鎳元素在不銹鋼中的作用

時(shí)間：2022-08-08作者：上海鼎安金屬材料有限公司瀏覽：217

鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)。在不銹鋼中增加鎳的一個(gè)主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性，所以鎳被稱為奧氏體形成元素。




普通碳鋼的晶體結(jié)構(gòu)稱為鐵氧體，呈體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)，加入鎳，促使晶體結(jié)構(gòu)從體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎?FCC)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被稱為奧氏體。




然而，鎳并不是一具有此種性質(zhì)的元素。常見的奧氏體形成元素有：鎳、碳、氮、錳、銅。這些元素在形成奧氏體方面的相對重要性對于預(yù)測不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)具有重要意義。




目前，人們已經(jīng)研究出很多公式來表述奧氏體形成元素的相對重要性，較*的是下面的公式：

奧氏體形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%




從這個(gè)等式可以看出：




碳是一種較強(qiáng)的奧氏體形成元素，其形成奧氏體的能力是鎳的30倍，但是它不能被添加到耐腐蝕的不銹鋼中，因?yàn)樵诤附雍笏鼤斐擅艋g和隨后的晶間腐蝕問題。




氮元素形成奧氏體的能力也是鎳的30倍，但是它是氣體，想要不造成多孔性的問題，只能在不銹鋼中添加數(shù)量有限的氮。添加錳和銅會造成煉鋼過程中耐火生命減少和焊接的問題。




從鎳等式中可以看出，添加錳對于形成奧氏體并不非常有效，但是添加錳可以使更多的氮溶解到不銹鋼中，而氮正是一種非常強(qiáng)的奧氏體形成元素。




在200系列的不銹鋼中，正是用足夠的錳和氮來代替鎳形成**的奧氏體結(jié)構(gòu)，鎳的含量越低，所需要加入的錳和氮數(shù)量就越高。




例如在201型不銹鋼中，只含有4.5%的鎳，同時(shí)含有0.25%的氮。由鎳等式可知這些氮在形成奧氏體的能力上相當(dāng)于7.5%的鎳，所以同樣可以形成**奧氏體結(jié)構(gòu)。這也是200系列不銹鋼的形成原理。




在有些不符合標(biāo)準(zhǔn)的200系列不銹鋼中，由于不能加入足夠數(shù)量的錳和氮，為了形成**的奧氏體結(jié)構(gòu)，人為的減少了鉻的加入量，這必然導(dǎo)致了不銹鋼抗腐蝕能力的下降。




在不銹鋼中，有兩種相反的力量同時(shí)作用：鐵素體形成元素不斷形成鐵素體，奧氏體形成元素不斷形成奧氏體。較終的晶體結(jié)構(gòu)取決于兩類添加元素的相對數(shù)量。




鉻是一種鐵素體形成元素，所以鉻在不銹鋼晶體結(jié)構(gòu)的形成上和奧氏體形成元素之間是一種競爭關(guān)系。因?yàn)殍F和鉻都是鐵素體形成元素，所以400系列不銹鋼是完全鐵素體不銹鋼，具有磁性。




在把奧氏體形成元素-鎳加入到鐵-鉻不銹鋼的過程中，隨著鎳成分增加，形成的奧氏體也會逐漸增加，直至所有的鐵素體結(jié)構(gòu)都被轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體結(jié)構(gòu)，這樣就形成了300系列不銹鋼。




如果僅添加一半數(shù)量的鎳，就會形成50%的鐵素體和50%的奧氏體，這種結(jié)構(gòu)被稱為雙相不銹鋼。




400系列不銹鋼是一種鐵、碳合鉻的合金。這種不銹鋼具有馬氏體結(jié)構(gòu)和鐵元素，因此具有正常的磁特性。400系列不銹鋼具有很強(qiáng)的抗高溫氧化能力，而且與碳鋼相比，其物理特性和機(jī)械特性都有進(jìn)一步的改善。大多數(shù)400系列不銹鋼都可以進(jìn)行熱處理。




300系列不銹鋼是一種含有鐵、碳、鎳和鉻的合金材料，一種無磁性不銹鋼材料，比400系列不銹鋼具有較好的可鍛特性。由于300系列不銹鋼的奧氏體結(jié)構(gòu)，因此它在許多環(huán)境中具有很強(qiáng)的抗腐蝕性能，具有很好的抗金屬**應(yīng)力引起的腐蝕所造成的斷裂的性能，而且其材料特性不受熱處理的影響。


上海鼎安金屬材料有限公司專注于模具鋼材,不銹鋼,鋁材等

• 詞條

  詞條說明

• 不銹鋼的歷史起源

  不銹鋼的發(fā)明和使用，要追溯到**次世界大戰(zhàn)時(shí)期。士兵用的步槍槍膛較易磨損，英國科學(xué)家亨利·布雷爾利受英國**軍部兵工廠委托，研究武器的改進(jìn)工作。布雷爾利想發(fā)明一種不易磨損的合金鋼。布雷爾利研制高強(qiáng)度耐磨合金鋼，專門研究解決槍膛的磨損問題。布雷爾利和其助手搜集了國內(nèi)外生產(chǎn)的各種型號的鋼材，各種不同性質(zhì)的合金鋼，在各種不同性質(zhì)的機(jī)械上進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，然后選擇出較為適用的鋼材制成槍枝。一天，他們實(shí)驗(yàn)了一種

• 不銹鋼的主要類型

  不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。還有用于壓力容器用的**不銹鋼《GB24511_2009_承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶》。鐵素體不銹鋼含鉻15%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能**其他種類不銹鋼，屬于這一類的有Crl7、CrMoTi

• 不銹鋼的主要特性

  焊接性產(chǎn)品用途的不同對焊接性能的要求也各不相同。一類餐具對焊接性能一般不做要求，甚至包括部分鍋類企業(yè)。但是絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要原料焊接性能好，像二類餐具、保溫杯、鋼管、熱水器、飲水機(jī)等。耐腐蝕性絕大多數(shù)不銹鋼制品要求耐腐蝕性能好，像一、二類餐具、廚具、熱水器、飲水機(jī)等，有些國外商人對產(chǎn)品還做耐腐蝕性能試驗(yàn)：用NaCl水溶液加溫到沸騰，一段時(shí)間后倒掉溶液，洗凈烘干，稱重量損失，來確定受腐蝕程度（注意：

• 什么是航空框架鋁

  航空框架鋁是中國航空事業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)副產(chǎn)品，由中國科學(xué)院湖南技術(shù)中心主任——費(fèi)璟昊，帶領(lǐng)一批高科技博士后研發(fā)而成.該項(xiàng)產(chǎn)品主要應(yīng)用于護(hù)欄、柵欄、樓梯扶手、活動防護(hù)窗、固定防護(hù)護(hù)窗及周邊產(chǎn)品，在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上、外觀上、安全上等方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)**過傳統(tǒng)鋁合金框架，是一項(xiàng)真正跨時(shí)代的新型高科技產(chǎn)品。航空鋁合金是中國航空事業(yè)發(fā)展的副產(chǎn)品。顧名思義，航空鋁合金較早是應(yīng)用于航空事業(yè)的，其質(zhì)感遠(yuǎn)非普通鋁合金可比。隨著科學(xué)