Effekt av nickel på rostfritt stål
Nickel är det huvudsakliga legeringselementet i austenitiskt rostfritt stål. Dess huvudfunktion är att stabilisera austenit och se till att stålet har en fullständig austenitisk struktur. Detta gör att stålet har god styrka, plasticitet, seghet och utmärkt varm och kall bearbetning, kallformning, svetsbarhet, låg temperaturprestanda och icke-magnetiskt. Samtidigt förbättrar nickel den termodynamiska stabiliteten hos austenitiskt rostfritt stål, vilket gör det överlägset ferrit, martensit och andra rostfria stål i korrosionsbeständighet och oxidationsbeständighet och förbättrar dess tolerans mot att minska media.
Nickel stabiliserar starkt austenit och utvidgar austenitfasregionen. För att erhålla en enda austenitisk struktur, när stålet innehåller 0. 1% kol och 18% krom, är det minsta nickelinnehållet som krävs cirka 8%. Detta är den grundläggande formeln för den berömda 18-8 krom-nickel austenitic rostfritt stål. Med ökningen av nickelinnehållet kan återstående ferrit elimineras fullständigt och tendensen till σ -fasbildning reduceras avsevärt; Samtidigt reduceras den martensitiska transformationstemperaturen och till och med λ → M -fasomvandlingen kan undvikas. En ökning av nickelinnehållet minskar emellertid lösligheten av kol i austenitiska rostfritt stål, vilket ökar tendensen till karbidutfällning.
I krom-nickel austenitiska rostfritt stål beror nickelens roll främst på dess effekt på austenitstabilitet. Inom nickelinnehållet där martensitisk transformation kan uppstå minskar stålens styrka och plasticiteten ökar med ökande nickelinnehåll. Toughness (inklusive mycket låg temperaturens seghet) av krom-nickel austenitiska rostfritt stål med stabil austenitisk struktur är mycket bra och lämplig för användning som lågtemperaturstål. För krom-mansk austenitiska rostfritt stål kan tillägget av nickel förbättra deras seghet ytterligare. Nickel minskar också avsevärt den kalla arbetshärdande tendensen hos austenitiska rostfria stål, främst på grund av ökningen av austenitstabilitet, vilket minskar eller eliminerar martensitisk omvandling under kallt arbete. Tillsatsen av nickel minskar den kalla arbetshärdningshastigheten för austenitiska rostfria stål, vilket är fördelaktigt för deras kalla arbetsformbarhet. Ökning av nickelinnehållet kan också minska deltaferriten i 18-8 och 17-14-2 krom-nickel austenitiska rostfritt stål och förbättra heta arbetsegenskaper, men detta kan vara skadligt för svetbarhet och öka tendensen att sveta heta sprickor.
I austenitiskt rostfritt stål förbättrar tillsatsen av nickel den termodynamiska stabiliteten hos stålet och förbättrar korrosionsbeständighet och oxidationsmotstånd. När nickelinnehållet ökar förbättras dess tolerans mot att minska media också. Nickel är ett viktigt element för att förbättra motståndet hos austenitiskt rostfritt stål mot transgranulär stresskorrosion. Under vissa förhållanden med hög temperatur och högt tryckvatten kan ökningen av nickelinnehållet öka känsligheten för intergranulär stresskorrosion, men denna negativa effekt kan lindras genom att öka krominnehållet. När nickelinnehållet i austenitiskt rostfritt stål ökar, minskar dess kritiska kolinnehåll för intergranulär korrosion och känsligheten för intergranulär korrosion ökar. När det gäller resistensen mot pitting och sprickkorrosion är effekten av nickel inte signifikant. Nickel förbättrar också högtemperaturoxidationsmotståndet för austenitiskt rostfritt stål, främst för att nickel förbättrar kompositionen och egenskaperna för kromoxidfilmen. Emellertid kan ett för högt nickelinnehåll leda till negativa effekter, främst på grund av närvaron av lågsmältande nickelsulfid vid korngränserna i stålet.
