Niķeļa ietekme uz nerūsējošo tēraudu
Niķelis ir galvenais leģējošais elements Austenitic nerūsējošā tēraudā. Tās galvenā funkcija ir stabilizēt austenītu un nodrošināt, ka tēraudam ir pilnīga austenīta struktūra. Tas tēraudam padara labu izturību, plastiskumu, izturību un lielisku karsto un auksto apstrādi, auksto veidošanos, metināmību, zemas temperatūras veiktspēju un nemagnētisku. Tajā pašā laikā niķelis uzlabo austenīta nerūsējošā tērauda termodinamisko stabilitāti, padarot to pārāku par ferīta, martensīta un citiem nerūsējošiem tēraudiem korozijas izturībā un pretestībā oksidācijā un uzlabo tā toleranci pret barotnes samazināšanu.
Niķelis stingri stabilizē austenītu un paplašina austenīta fāzes reģionu. Lai iegūtu vienu austenītu struktūru, kad tērauds satur 0. 1% oglekļa un 18% hroma, minimālais nepieciešamais niķeļa saturs ir aptuveni 8%. Šī ir slavenā 18-8 hroma-nikela austenīta nerūsējošā tērauda pamat formula. Palielinoties niķeļa saturam, atlikušo ferītu var pilnībā novērst, un σ fāzes veidošanās tendence ir ievērojami samazināta; Tajā pašā laikā tiek samazināta martensīta transformācijas temperatūra, un var izvairīties no λ → M fāzes transformācijas. Tomēr niķeļa satura palielināšanās samazina oglekļa šķīdību austenītiskos nerūsējošos tēraudos, tādējādi palielinot karbīda nokrišņu tendenci.
Hromium-nickel austenītiskajos nerūsējošajos tēraudos niķeļa loma galvenokārt ir atkarīga no tā ietekmes uz austenīta stabilitāti. Niķeļa satura diapazonā, kur var notikt martensīta transformācija, tērauda stiprums samazinās un plastiskums palielinās, palielinoties niķeļa saturam. Hroma-nikela austenīta nerūsējošo tēraudu ar stabilu austenītisko struktūru izturība (ieskaitot ļoti zemu temperatūras izturību) ir ļoti laba un piemērota lietošanai kā zemas temperatūras tēraudiem. Hromium-manganese austenītiskajiem nerūsējošajiem tēraudiem niķeļa pievienošana var vēl vairāk uzlabot viņu izturību. Nickel ievērojami samazina arī austenīta nerūsējošo tēraudu sacietēšanas tendenci, galvenokārt austenīta stabilitātes palielināšanās dēļ, kas aukstas darba laikā samazina vai novērš martensīta transformāciju. Niķeļa pievienošana samazina austenīta nerūsējošo tēraudu aukstā darba sacietēšanas ātrumu, kas ir izdevīgs viņu aukstā darba formējamībai. Niķeļa satura palielināšana var arī samazināt delta ferītu {18-8 un 17-14-2 hroma-nickel austenīta nerūsējošos tēraudos un uzlabot karstas darba īpašības, taču tas var kaitēt metināt un palielināt karsto plaisāšanas metināšanas tendenci.
Austenīta nerūsējošā tērauda gadījumā niķeļa pievienošana uzlabo tērauda termodinamisko stabilitāti un uzlabo korozijas izturību un pretestību oksidēt. Palielinoties niķeļa saturam, tiek uzlabota arī tā tolerance pret barotnes samazināšanu. Niķelis ir svarīgs elements, lai uzlabotu austenīta nerūsējošā tērauda izturību pret transgranulārā stresa koroziju. Noteiktos augstas temperatūras un augstspiediena ūdenī niķeļa satura palielināšanās var palielināt jutīgumu pret starpgranulārā stresa koroziju, taču šo nelabvēlīgo efektu var mazināt, palielinot hroma saturu. Palielinoties niķeļa saturam austenītiskā nerūsējošā tēraudā, samazinās tā kritiskais oglekļa saturs starpgranulārā korozijā un palielinās jutība pret starpgranulāru koroziju. Runājot par izturību pret bedrēm un plaisu koroziju, niķeļa ietekme nav nozīmīga. Niķelis arī uzlabo austenīta nerūsējošā tērauda izturību pret augstu temperatūru, galvenokārt tāpēc, ka niķelis uzlabo hroma oksīda plēves sastāvu un īpašības. Tomēr pārāk augsts niķeļa saturs var izraisīt nelabvēlīgu iedarbību, galvenokārt tāpēc, ka ir zemas kausēšanas niķeļa sulfīda klātbūtne pie tērauda graudu robežām.
