Основни познания за никел и неръждаема стомана

Основни познания за никел и неръждаема стомана

Основната функция на никела в неръждаемата стомана е, че променя кристалната структура на стоманата. Една от основните причини за добавяне на никел към неръждаема стомана е образуването на кристална структура на аустенит, която подобрява свойствата на неръждаемата стомана като пластичност, заваряемост и якост. Следователно никелът се нарича елемент, образуващ аустенит. Кристалната структура на обикновената въглеродна стомана се нарича ферит, която представлява центрирана кубична (BCC) структура. Добавянето на никел подпомага трансформацията на кристалната структура от центрирана кубична (BCC) структура към лицево центрирана кубична (FCC) структура, която се нарича аустенит. Никелът обаче не е единственият елемент с това свойство. Общите елементи, образуващи аустенит, включват никел, въглерод, азот, манган и мед. Относителното значение на тези елементи при образуването на аустенит е от голямо значение за предсказване на кристалната структура на неръждаема стомана. Понастоящем са разработени много формули за изразяване на относителното значение на образуващите аустенит елементи, най-известната от които е следната формула:

Способност за образуване на аустенит=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

От това уравнение може да се види, че въглеродът е силен аустенит, образуващ елемент, с капацитет да образува аустенит 30 пъти по-голям от този на никела. Въпреки това, той не може да се добавя към устойчива на корозия неръждаема стомана, тъй като може да причини сенсибилизираща корозия и последващи проблеми с междукристална корозия след заваряване. Способността на азотния елемент да образува аустенит също е 30 пъти по-голяма от тази на никела, но той е газ. За да се избегне проблемът с порьозността, ограничено количество азот може да се добави само към неръждаема стомана. Добавянето на манган и мед може да доведе до намален живот на огнеупора и проблеми със заваряването по време на процеса на производство на стомана.

От уравнението на никела може да се види, че добавянето на манган не е много ефективно при образуването на аустенит, но добавянето на манган може да разтвори повече азот в неръждаема стомана, която е много силен елемент, образуващ аустенит. В неръждаемата стомана от серията 200 е достатъчно манган и азот да заменят никела, за да образуват 100% аустенитна структура. Колкото по-ниско е съдържанието на никел, толкова по-голямо количество манган и азот трябва да се добавят. Например неръждаемата стомана тип 201 съдържа само 4,5% никел и 0,25% азот. Съгласно уравнението на никела способността на този азот да образува аустенит е еквивалентна на 7,5% никел, така че може да образува и 100% аустенитна структура. Това е и принципът на формиране на неръждаемата стомана от серия 200. В някои неръждаеми стомани от серия 200, които не отговарят на стандартите, поради невъзможността да се добавят достатъчни количества манган и азот, за да се образува 100% аустенитна структура, количеството на добавения хром е изкуствено намалено, което неизбежно води до намаляване на устойчивостта на корозия на неръждаемата стомана.

В неръждаемата стомана две противоположни сили действат едновременно: феритните образуващи елементи непрекъснато образуват ферит, а аустенитните образуващи елементи непрекъснато образуват аустенит. Крайната кристална структура зависи от относителното количество на два вида добавени елементи. Хромът е ферит, образуващ елемент, така че има конкурентна връзка между хром и аустенит, образуващи елементи при формирането на кристална структура от неръждаема стомана.

www.superbheater.com