Vilket är starkare, nickel eller stål

Styrkans jämförelse mellan nickel och stål är nyanserad, eftersom det beror på den specifika typen av stål, formen av nickel (ren eller legerad) och den mekaniska egenskapen som utvärderas (t.ex. draghållfasthet, avkastningsstyrka, hårdhet). Här är en detaljerad uppdelning:

1. Ren nickel kontra kolstål

Pure Nickel är en relativt mjuk metall med måttlig styrka:

Dragstyrka: ~ 345 MPA (Megapascals) i sitt glödgade tillstånd.

Avkastningsstyrka: ~ 140 MPa.

Det är duktil och formbart, vilket gör det olämpligt för högstyrka tillämpningar i sin rena form.

Däremot har till och med basiskt kolstål (t.ex. lågkolstål med ~ 0,2% kol) betydligt högre styrka:

Dragstyrka: ~ 400–550 MPa.

Avkastningsstyrka: ~ 250–350 MPa.
Således är ren nickel svagare än de flesta kolstål.

2. Nickellegeringar kontra höghållfast stål

Nickels styrka ökar dramatiskt när det legeras med element som krom, molybden, aluminium eller titan, bildasnickelbaserade superlegeringar(t.ex. Inconel 718, Hastelloy X). Dessa legeringar utmärker sig i hög temperaturstyrka:

Inconel 718: Draghållfasthet ~ 1 300 MPa (efter värmebehandling); behåller styrka även i 650–700 grader.

Hastelloy C-276: Draghållfasthet ~ 895 MPa, med exceptionell korrosionsbeständighet.

Emellertid kan avancerade höghållfast stål (AHSS) eller legeringsstål (t.ex. verktygsstål, Maraging Steels) matcha eller överskrida denna styrka:

Maraging Steel (18ni): Ett lågkolhaltigt stål med hög nickel med draghållfasthet upp till 2 400 MPa, uppnådd genom nederbördshärdning.

Högstyrka låglegering (HSLA) stål: Draghållfasthet upp till 800 MPa, med god seghet.

Verktygsstål: Draghållfasthet som sträcker sig från 1 500–2 000 MPa, beroende på värmebehandling.

3. Högtemperaturprestanda

Vid förhöjda temperaturer (över 600 grader) överträffar nickelbaserade superlegeringar de flesta stål. Stål genomgår snabbstyrka nedbrytning vid höga temperaturer på grund av korntillväxt och oxidation, medan nickellegeringar upprätthåller sin strukturella integritet. Till exempel:

Inconel 718 behåller ~ 60% av sin rumstemperaturstyrka vid 700 grader.

Till och med värmebeständiga stål (t.ex. rostfritt stål 310) förlorar betydande styrka över 800 grader, vilket gör nicklegeringar starkare i miljöer med hög värme som gasturbiner eller jetmotorer.

info-448-451 info-447-442

info-447-442 info-442-447

4. Hårdhet

Hårdhet (ett mått på resistens mot deformation) följer en liknande trend:

Rent nickel har en brinellhårdhet på ~ 60 HB.

Mild stål har en brinellhårdhet på ~ 120–150 HB.

Stål med hög styrka (t.ex. härdat verktygsstål) kan nå 60 HRC (Rockwell C), motsvarande ~ 700 HB-FAR-hårdare än nickellegeringar (vanligtvis 20–40 HRC).

Vid rumstemperatur: De flesta stål (särskilt höghållfast eller legeringsstål) är starkare än ren nickel och till och med många nicklegeringar.

Vid hög temperatur: Nickelbaserade superlegeringar överträffar nästan alla stål i styrenhet.

Stål, i sina avancerade former, är i allmänhet starkare än nickel, men nickellegeringar dominerar i högtemperatur och frätande miljöer där styrka måste hållas under extrema förhållanden.