鎳-N6
鎳N6
材料特性
商用純鎳或低合金鎳的特點在很多領域是非常有用的，如：化學過程和電子行業等。鎳對各種還原性化學物質有一定抗力，而對苛性堿的抗力是無法替代的。與鎳基合金相比，商用純鎳有更高的導電和導熱性能，同時居里溫度也更高，具有良好的磁致伸縮性能。退火鎳具有低的硬度以及良好的延展性和柔韌性。這些特性加上其良好的焊接性能使得該金屬容易加工成型。鎳的加工硬化速率相對較低，但它可以通過冷做達到中等強度水平并保持其延展性。
純鎳是一種銀白色金屬，由于具有優良的耐蝕性，較高的電真空性能和電磁控制性能，廣泛應用于化工、機械電子，食品等方面。純鎳具有優良的焊接性能和加工性能。鎳及鎳合金可加工成管棒線板帶箔材產品。N6是工業上應用最廣泛的材料，它具有很好的機械性能，在許多腐蝕環境中具有優良的耐蝕性能，特別耐燒堿的腐蝕。
表1 牌號及標準
材料
牌號 |
標準
系列 |
標準 |
化學
成分 |
管材 |
板材 |
棒材 |
帶材 |
焊絲 |
鍛件 |
| 無縫管 |
焊接管 |
國標
N6 |
GB/T |
5235 |
2882 |
/ |
2054 |
4435 |
2072 |
|
26030 |
| NB/T |
|
47019 |
/ |
|
|
|
|
|
| JB/T |
|
|
|
4748 |
|
|
|
|
表2 化學成分
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ni+Co |
Mo |
| N6 |
≤0.1 |
≤0.1 |
≤0.05 |
≤0.02 |
≤0.005 |
≥99.5 |
— |
| 元素 |
Cr |
Fe |
Al |
Ti |
Mg |
Cu |
— |
| N6 |
— |
≤0.1 |
— |
— |
≤0.1 |
≤0.1 |
雜質≤0.5 |
表3 物理性能
| 密度 |
8.89 g/cm³ |
| 熔點 |
1435~1450℃ |
機械性能
表6 名義機械性能
| 狀態 |
厚度 |
抗拉強度
（MPa） |
屈服強度0.2%,（MPa） |
延伸率（50mm）
（%） |
硬度 |
| 布氏 |
洛氏B |
| 棒材 |
| Y（硬態） |
3~20 |
≥590 |
— |
≥5 |
|
|
| ＞20~30 |
≥540 |
— |
≥6 |
|
|
| ＞30~65 |
≥510 |
— |
≥9 |
|
|
| M（退火態） |
3~30 |
≥380 |
— |
≥34 |
|
|
| ＞30~65 |
≥345 |
— |
≥34 |
|
|
| R（熱加工態） |
32~60 |
≥515 |
— |
≥15 |
|
|
| ＞60~254 |
≥345 |
— |
≥20 |
|
|
| 板材 |
| M（退火態） |
≤1.5 |
≥380 |
≥100 |
≥35 |
|
|
| ＞1.5 |
≥380 |
≥100 |
≥40 |
|
|
| R（熱加工態） |
＞4 |
≥380 |
≥135 |
≥30 |
|
|
| Y（硬態） |
≤1.5 |
≥540 |
— |
≥2 |
|
|
| ＞1.5 |
≥620 |
≥480 |
≥2 |
|
90-95 |
| Y2（半硬態） |
＞1.5 |
≥490 |
≥290 |
≥20 |
|
79-85 |
| 管材 |
| M（退火態） |
＜0.9 |
≥390 |
— |
≥35 |
— |
— |
| ≥0.9 |
≥370 |
— |
A≥35 |
— |
— |
| Y（硬態） |
＜0.9 |
≥540 |
— |
|
— |
— |
| ≥0.9 |
≥520 |
— |
A≥6 |
— |
— |
| Y2（半硬態） |
≥0.9 |
≥420 |
— |
≥12 |
— |
— |
| Y0（消除應力） |
≥0.9 |
≥460 |
— |
— |
— |
— |
| 帶材 |
|
|
|
|
|
| M（軟態） |
0.25~1.2 |
≥392 |
|
A≥30 |
|
|
| Y（硬態） |
≥539 |
|
A≥2 |
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| |
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|
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|
|
高溫性能
鎳N6的高溫性能可以參考美標N02200材料。
金相結構
