3.2. Никелевые сплавы

3.2.1. Состав и свойства чистого никеля

Никель – химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 28, атомная масса 58,7, содержание в земной коре 5,8 × 10 ^–3 %. Это металл серебристо-белого цвета с желтоватым оттенком, хорошо поддается ковке, полируется.

Металлический никель впервые был получен в 1804 году. Он был хрупким, так как содержал большое количество примесей. Около шестидесяти лет понадобилось, для того чтобы получить чистый никель, поддающийся ковке. Сначала он использовался для ювелирных изделий, затем в химической промышленности и электротехнике, применялся для защиты металлических поверхностей – никелирования, заменил серебро в производстве монет. В настоящее время никель становится одним из важнейших промышленных металлов, влияющих на развитие технического прогресса. Он является основой жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сплавов. Никель входит в состав всех жаропрочных сталей и сплавов, идущих на изготовление наиболее ответственных деталей и узлов газотурбинных двигателей и энергетических установок. В современных авиационных ГТД на долю жаропрочных сплавов приходится до 40 % массы двигателя.

Никель имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 0,352387 нм. Плотность никеля 8,9 г/см³,температура плавления 1455 ^оС, температура кипения 2900 ^оС. Аллотропических превращений не имеет. При температурах ниже 360 ^оС никель ферромагнитен, но магнитные свойства слабее, чем у железа. Никель обладает высокой коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред, в том числе в пресной и морской воде.

Металлургическая промышленность выпускает несколько марок электролитического никеля от Н-0 до Н-4, отличающихся содержанием примесей. Химический состав чистого никеля по ГОСТ 849 -70Е приведен в табл. Маркируется никель буквой Н и порядковым номером. Никель, идущий на изготовление проволоки, прутков, полос и др. деформированных полуфабрикатов (полуфабрикатный никель) маркируется буквами НП и номером от НП1 до НП4 (сумма примесей от 0,1 до 1 % соответственно).

Таблица

Химический состав (% по массе) никеля по ГОСТ 849 -70

Марка	Ni, не менее	Co, не более	Примеси, не более
			C	Mg	Al	Si	P	S	Mn	Fe
Н-0 Н-1у Н-1 Н-2 Н-3 Н-4
Марка	Ni	Co	Примеси, не более
			Cu	Zn	As	Cd	Sn	Sb	Pb	Bi
Н-0 Н-1у Н-1 Н-2 Н-3 Н-4

Наиболее вредными примесями для никеля являются Pb, Bi, As, Sb, О,P. Они практически нерастворимы в нем и вызывают хрупкость. Еще более опасна сера, которая образует с никелем легкоплавкую эвтектику Ni – Ni₃S₂ (644 ^оС) и вызывает красноломкость.

Механические свойства никеля достаточно высоки. В литом состоянии: σ_в = 320 – 350 МПа, δ = 10 – 30 %, НВ = 30 – 120 МПа.