1. INNGANGUR
Nikkel (efnatákn er, Atómnúmer 28) er sveigjanlegt, silfurhvítur umbreytingarmálmur sem tilheyrir Group 10 af lotukerfinu.
Viðurkennd varmafræðileg gögn frá NIST og Royal Society of Chemistry staðfesta að hreint nikkel hefur staðlað bræðslumark 1455 ° C. (2651 ° f, 1728 K).
Frummálmurinn hefur eitt bræðslumark í raun, en nikkel-undirstaða málmblöndur bráðna venjulega á bilinu vegna þess að málmblöndur breytir solidus og liquidus hitastigi.
Bræðsluhegðun nikkels er ein ástæða þess að það er svo mikið notað í tæringarþolnar og hitaþolnar vörur.
Nikkel- og nikkelgrunnblendi til sölu er að finna í efnavinnslubúnaði, hitaskipti, vélbúnaður í ofni, sjóþjónustu, og háhita byggingarhluta, þar sem varmastöðugleiki og stýrð storknun skiptir ekki síður máli og styrkur.
2. Bræðslumark hreins nikkels
Fyrir grunnmálm, nikkel er almennt meðhöndlað sem a efni með einsbræðslumarki frekar en breitt álfelgur.
Birt gildi frá mismunandi tæknilegum aðilum eru mjög náin, sem er það sem verkfræðingar vilja frá viðmiðunarmálmi: stöðugt númer sem hægt er að nota með öryggi í ferlihönnun.
Fulltrúargildi fyrir hreint nikkel
| Efni | Bræðsluhegðun | Verkfræðileg merking |
| Hreint nikkel | 1453–1455°C / 2647–2651°F / 1726-1728 K | Frumefnisnikkel er í raun skarpbrætt málmur í hagnýtri notkun. |
Lítil dreifing á milli 1453°C og 1455°C er eðlileg fyrir birt bræðslugögn.
Það endurspeglar mun á hreinleika, mæliaðferð, og námundunarreglur frekar en einhver þýðingarmikil breyting á málmnum sjálfum.
Í verkfræðilegum tilgangi, hreint nikkel ætti að meðhöndla sem málm með bræðslumark u.þ.b 1455° C..
3. Nikkelblendi og bræðslusvið
Nikkel-undirstaða málmblöndur hegða sér ekki eins og hreint nikkel.
Þegar öðrum þáttum er bætt við, málmblendin þróast venjulega a Solidus Og vökvi, þannig að málmurinn byrjar að bráðna við eitt hitastig og klárast við hærra.
Þess vegna greina álgagnablöð a bræðslusvið í stað eins punkts.
| Nikkel einkunn / ál | bræðslusvið °C | bræðslusvið °F | bræðslusvið K |
| Nikkel 200 / Nikkel 201 | 1435–1445°C | 2610–2630°F | 1708.15–1718.15 K |
| Monel álfelgur 400 | 1300–1350°C | 2370–2460°F | 1573.15–1623.15 K |
| INCONEL álfelgur 600 | 1354–1413°C | 2470–2580°F | 1627.15–1686.15 K |
| VDM álfelgur 601 | 1330–1370°C | 2426–2498°F | 1603.15–1643.15 K |
| HAYNES / INCONEL 617 | 1330–1375°C | 2430–2510°F | 1603.15–1648.15 K |
| INCONEL álfelgur 625 | 1290–1350°C | 2350–2460°F | 1563.15–1623.15 K |
| INCONEL álfelgur 718 | 1260–1336°C | 2300–2437°F | 1533.15–1609.15 K |
| HASTELLOY C-276 | 1323–1371°C | 2415–2500°F | 1596.15–1644.15 K |
| VDM álfelgur 690 | 1390–1410°C | 2534–2570°F | 1663.15–1683.15 K |
4. Þættir sem hafa áhrif á bráðnunarhegðun nikkels
Hreinleiki
Hreinleiki er fyrsti og mikilvægasti þátturinn.
Hreint nikkel sýnir smáskífu, skarpt skilgreint bræðslumark, en viðskiptalega hreinar einkunnir eins og nikkel 200/201 sýna þröngt bræðslusvið því jafnvel lítill samsetningamunur skiptir máli.
Því nær sem efnið er frumefnisnikkel, því nær sem það hegðar sér eins punkts umskipti.
Blöndunarviðbætur
Málblöndur eru aðalástæðan fyrir því að nikkelefni þróa bræðslusvið.
Viðbætur af kopar, króm, Járn, Kóbalt, Molybden, og aðrir þættir breyta fasastöðugleika og breyta solidus og liquidus hitastigi.
Þess vegna er Monel 400, Inconel 600, og ATI 617 hvert um sig hefur mismunandi bræðslubil, jafnvel þó að allt sé nikkel-undirstaða efni.
Vöruform og forskrift
Nikkelvörur í verslun geta verið afhentar með aðeins mismunandi birtum gildum eftir vöruformi og gagnablaði birgja.
