Niķeļa priekšrocība
Feb 01, 2021
Niķeļa priekšrocība neaprobežojas tikai ar īpašībām, kuras tā piešķir dažādiem materiāliem un procesiem.
Ir vides un sociālekonomiskās dimensijas, kas pārsniedz tehniskos iemeslus niķeļa vai niķeli saturoša materiāla izmantošanai vai apsvērt tā izmantošanu.
Niķelis ir ieguldījums, kas padara iespējamu daudz jaunu un jaunu produktu un procesu, kas ir svarīgi, lai palielinātu vides efektivitāti. Niķelis padara daudzus citus esošos produktus un procesus energoefektīvākus, izturīgākus un izturīgākus.
Niķeļa vērtība nodrošina tā efektīvu un plašu pārstrādi, savukārt niķeli saturošu materiālu īpašības pilnībā atbalsta ekoefektivitāti. Tas sniedz ievērojamu ieguldījumu ilgtspējībā, un visā dzīves ciklā to atbildīgi pārvalda niķeļa vērtības ķēde, sākot ar pašu primāro niķeļa rūpniecību.
Niķeļa ražošana, izmantošana un pārstrāde ir ar pievienoto vērtību saistīta saimnieciska darbība, kas atbalsta kopienas un valdības. Niķeļa rūpniecība uzņemas atbildību pret darbiniekiem, kopienām, akcionāriem un vidi.
Pārskats par niķeli saturošiem nerūsējošiem tēraudiem
Nerūsējošais tērauds nav viens materiāls; ir piecas ģimenes, no kurām katra sastāv no daudzām pakāpēm. Niķelis ir svarīgs leģējošs papildinājums gandrīz divām trešdaļām no šodien saražotā nerūsējošā tērauda.
Hroms ir galvenais leģējošais elements, kas nerūsējošo tēraudu padara par “nerūsējošu”. Tēraudam jāpievieno vairāk nekā 10,5 procenti, lai izveidotos aizsargoksīda plēve, kas nodrošina tā izturību pret koroziju un spilgtu, sudrabainu izskatu. Kopumā, jo lielāks pievienotā hroma daudzums, jo lielāka izturība pret koroziju. Šis atklājums tika veikts nedaudz vairāk nekā pirms gadsimta. Daži no agrīnajiem nerūsējošajiem tēraudiem saturēja arī niķeli, kā rezultātā uzlabojās īpašības, un kopš tā laika tiek izmantotas niķeli saturošās markas. Pat ja šodien niķeli var uzskatīt par salīdzinoši dārgu leģējošu piedevu, apmēram divas trešdaļas no gadā saražotā nerūsējošā tērauda satur niķeli. Kāda ir niķeļa loma un kāpēc to lieto tik plaši?
Niķeļa galvenā funkcija ir stabilizēt tērauda austenīta struktūru istabas temperatūrā un zemāk. Šī austenīta (ti, uz seju vērstā kubiskā kristāla) struktūra ir īpaši izturīga un elastīga. Šīs un citas īpašības ir atbildīgas par dažādu kategoriju nerūsējošā tērauda daudzpusību. Alumīnijs, varš un pats niķelis ir labi piemēri metāliem ar austenīta struktūru.
Minimālais niķeļa daudzums, kas istabas temperatūrā var stabilizēt austenīta struktūru, ir aptuveni 8 procenti, tāpēc tas ir procentuāli visplašāk izmantotajā nerūsējošā tērauda kategorijā, proti, 304. tipā. 304. tips satur 18 procentus hroma un 8 procentus niķelis un to bieži dēvē par 18/8. Šī kompozīcija bija viena no pirmajām, kas tika izstrādāta nerūsējošā tērauda vēsturē, divdesmitā gadsimta sākumā. To izmantoja ķīmiskām rūpnīcām un Ņujorkas ikoniskās Chrysler ēkas apšuvumam, kas tika pabeigta 1929. gadā.
