Никелированная сталь (покрытая): свойства и ключевые применения

Никелированная сталь (покрытая) является специализированным сортом стали, который сочетает в себе врожденные свойства стали и защитные преимущества никелевого покрытия. Эта сталь классифицируется в основном как низкоуглеродистая мягкая сталь или среднеуглеродистая легированная сталь, в зависимости от ее конкретного состава и предполагаемого применения. Процесс никелирования повышает коррозионную стойкость стали, износостойкость и устойчивость к окислению, что делает ее подходящей для различных требовательных условий.

Всеобъемлющий обзор

Никелированная сталь характеризуется своим уникальным сочетанием механической прочности и повышенной коррозионной стойкости благодаря никелевому покрытию. Основным легирующим элементом в этом сорте стали является никель, который обычно составляет около 5-15% покрытия, хотя основной стали может содержать различные количества углерода, марганца и кремния. Никелевое покрытие значительно влияет на свойства стали, обеспечивая защитный барьер, который смягчает воздействие окружающей среды.

Наиболее значительные характеристики никелированной стали включают:

• Коррозионная стойкость: Никелевый слой обеспечивает отличную стойкость к ржавчине и коррозии, особенно в сырых или соленых средах.
• Износостойкость: Покрытие улучшает износостойкость основной стали, что делает ее подходящей для применения в условиях трения и абразии.
• Эстетическая привлекательность: Светящаяся, отражающая поверхность никелевого покрытия часто желательна для эстетических применений.

Преимущества и ограничения

Преимущества	Ограничения
Отличная коррозионная стойкость	Более высокая стоимость по сравнению с непокрытой сталью
Улучшенная износостойкость	Ограниченная производительность при высоких температурах
Улучшенный эстетический внешний вид	Риск деламинации покрытия при неправильном нанесении
Хорошая электрическая проводимость	Может потребоваться специфическая сварочная техника

Никелированная сталь занимает значительное положение на рынке благодаря своим универсальным применениям в автомобилестроении, аэрокосмической и электрической промышленности. Исторически никелирование применялось с начала 20-го века, эволюционируя с усовершенствованием технологий покрытия для улучшения адгезии и прочности.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/степень	Страна/регион происхождения	Заметки/Комментарии
UNS	N02200	США	Ближайший эквивалент ASTM B162
ASTM	B162	США	Спецификация никелированной стали
EN	2.4066	Европа	Мелкие композиционные различия, о которых следует знать
JIS	G3302	Япония	Схожие свойства, но разные стандарты толщины покрытия

Вышеуказанная таблица подчеркивает различные стандарты и эквиваленты для никелированной стали. Важно отметить, что хотя эти степени могут казаться эквивалентными, различия в толщине покрытия, адгезионных свойствах и составе основной стали могут существенно влиять на производительность в конкретных приложениях.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон процентов (%)
C (Углерод)	0.05 - 0.15
Mn (Марганец)	0.30 - 0.60
Si (Кремний)	0.10 - 0.40
Ni (Никель)	5.0 - 15.0 (покрытие)

Основная роль никеля в этом сорте стали заключается в увеличении коррозионной стойкости и улучшении общей прочности покрытия. Углерод способствует твердости и прочности основной стали, в то время как марганец и кремний улучшают пластичность и свариваемость стали.

Механические свойства

Свойство	Условие/Температура	Температура испытания	Типичное значение/диапазон (метрическая система)	Типичное значение/диапазон (империал)	Ссылочный стандарт для метода испытания
tensile strength	Отожженное	Комнатная температура	350 - 550 MPa	50.8 - 79.8 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% сдвиг)	Отожженное	Комнатная температура	200 - 400 MPa	29.0 - 58.0 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженное	Комнатная температура	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Твердость (Роквелл B)	Отожженное	Комнатная температура	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18

Сочетание этих механических свойств делает никелированную сталь подходящей для применения, требующего умеренной прочности и хорошей пластичности, таких как крепежные изделия и конструктивные элементы. Ее износостойкость также позволяет ей хорошо работать в условиях механической нагрузки.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрическая система)	Значение (империал)
Плотность	Комнатная температура	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Температура плавления/диапазон	-	1450 - 1520 °C	2642 - 2768 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	16 W/m·K	92 BTU·in/h·ft²·°F
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F

