Ефект на никел върху неръждаема стомана
Никелът е основният легиращ елемент в аустенитната неръждаема стомана. Основната му функция е да стабилизира аустенит и да гарантира, че стоманата има пълна аустенитна структура. Това кара стоманата да има добра здравина, пластичност, здравина и отлична топла и студена обработка, студено формиране, заваряемост, ниска температура и немагнитни. В същото време никелът подобрява термодинамичната стабилност на аустенитната неръждаема стомана, което го прави превъзхождащ ферита, мартензита и други неръждаеми стомани при устойчивост на корозия и устойчивост на окисляване и подобрява толерантността му към намаляване на средата.
Никелът силно стабилизира аустенита и разширява фазовия регион на аустенит. За да се получи единична аустенитна структура, когато стоманата съдържа 0. 1% въглерод и 18% хром, необходимото минимално съдържание на никел е около 8%. Това е основната формула на известната 18-8 хром-никел аустенитна неръждаема стомана. С увеличаването на съдържанието на никел остатъчният ферит може да бъде напълно елиминиран и тенденцията на образуване на σ фаза е значително намалена; В същото време температурата на мартензитната трансформация се намалява и дори фазовата трансформация λ → m може да се избегне. Въпреки това, увеличаването на съдържанието на никел намалява разтворимостта на въглерод в аустенитни неръждаеми стомани, като по този начин увеличава тенденцията на валежите от карбид.
В хрома-никел аустенитни неръждаеми стомани ролята на никел зависи главно от ефекта му върху стабилността на аустенит. В рамките на диапазона на съдържание на никел, където може да се появи мартензитна трансформация, силата на стоманата намалява и пластичността се увеличава с увеличаване на съдържанието на никел. Издръжливостта (включително много ниска температурна здравина) на аустенитни стомани от хром-никел със стабилна аустенитна структура е много добра и подходяща за използване като нискотемпературни стомани. За хромово-мангански аустенитни неръждаеми стомани добавянето на никел може допълнително да подобри тяхната здравина. Никелът също така значително намалява тенденцията за втвърдяване на студената работа на аустенитни неръждаеми стомани, главно поради увеличаването на стабилността на аустенит, което намалява или елиминира мартензитната трансформация по време на студена работа. Добавянето на никел намалява степента на втвърдяване на студената работа на аустенитни неръждаеми стомани, което е полезно за тяхната студена работеща оформяне. Увеличаването на съдържанието на никел също може да намали делта ферит в 18-8 и 17-14-2 хром-никел аустенитни неръждаеми стомани и подобряване на горещите работни свойства, но това може да е вредно за заваряемостта и да се увеличи тенденцията за заваряване на горещо напукване.
В аустенитната неръждаема стомана добавянето на никел подобрява термодинамичната стабилност на стоманата и подобрява устойчивостта на корозия и устойчивост на окисляване. С увеличаването на съдържанието на никел, толерантността му към намаляване на медиите също се подобрява. Никелът е важен елемент за подобряване на устойчивостта на аустенитната неръждаема стомана до корозия на трансгрануларен стрес. При определени условия на висока температура и вода с високо налягане увеличаването на съдържанието на никел може да увеличи чувствителността към корозия на междугрануларния стрес, но този неблагоприятен ефект може да бъде облекчен чрез увеличаване на съдържанието на хром. С увеличаването на съдържанието на никел в аустенитната неръждаема стомана, критичното му съдържание на въглерод за междугрануларна корозия намалява и чувствителността към междугрануларната корозия се увеличава. Що се отнася до устойчивостта на корозия и корозия на пукнатините, ефектът на никела не е значителен. Никел също подобрява високотемпературната устойчивост на окисляване на аустенитната неръждаема стомана, главно защото никелът подобрява състава и свойствата на филма за хром оксид. Въпреки това, твърде високото съдържание на никел може да доведе до неблагоприятни ефекти, главно поради наличието на ниско молцинг никел сулфид при границите на зърното в стоманата.
