Effetto del nichel sull'acciaio inossidabile
Il nichel è il principale elemento di lega in acciaio inossidabile austenitico. La sua funzione principale è quella di stabilizzare l'austenite e garantire che l'acciaio abbia una struttura austenitica completa. Questo fa sì che l'acciaio abbia una buona resistenza, plasticità, tenacità e eccellente elaborazione calda e fredda, formazione a freddo, saldabilità, prestazioni a bassa temperatura e non magnetico. Allo stesso tempo, il nichel migliora la stabilità termodinamica dell'acciaio inossidabile austenitico, rendendolo superiore alla ferrite, alla martensite e ad altri acciai inossidabili nella resistenza alla corrosione e alla resistenza all'ossidazione e migliora la sua tolleranza alla riduzione dei media.
Il nichel stabilizza fortemente l'austenite ed espande la regione di fase di austenite. Per ottenere una singola struttura austenitica, quando l'acciaio contiene 0. 1% di carbonio e 18% di cromo, il contenuto minimo di nichel richiesto è di circa l'8%. Questa è la formula di base del famoso acciaio inossidabile austenitico 18-8 Chromium-Nickel. Con l'aumento del contenuto di nichel, la ferrite residua può essere completamente eliminata e la tendenza della formazione di fase σ è significativamente ridotta; Allo stesso tempo, la temperatura di trasformazione martensitica è ridotta e anche la trasformazione di fase λ → M può essere evitata. Tuttavia, un aumento del contenuto di nichel riduce la solubilità del carbonio negli acciai inossidabili austenitici, aumentando così la tendenza delle precipitazioni in carburo.
Negli acciai inossidabili austenitici di cromo-nichel, il ruolo del nichel dipende principalmente dal suo effetto sulla stabilità dell'austenite. All'interno della gamma di contenuti di nichel in cui può verificarsi trasformazione martensitica, la resistenza dell'acciaio diminuisce e la plasticità aumenta con l'aumentare del contenuto di nichel. La tenacità (inclusa la resistenza alla temperatura molto bassa) degli acciai inossidabili austenitici a criss-nichel con struttura austenitica stabile è molto buona e adatta per l'uso come acciai a bassa temperatura. Per gli acciai inossidabili austenitici di cromo-manganese, l'aggiunta di nichel può migliorare ulteriormente la loro tenacità. Il nichel riduce anche in modo significativo l'indurimento del lavoro a freddo degli acciai inossidabili austenitici, principalmente a causa dell'aumento della stabilità dell'austenite, che riduce o elimina la trasformazione martensitica durante il lavoro a freddo. L'aggiunta di nichel riduce il tasso di indurimento del lavoro freddo di acciai inossidabili austenitici, che è benefico per la loro formabilità di lavoro a freddo. L'aumento del contenuto di nichel può anche ridurre la ferrite Delta in 18-8 e 17-14-2 Chromium-Nickel Austenitic Steels inossidabile e migliorare le proprietà di lavoro a caldo, ma ciò può essere dannoso per la saldabilità e aumentare la tendenza della saldatura a caldo.
In acciaio inossidabile austenitico, l'aggiunta di nichel migliora la stabilità termodinamica dell'acciaio e migliora la resistenza alla corrosione e la resistenza all'ossidazione. All'aumentare del contenuto di nichel, è migliorata anche la sua tolleranza alla riduzione dei media. Il nichel è un elemento importante per migliorare la resistenza dell'acciaio inossidabile austenitico alla corrosione da stress transgranulare. In determinate condizioni di alta temperatura e acqua ad alta pressione, l'aumento del contenuto di nichel può aumentare la sensibilità alla corrosione da stress intergranulare, ma questo effetto avverso può essere alleviato aumentando il contenuto di cromo. Con l'aumentare del contenuto di nichel in acciaio inossidabile austenitico, il suo contenuto critico di carbonio per la corrosione intergranulare diminuisce e aumenta la sensibilità alla corrosione intergranulare. Per quanto riguarda la resistenza alla corrosione della cornice e della fessura, l'effetto del nichel non è significativo. Il nichel migliora anche la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura dell'acciaio inossidabile austenitico, principalmente perché il nichel migliora la composizione e le proprietà del film di ossido di cromo. Tuttavia, un contenuto di nichel troppo elevato può portare a effetti avversi, principalmente a causa della presenza di nichel solfuro a bassa eliminazione ai confini del grano nell'acciaio.