鎳N6 是一種面心立方結構的固溶合金。微觀結構中通常典型的表現出少量的非金屬夾雜，夾雜主要為氧化物且不隨退火而改變。在425-650°C溫度范圍內的暴露時間將產生石墨沉淀物（見圖9）。由于這個原因該合金不推薦在315-650°C溫度范圍內使用；在此溫度范圍應使用鎳201或N5。
腐蝕抗力
鎳N6的腐蝕數據建議參考美標N02200（N7）材料。
加工
加熱和酸洗
鎳N6可以在其重結晶溫度以上很寬的溫度范圍內退火。對經過很大冷變形的材料，溫度可以低到595°C 到650°C，但從實用性考慮，溫度范圍通常為高于705°C到925°C。由于缺少在更復雜合金中的能夠抑制晶粒長大的一定量的殘留元素和第二相，鎳200 在較高溫度下的晶粒長大非?？?。圖10 為各種退火溫度對晶粒尺寸的影響。在較高溫度下，在溫度下暴露的時間必須嚴格監控來控制晶粒尺寸的過分長大。
在分批箱式爐、釜或開式爐中退火通常的溫度范圍為705°C到815°C，根據零件截面
尺寸和所包含的冷做量，退火時間為30 分鐘到3 小時不等。鎳200 有相對較高的熱傳導率，因此加熱速率相對較高。冷卻速度要求不嚴格；淬火不必要，除非作為減少熱處理循環的時間或部分的減少在氧化性氣氛中加熱和冷卻時表面的氧化。這種減少氧化的方法是在含2%酒精的水中淬火。一種松軟的氧化物會存在，但可以通過標準的酸洗溶液消除。在推進式、滾筒爐膛和傳送帶爐式的連續退火時，通常溫度范圍為790°C 到955°C，在熱區的時間為15 到45 分鐘。帶材和線材可以成束的退火，溫度范圍為870°C 到1040°C，時間為在熱區從5 到10 分鐘知道幾秒鐘。
圖1 開式退火條件對鎳200 晶粒尺寸的影響
制造廠應該根據經驗建立專門的熱處理方法，通過選擇合適的溫度范圍和處理方式來提供合適的晶粒尺寸和性能。細到中等晶粒尺寸對保持在成型過程中的平滑表面是必須的，其尺寸為0.025到0.10mm，對應的ASME 晶粒尺寸為7-1/2 到3-1/2。在925℃退火1 小時或更長時間將導致硬度大約在Rockwell B 20 到40 之間。這種處理通常被叫做絕對軟化退火，由于其機械性能低并且晶粒結構粗大，僅在特殊應用如爆裂膜片中使用。退火應該在還原氣氛中進行以保持光亮表面，常用干氫氣和分離氨；但更經濟的氣氛如部分燃燒過的天然氣也能提供適當的光亮度。由于存在危險的晶間氧化，應避免在高溫氧化性氣氛中加熱。鎳200 對硫磺和如鉛、錫、鋅和鉍等低熔點金屬的晶間侵蝕非常敏感。在實際使用時在加熱前應該特別小心除去所有的潤滑劑、標記、車間灰塵等。
冷、熱成型
熱成型：鎳200 可以方便的進行各種形狀的熱成型。在成型中合適的溫度是達到熱延展性的最重要因素。推薦的熱成型溫度范圍為650°-1230°C。所有大變形量的鍛造應該在870°C以上進行，該材料在此溫度以下很快會變硬。但在該溫度下的輕微鍛造會產生更高的機械性能。實驗室對環狀應用的鍛件盤的實驗表明在650°C對材料進行50%的變形可以提高其在650°C的拉伸性能。熱彎曲的最佳溫度范圍為870°- 1230°C。在任何操作中均應注意避免將鎳200 在2250°F（1230°C）以上進行加熱。
加熱鎳200 的爐子應該設計成在氣體接觸到金屬之前就燃燒。最好使用無硫的氣體和燃油。如果采取合適的措施低硫含量的燃油（低于0.5%）可以達到良好的結果。加熱鎳200 的氣體的總含硫量絕對不能含超過30/100 立方英尺氣體（0.68 克/立方米），最好不要超過15/100 立方英尺氣體（0.34克/立方米）。在此還原性氣氛對避免氧化是必須的。金屬應該裝入預加熱的爐子并在達到需要的溫度后盡快取出快速加工。應該提供鋼軌或其它支撐來防止金屬接觸爐子的底部或側邊。有時防止金屬被爐頂散裂物污染也是必要的。
冷成型
鎳200 可以使用現有的任何冷成型方法加工?？偟膩碚f，除了由于鎳200 具有更高的彈性極限而使它在成型加工時需要更大的動力外，它的其它行為和低碳鋼類似。因此，手工操作如旋壓、手工錘打等僅限于簡單形狀。大加工量的手工成型只能通過頻繁的退火來軟化來達到。吸拔和深沖模具由灰鐵、冷硬鐵和鑄造合金作成。鍍鉻硬化鋼、碳化鎢和鉆石模具被用來做線材拉絲模。所有模具表面應該高度拋光。
動物脂肪、肥皂、硫基油、豬油提煉的潤滑油和類似的中潤滑劑被用在與冷加工相關的操作上。冷軋薄板和帶材可以在垂直軋制方向的彎曲軸上彎曲非常大的角度。不論是退火或消應力回火的鎳200 冷凝管都可以方便的漲到換熱器的管板中。在冷拔或大變形操作結果中使用軟回火材料在大多數情況下通常將得到滿意。冷軋（非延展校平）
并退火的薄板對旋壓和其它手工加工是最佳的條件。
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