar dan logam pengisi, serta kandungan karbonnya yang rendah sebenarnya mengurangi risiko penggetasan zona-terkena{2}}panas dibandingkan dengan pengelasan Nikel 200. Tindakan pencegahan kebersihan dan pelindung standar untuk nikel murni masih berlaku.

Bagaimana grafitisasi pada Nikel 200 dideteksi atau dicegah?

Grafitisasi biasanya diidentifikasi melalui pemeriksaan metalografi atau hilangnya ketangguhan impak dalam pengujian mekanis setelah-paparan suhu tinggi. Pencegahan yang paling dapat diandalkan bukanlah perlakuan panas namun substitusi material: menentukan Nikel 201 di mana pun suhu layanan berkelanjutan akan melebihi 600 derajat F (315 derajat).