Преимущество никеля

Обзор никельсодержащих нержавеющей стали

Нержавеющая сталь не является единым материалом; есть пять семей, каждая из которых состоит из многих классов. Никель является важным сплавом дополнение почти две трети из нержавеющей стали производится сегодня.

Хром является ключевым элементом сплава, что делает нержавеющей стали "нержавеющей". Более 10,5 процента необходимо добавить в сталь, чтобы защитная пленка оксида сформировать, что обеспечивает его коррозионную устойчивость и яркий, серебристый вид. Как правило, чем больше количество добавленного хрома, тем выше коррозионная устойчивость. Это открытие было сделано чуть более века назад. Некоторые из ранних нержавеющей стали также содержали никель, в результате чего улучшились свойства, и никель-содержащих сортов были в использовании до сих пор. Сегодня, несмотря на то, что никель можно рассматривать как относительно дорогое сплавное дополнение, около двух третей тоннажа нержавеющей стали, производимой каждый год, содержит никель. Какова роль никеля и почему он используется так широко?

Основная функция никеля заключается в стабилизации аустеритической структуры стали при комнатной температуре и ниже. Эта аустеничная (т.е. в центре лица кубическая кристаллическая) структура особенно жесткая и протоая. Те, и другие свойства, несут ответственность за универсальность различных сортов нержавеющей стали. Алюминий, медь и сам никель являются хорошими образцами металлов с аустонитическими структурами.

Минимальное количество никеля, которое может стабилизировать аустонитической структуры при комнатной температуре составляет около 8 процентов, поэтому это процент присутствует в наиболее широко используемых класса нержавеющей стали, а именно тип 304. Тип 304 содержит 18 процентов хрома и 8 процентов никеля и часто упоминается как 18/8. Эта композиция была одной из первых, которая была разработана в истории нержавеющей стали, в начале двадцатого века. Он был использован для химических заводов и одетый знаковых Chrysler Строительство в Нью-йорке, который был завершен в 1929 году.

Марганец был впервые использован в качестве дополнения к нержавеющей стали в 1930-х годах. 200-летняя серия низкотеелевых, аустеничных сортов была разработана в 1950-х годах, когда никель был дефицитным. Более поздние улучшения в практике плавления позволили контролируемое добавление повышенного количества азота, мощного автенита формирования агента. Хотя это может означать, что все никеля могут быть заменены на структуру, оставшуюся аустонитической, однако это не так просто; все высоко марганец аустеритических сортов коммерчески доступны сегодня до сих пор преднамеренное добавление никеля. Многие из них также имеют снижение содержания хрома для поддержания аустенитной структуры. Однако такой подход снижает коррозионную устойчивость этих сплавов по сравнению со стандартными 300-сериями никеля.

По мере снижения общего содержания бывших авсенитов структура нержавеющей стали меняется со 100 процентов аустенита на смесь аустонита и феррита (в центре тела кубического кристалла); это дуплексная нержавеющая сталь. Никель продолжает стабилизировать структуру фазы аустонитов. Все коммерчески важные дуплексные сорта, даже "бережливые дуплексы", содержат 1 процент или более никеля в качестве преднамеренного добавления. Большинство дуплексных нержавеющей стали имеют более высокое содержание хрома, чем стандартные аустонические сорта; чем больше средний уровень хрома, тем выше должно быть минимальное содержание никеля. Это похоже на случай 200-серии.

Двухступчатая структура дуплексных сортов делает их по своей сути сильнее, чем обычные аустеничные сорта. Их несколько более высокое содержание хрома также дает им несколько улучшенную коррозионную устойчивость по сравнению со стандартными сортами. Хотя Есть и другие характеристики, чтобы принять во внимание, дуплекс классов нашли некоторые ценные приложения нишу.

Снижение содержания никеля дальше - даже до нуля - обеспечивает оценки без автенита на всех. Они имеют полностью ферритную структуру. Утюг и мягкая сталь также имеют ферритную структуру при температуре окружающей среды.

Не все ферритные сорта полностью без никеля. Никель, как известно, снижает температуру перехода воздуховодов до хрупкости (DBTT), т.е. температуру, ниже которой сплав становится хрупким. DBTT также является функцией других факторов, таких как размер зерна и другие сплавные дополнения. Тем не менее, некоторые из высокосплавных супер-ферритных сортов содержат преднамеренное добавление никеля для улучшения DBTT, особенно сварных швов.

В отличие от аутенитических сортов, мартенитические сорта могут быть затвердевшие при тепловой обработке. Тем не менее, некоторые из них содержат никель, который не только улучшает прочность, но и позволяет стали иметь более высокое содержание хрома, который, в свою очередь, дает повышенную коррозионную устойчивость. Затвердевание тепловой обработки включает в себя нагревание до определенной температуры, а затем закалки материала, а затем закалки операции.

Наконец, осадки затвердевание (PH) классов может также развивать высокую прочность через тепловую обработку. Существуют различные семьи ph классов, но все они никель-содержащих. В отличие от мартенситической семьи тепловая обработка не предполагает затухающий шаг.