Basiskennis van nikkel en roestvrij staal

Basiskennis van nikkel en roestvrij staal

De belangrijkste functie van nikkel in roestvrij staal is dat het de kristalstructuur van het staal verandert. Een van de belangrijkste redenen om nikkel aan roestvrij staal toe te voegen is de vorming van een austenietkristalstructuur, die de eigenschappen van roestvrij staal verbetert, zoals plasticiteit, lasbaarheid en taaiheid. Daarom wordt nikkel het austenietvormende element genoemd. De kristalstructuur van gewoon koolstofstaal wordt ferriet genoemd en heeft een lichaamsgecentreerde kubieke (BCC) structuur. De toevoeging van nikkel bevordert de transformatie van de kristalstructuur van een lichaamsgecentreerde kubieke (BCC) structuur naar een vlakgecentreerde kubieke (FCC) structuur, die austeniet wordt genoemd. Nikkel is echter niet het enige element met deze eigenschap. Gebruikelijke austenietvormende elementen omvatten nikkel, koolstof, stikstof, mangaan en koper. Het relatieve belang van deze elementen bij de vorming van austeniet is van grote betekenis voor het voorspellen van de kristalstructuur van roestvrij staal. Momenteel zijn er veel formules ontwikkeld om het relatieve belang van austenietvormende elementen uit te drukken, waarvan de bekendste de volgende formule is:

Austenietvormend vermogen=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

Uit deze vergelijking blijkt dat koolstof een sterk austenietvormend element is, met een vermogen om austeniet te vormen dat 30 maal groter is dan dat van nikkel. Het kan echter niet worden toegevoegd aan corrosiebestendig roestvrij staal, omdat het na het lassen sensibiliseringscorrosie en daaropvolgende intergranulaire corrosieproblemen kan veroorzaken. Het vermogen van het stikstofelement om austeniet te vormen is ook 30 maal dat van nikkel, maar het is een gas. Om het porositeitsprobleem te vermijden, kan er slechts een beperkte hoeveelheid stikstof aan roestvrij staal worden toegevoegd. Het toevoegen van mangaan en koper kan leiden tot een kortere levensduur van het vuurvast materiaal en lasproblemen tijdens het staalproductieproces.

Uit de nikkelvergelijking blijkt dat het toevoegen van mangaan niet erg effectief is bij het vormen van austeniet, maar het toevoegen van mangaan kan meer stikstof oplossen in roestvrij staal, dat een zeer sterk austenietvormend element is. In roestvrij staal uit de 200-serie zijn mangaan en stikstof voldoende om nikkel te vervangen om een ​​100% austenitische structuur te vormen. Hoe lager het nikkelgehalte, hoe hoger de hoeveelheid mangaan en stikstof die moet worden toegevoegd. In roestvrij staal type 201 bevat het bijvoorbeeld slechts 4,5% nikkel en 0,25% stikstof. Volgens de nikkelvergelijking is het vermogen van deze stikstof om austeniet te vormen gelijk aan 7,5% nikkel, dus het kan ook een 100% austenietstructuur vormen. Dit is ook het vormingsprincipe van het roestvrij staal uit de 200-serie. In sommige roestvrij staalsoorten uit de 200-serie die niet aan de normen voldoen, vanwege het onvermogen om voldoende hoeveelheden mangaan en stikstof toe te voegen, om een ​​100% austenitische structuur te vormen, is de toegevoegde hoeveelheid chroom kunstmatig verminderd, wat onvermijdelijk leidt tot een afname van de corrosieweerstand van het roestvrij staal.

In roestvrij staal werken twee tegengestelde krachten tegelijkertijd: ferrietvormende elementen vormen continu ferriet, en austenietvormende elementen vormen continu austeniet. De uiteindelijke kristalstructuur hangt af van de relatieve hoeveelheid van twee soorten toegevoegde elementen. Chroom is een ferrietvormend element, dus er is een competitieve relatie tussen chroom en austenietvormende elementen bij de vorming van de kristalstructuur van roestvrij staal.

www.superbheater.com