鎳與不銹鋼基礎知識
發布日期:2019/4/25 11:31:09 人氣:2 欄目(mu):新聞中心
鎳(nie)在(zai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)主(zhu)要作用(yong)在(zai)于(yu)它改變了(le)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)晶體(ti)結(jie)構(gou)。在(zai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中增加鎳(nie)的(de)(de)一個(ge)主(zhu)要原因就是(shi)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)晶體(ti)結(jie)構(gou),從而改善諸如可塑性(xing)、可焊接性(xing)和韌性(xing)等不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)屬性(xing),所以鎳(nie)被稱為(wei)(wei)(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)(su)。普通碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)晶體(ti)結(jie)構(gou)稱為(wei)(wei)(wei)鐵氧體(ti),呈體(ti)心(xin)立方(fang)(fang)(BCC)結(jie)構(gou),加入鎳(nie),促使(shi)晶體(ti)結(jie)構(gou)從體(ti)心(xin)立方(fang)(fang)(BCC) 結(jie)構(gou)轉變為(wei)(wei)(wei)面(mian)心(xin)立方(fang)(fang)(FCC)結(jie)構(gou),這種結(jie)構(gou)被稱為(wei)(wei)(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)。然而,鎳(nie)并不(bu)是(shi)唯(wei)一具有此種性(xing)質的(de)(de)元素(su)(su)。常見的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)(su)有:鎳(nie)、碳(tan)、氮、錳、銅(tong)。這些元素(su)(su)在(zai)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)相對重要性(xing)對于(yu)預測不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)晶體(ti)結(jie)構(gou)具有重要意義。目前,人們已經研究出很(hen)多(duo)公式來表述奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)(su)的(de)(de)相對重要性(xing),最(zui)著名(ming)的(de)(de)是(shi)下面(mian)的(de)(de)公式:
奧氏體形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%
從(cong)這(zhe)個(ge)等(deng)式(shi)可以看出:碳(tan)是(shi)(shi)一(yi)種較強的(de)(de)奧氏體(ti)形成(cheng)(cheng)(cheng)元素,其形成(cheng)(cheng)(cheng)奧氏體(ti)的(de)(de)能(neng)力(li)是(shi)(shi)鎳的(de)(de)30倍,但是(shi)(shi)它(ta)不(bu)能(neng)被添加到(dao)耐腐蝕的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)中,因為在焊接后它(ta)會(hui)造成(cheng)(cheng)(cheng)敏化腐蝕和(he)隨后的(de)(de)晶間腐蝕問(wen)題(ti)。氮(dan)元素形成(cheng)(cheng)(cheng)奧氏體(ti)的(de)(de)能(neng)力(li)也是(shi)(shi)鎳的(de)(de)30倍,但是(shi)(shi)它(ta)是(shi)(shi)氣體(ti),想要(yao)不(bu)造成(cheng)(cheng)(cheng)多(duo)孔性(xing)的(de)(de)問(wen)題(ti),只能(neng)在不(bu)銹鋼(gang)中添加數量有限(xian)的(de)(de)氮(dan)。添加錳和(he)銅會(hui)造成(cheng)(cheng)(cheng)煉鋼(gang)過程(cheng)中耐火生命減(jian)少和(he)焊接的(de)(de)問(wen)題(ti)。
從鎳(nie)(nie)(nie)等(deng)式中可(ke)以(yi)看出,添加錳(meng)對于(yu)形成(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)并(bing)不(bu)非(fei)常有(you)效,但是添加錳(meng)可(ke)以(yi)使(shi)更多的(de)(de)(de)氮(dan)溶解到(dao)不(bu)銹鋼中,而氮(dan)正是一種非(fei)常強的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)形成(cheng)元素。在(zai)200系(xi)列的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼中,正是用(yong)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)錳(meng)和(he)氮(dan)來代替鎳(nie)(nie)(nie)形成(cheng)100%的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)結(jie)構(gou),鎳(nie)(nie)(nie)的(de)(de)(de)含(han)量越(yue)低,所需(xu)要加入(ru)的(de)(de)(de)錳(meng)和(he)氮(dan)數量就(jiu)越(yue)高。例(li)如(ru)在(zai)201型不(bu)銹鋼中,只含(han)有(you)4.5%的(de)(de)(de)鎳(nie)(nie)(nie),同時含(han)有(you)0.25%的(de)(de)(de)氮(dan)。由(you)(you)鎳(nie)(nie)(nie)等(deng)式可(ke)知(zhi)這(zhe)些氮(dan)在(zai)形成(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)能力上相當于(yu)7.5%的(de)(de)(de)鎳(nie)(nie)(nie),所以(yi)同樣(yang)可(ke)以(yi)形成(cheng)100%奧(ao)氏(shi)體(ti)結(jie)構(gou)。這(zhe)也是200系(xi)列不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)形成(cheng)原理。在(zai)有(you)些不(bu)符合(he)標準的(de)(de)(de)200系(xi)列不(bu)銹鋼中,由(you)(you)于(yu)不(bu)能加入(ru)足(zu)夠(gou)數量的(de)(de)(de)錳(meng)和(he)氮(dan),為了形成(cheng)100%的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)結(jie)構(gou),人為的(de)(de)(de)減少了鉻的(de)(de)(de)加入(ru)量,這(zhe)必然導致了不(bu)銹鋼抗腐蝕能力的(de)(de)(de)下降。
