Rene nikkel- og nikkellegeringer er forskjellige i sammensetning, egenskaper og applikasjoner, først og fremst på grunn av tilstedeværelsen av legeringselementer i sistnevnte.
1. Sammensetning
Inconel 625 (Ni-Cr-Mo-NB): ~ 61% Ni, 21,5% Cr, 9% Mo.
Monel 400 (Ni-Cu): ~ 67% Ni, 30% Cu.
Legering 718 (Inconel 718): ~ 52% Ni, 19% Cr, 18,5% Fe, 5% NB.
2. Mekaniske egenskaper
Moderat styrke: Strekkfasthet varierer fra ~ 310–550 MPa (45, 000 - 80, 000 psi); avkastningsstyrke ~ 100–280 MPa (15, 000 - 40, 000 psi).
Høy duktilitet og formbarhet: lett dannet, sveiset eller maskinert.
Lav hardhet: Brinell Hardness ~ 60–80 HB.
Forbedret styrke: legeringselementer øker styrken betydelig. For eksempel har legering 718 en strekkfasthet på opptil 1400 MPa (203, 000 psi) etter varmebehandlings-faren som overskrider ren nikkel.
Forbedret krypmotstand: Kritisk for applikasjoner med høy temperatur (f.eks. Jetmotorer), der legeringer motstår deformasjon under langvarig stress.
Variabel duktilitet: Noen legeringer (f.eks. Monel 400) forblir duktil, mens andre (f.eks. Nedbørharte legeringer) er sterkere, men mindre formbare.
3. Korrosjonsmotstand
Utmerket motstand mot alkaliske løsninger (f.eks. Kaustisk brus, NaOH) og reduserende miljøer (f.eks. Hydrogengass).
God motstand mot vann, ferskvann og noen organiske forbindelser.
Dårlig resistens mot oksidasjonssyrer (f.eks. Salpetersyre) og oksidasjon av høy temperatur (siden det mangler krom).
Skreddersydd korrosjonsmotstand basert på legeringselementer:
Krom (CR) tilfører resistens mot oksidasjon, gasser med høy temperatur og oksiderende syrer (f.eks. Inconel 625).
Molybden (MO) forbedrer motstanden mot pitting og sprekk korrosjon i kloridrike miljøer (f.eks. Sjøvann, som i legering 625).
Kobber (Cu) forbedrer resistens mot svovelsyre og reduserende miljøer (f.eks. Monel 400).
4. ytelse med høy temperatur
Beholder moderat styrke opp til ~ 300 grader (572 grader F), men svekkes betydelig ved høyere temperaturer (f.eks. Større enn eller lik 600 grader /1112 grader F).
Utsatt for oksidasjon ved forhøyede temperaturer (danner et porøst oksydlag som ikke klarer å beskytte basismetallet).
Designet for styrke og stabilitet med høy temperatur. For eksempel:
Legering 718 opprettholder styrke opp til ~ 650 grader (1200 grader F) på grunn av gamma-prime (') utfellinger.
Haynes 230 motstår oksidasjon opp til ~ 1200 grader (2.192 grader F) via et kromoksyd (Cr₂o₃) beskyttende lag.
5. Magnetiske egenskaper
Legeringer med høyt nikkelinnhold (f.eks. Monel 400, ~ 67% Ni) er svakt ferromagnetisk.
Mange superlegeringer (f.eks. Inconel 625, 61% Ni) er ikke-magnetiske på grunn av legeringselementer (f.eks. Krom) som forstyrrer magnetisk bestilling.
6. Søknader
Kjemisk prosessering (alkalisk løsningstanker, ventiler).
Batterikomponenter (nikkel-kadmiumbatterier).
Elektriske applikasjoner (varmeelementer, ledere).
Aerospace (Jet Engine Turbine Blades, ved bruk av legering 718 for styrke med høy temperatur).
Marin ingeniørfag (sjøvannspumper, ved bruk av monel 400 for kloridresistens).
Olje og gass (downhole Tools, ved bruk av Inconel 625 for korrosjon og trykkmotstand).
Ren nikkel tilbyr høy renhet og spesifikk korrosjonsmotstand, men begrenset styrke og høye temperaturytelser. Nikkellegeringer er derimot konstruert med legeringselementer for å levere økt styrke, korrosjonsmotstand og termisk stabilitet, noe som gjør dem uunnværlige i ekstreme industrielle miljøer.
