Βασικές γνώσεις νικελίου και ανοξείδωτου χάλυβα

Βασικές γνώσεις νικελίου και ανοξείδωτου χάλυβα

Η κύρια λειτουργία του νικελίου στον ανοξείδωτο χάλυβα είναι ότι αλλάζει την κρυσταλλική δομή του χάλυβα. Ένας από τους κύριους λόγους για την προσθήκη νικελίου στον ανοξείδωτο χάλυβα είναι ο σχηματισμός κρυσταλλικής δομής ωστενίτη, που βελτιώνει τις ιδιότητες του ανοξείδωτου χάλυβα, όπως η πλαστικότητα, η συγκολλησιμότητα και η σκληρότητα. Ως εκ τούτου, το νικέλιο αναφέρεται ως το στοιχείο σχηματισμού ωστενίτη. Η κρυσταλλική δομή του συνηθισμένου ανθρακούχου χάλυβα ονομάζεται φερρίτης, ο οποίος παρουσιάζει μια κυβική δομή με κέντρο το σώμα (BCC). Η προσθήκη νικελίου προωθεί τον μετασχηματισμό της κρυσταλλικής δομής από μια κυβική δομή με κέντρο του σώματος (BCC) σε μια κυβική δομή με επίκεντρο πρόσωπο (FCC), η οποία ονομάζεται ωστενίτης. Ωστόσο, το νικέλιο δεν είναι το μόνο στοιχείο με αυτήν την ιδιότητα. Τα κοινά στοιχεία σχηματισμού ωστενίτη περιλαμβάνουν το νικέλιο, τον άνθρακα, το άζωτο, το μαγγάνιο και τον χαλκό. Η σχετική σημασία αυτών των στοιχείων στο σχηματισμό του ωστενίτη είναι μεγάλης σημασίας για την πρόβλεψη της κρυσταλλικής δομής του ανοξείδωτου χάλυβα. Επί του παρόντος, έχουν αναπτυχθεί πολλοί τύποι για να εκφράσουν τη σχετική σημασία των στοιχείων σχηματισμού ωστενίτη, ο πιο διάσημος από τους οποίους είναι ο ακόλουθος τύπος:

Ικανότητα σχηματισμού ωστενίτη=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

Από αυτή την εξίσωση, μπορεί να φανεί ότι ο άνθρακας είναι ένα ισχυρό στοιχείο σχηματισμού ωστενίτη, με ικανότητα να σχηματίζει ωστενίτη 30 φορές μεγαλύτερη από αυτή του νικελίου. Ωστόσο, δεν μπορεί να προστεθεί σε ανθεκτικό στη διάβρωση ανοξείδωτο χάλυβα επειδή μπορεί να προκαλέσει διάβρωση ευαισθητοποίησης και επακόλουθα προβλήματα διακοκκώδους διάβρωσης μετά τη συγκόλληση. Η ικανότητα του στοιχείου αζώτου να σχηματίζει ωστενίτη είναι επίσης 30 φορές μεγαλύτερη από το νικέλιο, αλλά είναι αέριο. Για να αποφευχθεί το πρόβλημα του πορώδους, μια περιορισμένη ποσότητα αζώτου μπορεί να προστεθεί μόνο στον ανοξείδωτο χάλυβα. Η προσθήκη μαγγανίου και χαλκού μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη διάρκεια ζωής των πυρίμαχων υλικών και προβλήματα συγκόλλησης κατά τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.

Από την εξίσωση του νικελίου, μπορεί να φανεί ότι η προσθήκη μαγγανίου δεν είναι πολύ αποτελεσματική στο σχηματισμό ωστενίτη, αλλά η προσθήκη μαγγανίου μπορεί να διαλύσει περισσότερο άζωτο στον ανοξείδωτο χάλυβα, ο οποίος είναι ένα πολύ ισχυρό στοιχείο σχηματισμού ωστενίτη. Στον ανοξείδωτο χάλυβα της σειράς 200, επαρκεί το μαγγάνιο και το άζωτο για να αντικαταστήσουν το νικέλιο για να σχηματιστεί μια 100% ωστενιτική δομή. Όσο χαμηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε νικέλιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα μαγγανίου και αζώτου που απαιτείται να προστεθούν. Για παράδειγμα, στον ανοξείδωτο χάλυβα τύπου 201, περιέχει μόνο 4,5% νικέλιο και 0,25% άζωτο. Σύμφωνα με την εξίσωση του νικελίου, η ικανότητα αυτού του αζώτου να σχηματίζει ωστενίτη είναι ισοδύναμη με 7,5% νικέλιο, επομένως μπορεί επίσης να σχηματίσει μια δομή ωστενίτη 100%. Αυτή είναι και η αρχή σχηματισμού του ανοξείδωτου χάλυβα της σειράς 200. Σε περίπου ανοξείδωτους χάλυβες σειράς 200 που δεν πληρούν τα πρότυπα, λόγω αδυναμίας προσθήκης επαρκών ποσοτήτων μαγγανίου και αζώτου, προκειμένου να σχηματιστεί μια 100% ωστενιτική δομή, η ποσότητα του προστιθέμενου χρωμίου έχει μειωθεί τεχνητά, γεγονός που αναπόφευκτα οδηγεί σε μείωση της αντοχής στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα.

Στον ανοξείδωτο χάλυβα, δύο αντίθετες δυνάμεις δρουν ταυτόχρονα: τα στοιχεία που σχηματίζουν φερρίτη σχηματίζουν συνεχώς φερρίτη και τα στοιχεία που σχηματίζουν ωστενίτη σχηματίζουν συνεχώς ωστενίτη. Η τελική κρυσταλλική δομή εξαρτάται από τη σχετική ποσότητα δύο τύπων προστιθέμενων στοιχείων. Το χρώμιο είναι ένα στοιχείο που σχηματίζει φερρίτη, επομένως υπάρχει μια ανταγωνιστική σχέση μεταξύ των στοιχείων σχηματισμού χρωμίου και ωστενίτη στον σχηματισμό κρυσταλλικής δομής από ανοξείδωτο χάλυβα.

www.superbheater.com