تأثیر نیکل بر استیل ضد زنگ
نیکل عنصر اصلی آلیاژ در فولاد ضد زنگ آستنیتی است. عملکرد اصلی آن تثبیت آستنیت و اطمینان از این است که فولاد از ساختار کامل آستنیتی برخوردار است. این امر باعث می شود فولاد از استحکام ، انعطاف پذیری ، چقرمگی و پردازش عالی گرم و سرد ، تشکیل سرما ، جوشکاری ، عملکرد دمای پایین و غیر مغناطیسی برخوردار باشد. در عین حال ، نیکل پایداری ترمودینامیکی فولاد ضد زنگ آستنیتی را بهبود می بخشد و آن را نسبت به فریت ، مارتنزیت و سایر فولادهای ضد زنگ در مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت اکسیداسیون برتر می کند و تحمل آن را در کاهش رسانه ها بهبود می بخشد.
نیکل به شدت آستنیت را تثبیت می کند و منطقه فاز آستنیت را گسترش می دهد. برای به دست آوردن یک ساختار آستنیتی واحد ، هنگامی که فولاد حاوی {0}}} 1 ٪ کربن و 18 ٪ کروم است ، حداقل محتوای نیکل مورد نیاز حدود 8 ٪ است. این فرمول اصلی معروف {4}}} chromium-nickel فولاد ضد زنگ آستنیتی است. با افزایش محتوای نیکل ، فریت باقیمانده به طور کامل از بین می رود و تمایل به تشکیل فاز σ به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در عین حال ، دمای تحول مارتنزیتی کاهش می یابد و حتی می توان از تبدیل فاز λ → M جلوگیری کرد. با این حال ، افزایش در محتوای نیکل باعث کاهش حلالیت کربن در فولادهای استنلس استینیتیک می شود و از این طریق تمایل به بارش کاربید افزایش می یابد.
در فولادهای ضد زنگ کروم-نیکل آستنیتی ، نقش نیکل عمدتاً به تأثیر آن بر ثبات آستنیت بستگی دارد. در محدوده محتوای نیکل که ممکن است تحول مارتنزیتی رخ دهد ، قدرت فولاد کاهش می یابد و با افزایش محتوای نیکل ، انعطاف پذیری افزایش می یابد. چقرمگی (از جمله چقرمگی دمای بسیار پایین) از فولادهای ضد زنگ آستنیتی کروم-نیکل با ساختار آستنیتی پایدار بسیار مناسب و مناسب برای استفاده به عنوان فولادهای درجه حرارت پایین است. برای فولادهای ضد زنگ آستنیتی کروم-مانگایی ، افزودن نیکل می تواند سختی آنها را بهبود بخشد. نیکل همچنین به طور قابل توجهی تمایل به کار سرماخوردگی فولادهای ضد زنگ آستنیتی را کاهش می دهد ، عمدتاً به دلیل افزایش ثبات آستنیت ، که تحول مارتنزیتی را در حین کار سرما کاهش یا از بین می برد. علاوه بر این نیکل ، میزان سخت شدن کار سرد فولادهای ضد زنگ آستنیتی را کاهش می دهد ، که برای شکل گیری کار سرماخوردگی آنها مفید است. افزایش محتوای نیکل همچنین می تواند دلتا فریت را در 18-8 و 17-14-2}} فولادهای ضد زنگ آستنیتی کروم-نیکل و بهبود خاصیت کار گرم کاهش دهد ، اما این ممکن است برای جوشکاری و افزایش تمایل به جوش زدن گرم باشد.
در فولاد ضد زنگ آستنیتی ، افزودن نیکل باعث افزایش پایداری ترمودینامیکی فولاد می شود و مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت اکسیداسیون را بهبود می بخشد. با افزایش محتوای نیکل ، تحمل آن نسبت به کاهش رسانه نیز بهبود می یابد. نیکل یک عنصر مهم برای بهبود مقاومت از فولاد ضد زنگ آستنیتی در برابر خوردگی استرس تجمع است. در شرایط خاصی از دمای بالا و آب با فشار بالا ، افزایش محتوای نیکل ممکن است حساسیت به خوردگی استرس بین دانه ای را افزایش دهد ، اما این اثر جانبی را می توان با افزایش محتوای کروم کاهش داد. با افزایش محتوای نیکل در فولاد ضد زنگ آستنیتی ، محتوای مهم کربن آن برای خوردگی بین دانه ای کاهش می یابد و حساسیت به خوردگی بین دانه ای افزایش می یابد. در مورد مقاومت در برابر گودال و خوردگی Crevice ، تأثیر نیکل معنی دار نیست. نیکل همچنین مقاومت اکسیداسیون درجه حرارت بالا از فولاد ضد زنگ آستنیتی را بهبود می بخشد ، عمدتا به این دلیل که نیکل ترکیب و خواص فیلم اکسید کروم را بهبود می بخشد. با این حال ، میزان نیکل بسیار زیاد ممکن است منجر به عوارض جانبی شود ، عمدتا به دلیل وجود سولفید نیکل کم ذوب در مرزهای دانه در فولاد.