Плотность и температура плавления никелированной стали указывают на ее пригодность для высокотемпературных приложений, в то время как ее теплопроводность и удельная теплоемкость предполагают эффективное рассеивание тепла в электрических приложениях.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Оценка стойкости	Замечания
Соленая вода	3.5	25/77	Отлично	Риск коррозии
Сероводородная кислота	10	25/77	Удовлетворительно	Подверженность SCC
Хлориды	1	25/77	Хорошо	Риск локализованной коррозии

Никелированная сталь демонстрирует отличную стойкость к соленой воде, что делает ее идеальной для морских приложений. Однако она может быть подвержена ползучей коррозии на растяжение (SCC) в кислых средах, особенно в присутствии хлоридов. По сравнению с нержавеющими сталями, никелированная сталь может иметь более низкую стойкость к некоторым коррозионным агентам, но ее экономичность делает ее популярным выбором в менее агрессивных средах.

Теплостойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Замечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	300	572	Подходит для умеренных температур
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	400	752	Только кратковременное воздействие
Температура окисления	600	1112	Риск окисления выше этой температуры

При повышенных температурах никелированная сталь сохраняет свою структурную целостность до примерно 300 °C (572 °F). Однако длительное воздействие высоких температур может привести к окислению и деградации никелевого покрытия.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый filler metal (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Замечания
MIG	ER70S-6	Аргон/CO2	Хорошие характеристики сварки
TIG	ER308L	Аргон	Чистые сварные швы, требуется предварительный нагрев

Никелированную сталь можно сваривать с использованием стандартных методов, но необходимо избегать перегрева, который может привести к деградации покрытия. Предварительный нагрев может быть необходим для предотвращения трещин.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Никелированная сталь	AISI 1212	Замечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	70	100	Умеренная обрабатываемость
Типичная скорость резки	30 м/мин	50 м/мин	Используйте острые инструменты и охлаждение

Обрабатываемость умеренная, и использование соответствующих скоростей резки и инструментов может улучшить производительность.

Формуемость

Никелированная сталь демонстрирует хорошую формуемость, позволяющую применять холодные и горячие формовочные процессы. Однако необходимо избегать чрезмерного упрочнения, что может привести к трещинам во время изгибов.

Термическая обработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 часа	Воздух	Умягчение, улучшение пластичности
Закалка	800 - 900 / 1472 - 1652	30 минут	Масло	Упрочнение

Процессы термической обработки, такие как отжиг, могут значительно изменить микроструктуру никелированной стали, улучшая ее пластичность и прочность.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора
Автомобильная	Крепеж	Высокая прочность, коррозионная стойкость	Долговечность и безопасность
Аэрокосмическая	Структурные компоненты	Легкость, высокая прочность	Производительность под нагрузкой
Электрическая	Разъемы	Хорошая проводимость, коррозионная стойкость	Надежность в жестких условиях

Другие применения включают:

• Морское оборудование
• Электрические корпуса
• Декоративные предметы

Никелированная сталь выбирается для этих приложений благодаря своему отличному сочетанию прочности, коррозионной стойкости и эстетической привлекательности.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие идеи

Особенность/Свойство	Никелированная сталь	AISI 304 Нержавеющая сталь	Углеродная сталь	Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Высокая прочность	Переменная	Никелированная сталь экономична
Ключевой коррозионный аспект	Хорошая	Отличная	Удовлетворительная	Нержавеющая сталь предлагает превосходную коррозионную стойкость
Свариваемость	Умеренная	Хорошая	Хорошая	Никелированная сталь требует осторожности при сварке
Обрабатываемость	Умеренная	Плохая	Хорошая	Никелевое покрытие может повлиять на обработку
Формуемость	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая	Никелевое покрытие может ограничивать формование
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Высокая	Низкая	Экономично для многих применений
Типичное наличие	Обычное	Обычное	Очень обычное	Наличие может варьироваться в зависимости от региона

При выборе никелированной стали стоит учитывать экономическую эффективность, доступность и конкретные требования к производительности. Ее уникальное сочетание свойств делает её подходящей для широкого диапазона применений, особенно там, где коррозионная стойкость и эстетическая привлекательность имеют первостепенное значение.