Þetta þýðir ekki að grundvallarhegðun málmsins hafi breyst; það þýðir að tilkynnt svið endurspeglar nákvæma einkunn, minniháttar óhreinindi, og ástand vöru.
Fyrir vinnslufræðinga, það er áminning um að nota gagnablað birgja fyrir tiltekinn hita eða hlut frekar en að treysta á almennt nikkelgildi.
Hitaferli samhengi
Bræðsluhegðun nikkels verður alltaf að túlka í samhengi. Steypuofn, lóðalotu, og suðuferli nota ekki sama hitamarkmið.
Bræðslusviðið ákvarðar hversu mikið hitaloftrými stjórnandinn hefur áður en málmurinn mýkist, byrjar að flæða, eða missir lögun.
Í nikkel-grunni háhita málmblöndur, þessi gluggi er kjarnahluti hönnunarlógíkarinnar, ekki eftiráhugsun.
5. Líkamlegt & Efnafræðilegar breytingar við nikkelbræðslu
Oxunarhegðun
Bráðið nikkel er mjög efnafræðilega virkt. Hér að ofan 1000 ° C., nikkel hvarfast hratt við súrefni til að mynda nikkeloxíð (NiO).
Án óvirkrar gasvarnar, þétt dökk oxíðfilmur hylur vökvayfirborðið, auka galla í bræðslugjalli.
Iðnaðar nikkelbræðsla verður að samþykkja argonhlíf eða tómarúmbræðslu til að einangra súrefni.
Leysni gasþátta
Bráðið nikkel hefur sterka vetnis- og köfnunarefnisleysni. Gasleysni nær hámarki nálægt bræðslumarki; of mikið uppleyst gas myndar porosity eftir storknun.
Afgasunarmeðferð er skylda fyrir nikkelsteypu með mikilli hreinleika.
Magnetic Transition
Nikkel býr yfir ferromagnetism við stofuhita. Curie hitastig hennar er 358 ° C.; yfir þessu mikilvæga hitastigi, nikkel missir segulmagn varanlega þar til það kólnar.
Segulhvarf við bráðnun auðveldar rafsegulhræringu í bræðsluofnum.
6. Hvernig á að prófa bræðslumark nikkels?
Mismunaskönnun hitaeiningamæling og mismunahitagreining
Til ákvörðunar á rannsóknarstofu, DSC Og DTA eru staðlað hitagreiningartæki til að ákvarða bræðslu- og kristöllunarhitastig hreinna efna.
ASTM E794 segir að þessi prófunaraðferð lýsir ákvörðun bræðslu- og kristöllunarhitastigs með mismunandi skönnun hitaeiningamælinga og mismunavarmagreiningu., og að aðferðin nýtist við gæðaeftirlit, samþykki forskriftar, og rannsóknir.
Í reynd, kvörðun er framkvæmd með þekktum viðmiðunarstöðlum, og hreinir málmar eru almennt notaðir sem kvörðunarefni.
Bræðsluhitastigið er venjulega tekið úr framreiknað upphaf umskiptin, meðan sýnið er að fullu bráðnað í hámarki.
Það gerir DSC sérstaklega gagnlegt fyrir nikkel þegar þörf er á nákvæmu rannsóknargildi.
Optical pyrometry
Fyrir mjög heitar iðnaðaraðstæður, Optical Pyrometry er hagnýt snertilaus aðferð vegna þess að hún mælir hitageislun frá heitum hlutnum frekar en að krefjast líkamlegrar snertingar.
Það gerir það dýrmætt fyrir ofnaathuganir, bræðslu meðhöndlun, og aðrar athuganir á háhitaferli þar sem snertiskynjarar geta verið óhagkvæmir.
Hagnýtur samanburður á aðferðum
| Aðferð | Besta notkun | Styrkur | Takmörkun |
| DSC / DTA | Ákvörðun rannsóknarstofu á bræðslu- og kristöllunarhitastigi | Gott fyrir stýrðar mælingar og kvörðunartengda greiningu | Krefst lítilla sýna og stýrðra prófunaraðstæðna. |
| Optical pyrometry | Ofn- og vinnsluhitamæling | Snertilaust og hentar vel á mjög heita fleti | Mælir geislunarhitastig í útsýnisbrautinni, þannig að uppsetning og losun skipta máli. |
7. Iðnaðarnotkun nikkelbræðslusviðsstýringar
PrecisionCasting
In nákvæmni steypu, bræðslusvið ákvarðar hversu mikið varmaloftrými ofninn þarf að veita og hversu vandlega þarf að stjórna bræðslunni áður en hún er hellt.
Hreint nikkel og nikkelbasar málmblöndur eru notaðar í ofnahluta, efnavinnsluílát, skiptimenn, háhita loftrýmishlutar, kjarnakljúfa, og hverfla, sem þýðir að steypuleiðin þarf að takast á við bæði háan hita og miklar þjónustukröfur.