在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,有兩(liang)種相(xiang)(xiang)反的(de)力量同時作用:鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)(su)不(bu)斷形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti),奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)(su)不(bu)斷形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。最終的(de)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou)取決于兩(liang)類添加(jia)(jia)元素(su)(su)的(de)相(xiang)(xiang)對數(shu)量。鉻(ge)是(shi)一種鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)(su),所(suo)以鉻(ge)在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)上(shang)和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)(su)之間是(shi)一種競(jing)爭關系(xi)。因(yin)為(wei)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)和鉻(ge)都(dou)是(shi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)(su),所(suo)以400系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)完全鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),具有磁性。在把奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)(su)-鎳加(jia)(jia)入(ru)到鐵(tie)(tie)(tie)(tie)-鉻(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)過(guo)程中,隨著鎳成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)也會(hui)逐漸增(zeng)(zeng)加(jia)(jia),直(zhi)至所(suo)有的(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou)都(dou)被(bei)轉變為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou),這樣就形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)了300系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。如果僅添加(jia)(jia)一半數(shu)量的(de)鎳,就會(hui)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)50%的(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和50%的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),這種結(jie)(jie)(jie)構(gou)被(bei)稱為(wei)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
400系列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是一種(zhong)鐵(tie)、碳(tan)合(he)鉻的合(he)金。這種(zhong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)(you)馬氏體(ti)結(jie)構(gou)和鐵(tie)元(yuan)素,因此(ci)具有(you)(you)正(zheng)常的磁特(te)性。400系列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)(you)很強的抗高溫(wen)氧化能(neng)力(li),而且與碳(tan)鋼(gang)(gang)相比,其物理特(te)性和機械(xie)特(te)性都有(you)(you)進一步的改善(shan)。大多數400系列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)都可以進行熱處(chu)理。
300系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼是一(yi)種含有鐵、碳、鎳和鉻的(de)(de)合金材料(liao),一(yi)種無磁性不(bu)(bu)銹鋼材料(liao),比400系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼具有更好的(de)(de)可(ke)鍛特性。由(you)于(yu)300系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)奧氏體結構,因此它在(zai)許多環境中(zhong)具有很強(qiang)的(de)(de)抗(kang)腐蝕性能,具有很好的(de)(de)抗(kang)金屬超應力引起的(de)(de)腐蝕所造成的(de)(de)斷裂的(de)(de)性能,而(er)且其材料(liao)特性不(bu)(bu)受(shou)熱處理的(de)(de)影響(xiang)。