Прутки из никеля и кремнистого никеля (ПН) – это промышленные полуфабрикаты для изготовления деталей, проволоки и заготовок в машиностроении, электронике и приборостроении. Представляют собой сортовой прокат никелевых сплавов круглого сечения.
Свойства прутков из никеля
Наибольшее распространение получили прутки из никеля НП 2 и кремнистого никеля НК 0,2. По способам изготовления подразделяются на горячекатаные и тянутые. Ключевое различие между никелем и кремнистым никелем заключается в содержании кобальта в материале. Легирование кремнием прутков НК 0,2 повышает твердость и литейные характеристики материала.
Прутки никелевые
Основные свойства прутков идентичны. В качестве примера рассмотрим характеристики прутков НП 2.
Физические свойства сведены в таблицу (см. табл. 1).
|
Параметр |
Значение |
|
Плотность, г/см³ |
8,9 |
|
Твердость, кг/мм² |
60-200 |
|
Температура плавления, °С |
≈1455 |
|
Температура кипения, °С |
2913 |
|
Предел прочности при растяжении, МПа |
4000-5000 |
|
Модуль нормальной упругости, ГПа |
≈205 |
|
Температура Кюри (переход из ферромагнитного состояния) |
≈358 °С |
|
Коэффициент линейного расширения (0 – 100 °С) |
13,3*10-6 1/°С |
|
Удельное электросопротивление, мкОм*м |
0,0684 |
|
Теплопроводность (при 25 °С), Вт/(м*К) |
≈ 90 |
Таблица 1
Механические свойства никелевых прутков приведены в таблице 2 (см. табл. 2).
|
Способ изготовления прутков |
Состояние материала |
Номинальный диаметр прутка, мм |
Временное сопротивление, МПа (кгс/мм²) |
Относительное удлинение, % |
|
|
δ10 |
δ5 |
||||
|
Не менее |
|||||
|
Тянутые |
мягкое |
от 5 до 40 |
370 (38) |
26 |
30 |
|
твердое |
540 (55) |
3 |
5 |
||
|
Горячекатаные |
— |
от 42 до 60 |
440 (45) |
8 |
1 |
|
— |
от 70 до 90 |
||||
Таблица 2
Дополнительно, к указанным в таблицах, прутки обладают высокой коррозионной стойкостью. Не вступают в реакции с кислотами, щелочами и др. агрессивными средами. Благодаря повышенной пластичности вязкости никелевые прутки легко поддаются механической обработке – штамповке, ковке. Изделия из НК 0,2 характеризуются повышенной антифрикционной стойкостью.
Эти и другие свойства определили сферы применения никелевых прутков. Они используются в медицине, химической промышленности, машиностроении, авиации и космонавтике, приборостроении, электротехнике и электронной промышленности.
Испытания никелевых прутков
Испытания прутков проводятся согласно требованиям соответствующих нормативных документов, одним из которых является ГОСТ 13083-2016 с поправкой от 2025. Он определяет виды контроля и способы испытаний. Так, испытания на растяжение стандарт обязывает проводить по методике, изложенной в ГОСТ 1497-2023, а определение химического состава материала – по ГОСТ 6012-2011 и комплексу ГОСТ 6689.1-92 – ГОСТ 6689.22-92.
В качестве примера рассмотрим метод испытания прутков из никеля на растяжение по ГОСТ 1497-2023, где определяются:
- Предел пропорциональности;
- Физический, верхний и нижний пределы текучести;
- Временное сопротивление;
- Модуль упругости;
- Относительное удлинение после разрыва;
- Относительное сужение после разрыва;
- Полная деформация при максимальном усилии;
- Пластическая деформация при максимальном усилии.
Испытаниям подвергаются два прутка, отобранных из каждой бухты или пучка, отправляемых потребителю. Из них вырезаются образцы определенного профиля и размеров.
После определения площади поперечного сечения образец устанавливается в захваты испытательной машины и к нему прикладывается возрастающая нагрузка с определенной скоростью движения подвижного захвата. Испытание продолжается до разрыва образца.
После выключения машины осматривают образец и делают необходимые замеры. Затем, используя полученные результаты и значения показаний контрольно-испытательные приборы машины высчитывают искомые характеристики математическим и графическим путем. Например, временное сопротивление (предел прочности) определяется по формуле σв = Pmax / F0, где Pmax – максимальное усилие, которое выдерживает образец, F0 –площадь поперечного сечения.
Предел пропорциональности определяется по диаграмме, полученной с прибора машины (см. рис. 1).
Рисунок 1
При испытаниях прутков из никеля и кремнистого никеля на соответствие требованиям стандартов применяется ряд руководящих документов:
- ГОСТ 13083-2016 «Прутки из никеля и кремнистого никеля. Технические условия» (с поправкой от 2025);
- ГОСТ 24047-80 «Полуфабрикаты из цветных металлов и их сплавов. Отбор проб для испытания на растяжение»;
- ГОСТ 1497-2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение»;
- ГОСТ 24231-80 «Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа»;
- ГОСТ 6012-2011 «Никель. Методы химико-атомно-эмиссионного спектрального анализа»;
- ГОСТ 6689.1-92 – ГОСТ 6689.22-92 «Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые. Методы определения меди» и др. элементов. В группе содержится 22 стандарта.