Fyrir álsteypur, mikilvægi punkturinn er ekki bræðslumarkið heldur bræðslumarkið fast-fljótandi gluggi.
Nikkel-undirstaða málmblöndur getur byrjað að frjósa á meðan hluti málmsins er enn fljótandi, þannig að steypuæfingar verða að taka mið af fóðrun, Rýrnun, og storknunarstýring yfir allt svið.
Þetta er verkfræðileg ályktun af birtum bræðslubilum nikkel-basa málmblöndur.
Suðu
Nikkel-undirstaða efni eru mikið soðin vegna þess að hægt er að sameina þau með hefðbundnum suðuferlum og halda gagnlegum frammistöðu í krefjandi umhverfi.
INCONEL álfelgur 600 er lýst sem hefðbundnum suðuferlum sem auðvelt er að sameinast um, og framleiðandinn listar upp sérstök suðuefni fyrir varið málmboga, gas wolfram boga, og gasmálmbogatengingu.
MONEL álfelgur 400 er einnig lýst sem hefðbundnum ferlum sem auðvelt er að sameinast um.
Fyrir suðu, bræðslusviðsstýring skiptir máli vegna þess að grunnmálmurinn má ekki ofhitna út fyrir ætlað samrunasvæði.
Nikkel málmblöndur eru oft valdar einmitt vegna bráðnunarbils þeirra, styrkur, og hitasvörun getur stutt stjórnaða tengingu í þjónustu mikilvægum forritum.
Þetta er sérstaklega mikilvægt þegar soðinn hluti verður að vera stöðugur í stærð og tæringarþolinn eftir framleiðslu.
Hitameðferð
Hitameðferð er annað svæði þar sem stjórnun bræðslusviðs skiptir máli, vegna þess að rekstraraðilinn verður að vera öruggur undir öllum upphafsbræðsluskilyrðum á meðan hann nær enn nauðsynlegri hitalotu.
VIÐ HÖFÐUM 617, til dæmis, er venjulega lausn glæðað við 1175° C. (2150° f), sem situr undir birtu bræðslumarki sínu 1330–1380°C.
Það bil er nothæfi hitaglugginn sem gerir hitameðferð mögulega án þess að hrynja saman örbygginguna.
Sama rökfræði gildir víðar um nikkel-grunn málmblöndur: hitameðferð verður að vera valin með solidus og vökva málmblöndunnar í huga svo hluturinn nái tilætluðu málmvinnsluástandi án þess að bráðna að hluta..
Í verklegri framleiðslu, þetta er ástæðan fyrir því að nikkel málmblöndur eru venjulega unnar með miklu strangari hitastigi en lægri bráðnandi málmar.
8. Niðurstaða
Bræðslumark hreins nikkels er u.þ.b 1455° C. (1728 K / 2651° f), með opinberum tilvísunum sem eru mjög nálægt því gildi.
Lítilsháttar dreifing í birtum tölum er eðlileg og endurspeglar mælingasögu og námundun, ekki þýðingarmikill verkfræðilegur ágreiningur.
Meira um vert, Raunverulegt iðnaðarverðmæti nikkels liggur í því hvernig bræðsluhegðun breytist þegar nikkel er blandað.
Hreint nikkelflokkar bráðna á þröngu sviði, en nikkel-grunn málmblöndur eins og Monel 400, Inconel 600, og ATI 617 eru hönnuð í kringum eigin solidus-liquidus millibili.
Þess vegna er nikkel ekki bara málmur með hátt bræðslumark; það er háhitavettvangur til að hanna tæringarþolin og hitaþolin efni.
Algengar spurningar
Hvert er bræðslumark nikkels í Celsíus og Fahrenheit?
Hreint nikkel bráðnar um kl 1455° C., sem er um 2651° f. ASM gefur nátengt gildi á 1453° C..
Af hverju hafa nikkelbræðslusvið bræðslusvið í stað eins nákvæms punkts?
Vegna þess að málmblöndur breytir fasajafnvægi, svo efnið byrjar að bráðna á a Solidus hitastig og lýkur bráðnun við hærra vökvi hitastig.
Er hreint nikkel auðveldara í vinnslu en nikkelblendi?
Ekki endilega. Hreint nikkel hefur skarpt bræðslumark, en nikkel-grunn málmblöndur eru oft valdar vegna þess að þær bjóða upp á betri tæringarþol, styrkleikahald, eða hitaþol fyrir fyrirhugaða þjónustu.
Af hverju er nikkel svo mikilvægt í háhitaverkfræði?
Vegna þess að það sameinar hátt bræðslumark með gagnlegri sveigjanleika og getu til að mynda hitaþolnar málmblöndur sem notaðar eru í ofnabúnaði, skiptimenn, flugvélahlutar, og hverflatengd kerfi.