Pirmo reizi mangānu kā piedevu nerūsējošajam tēraudam izmantoja pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. 200. sērija ar zemu niķeļa, austenīta pakāpi tika turpināta 50. gados, kad niķeļa bija maz. Jaunāki kausēšanas prakses uzlabojumi ļāva kontrolēti pievienot palielinātu slāpekļa daudzumu, kas ir spēcīgs austenīta veidojošais līdzeklis. Lai gan tas varētu liecināt, ka visu niķeli var aizstāt ar struktūru, kas paliek austenīta, tomēr tas nav tik vienkārši; visām mūsdienās komerciāli pieejamajām augsta mangāna austenīta pakāpēm joprojām ir apzināti niķeļa piedevas. Daudziem ir arī samazināts hroma saturs, lai saglabātu austenīta struktūru. Tomēr šī pieeja samazina šo sakausējumu izturību pret koroziju, salīdzinot ar standarta 300. sērijas niķeļa šķirām.
Samazinoties kopējam austenīta veidotāju saturam, nerūsējošā tērauda struktūra mainās no 100 procentiem austenīta uz austenīta un ferīta (uz ķermeni centrēta kubiskā kristāla) maisījumu; tie ir dupleksais nerūsējošais tērauds. Niķelis turpina stabilizēt austenīta fāzes struktūru. Visās komerciāli nozīmīgajās dupleksu pakāpēs, pat “liesās dupleksēs”, tīša piedeva satur 1 procentu vai vairāk niķeļa. Lielākajai daļai dupleksu nerūsējošo tēraudu ir lielāks hroma saturs nekā standarta austenīta pakāpēm; jo lielāks ir vidējais hroma līmenis, jo lielākam jābūt minimālajam niķeļa saturam. Tas ir līdzīgs gadījumam ar 200. sēriju.
Duplex pakāpju divfāžu struktūra padara tās pēc būtības stiprākas nekā parastās austenīta pakāpes. Viņu nedaudz augstākais hroma saturs dod arī nedaudz uzlabotu izturību pret koroziju, salīdzinot ar standarta kategorijām. Lai gan ir jāņem vērā arī citas īpašības, abpusējās pakāpes ir atradušas dažas vērtīgas nišas lietojumprogrammas.
Niķeļa satura turpmāka samazināšana - pat līdz nullei - nodrošina pakāpes bez austenīta. Tiem ir pilnīgi ferīta struktūra. Dzelzs un vieglajam tēraudam ir arī ferīta struktūra apkārtējās vides temperatūrā.
Ne visas ferīta pakāpes nav pilnīgi niķeļa. Ir zināms, ka niķelis pazemina kaļamā līdz trauslā pārejas temperatūru (DBTT), ti, temperatūru, zem kuras sakausējums kļūst trausls. DBTT ir atkarīga arī no citiem faktoriem, piemēram, graudu lieluma un citiem leģējošiem papildinājumiem. Neskatoties uz to, dažās ļoti leģētajās superferritiskajās kategorijās ir tīša niķeļa piedeva, lai uzlabotu DBTT, it īpaši metināšanas šuves.
Atšķirībā no austenīta pakāpēm, martensīta pakāpes var sacietēt, termiski apstrādājot. Tomēr daži satur niķeli, kas ne tikai uzlabo izturību, bet arī ļauj tēraudam būt augstākam hroma saturam, kas savukārt palielina izturību pret koroziju. Cietināšanas termiskā apstrāde ietver sildīšanu līdz noteiktai temperatūrai un pēc tam materiāla dzēšanu, kam seko atlaidināšanas darbība.
Visbeidzot, nokrišņu sacietēšanas (PH) pakāpes var arī paaugstināt izturību, termiski apstrādājot. Ir dažādas PH pakāpes ģimenes, taču visas tās satur niķeli. Atšķirībā no martensīta ģimenes, termiskā apstrāde nenozīmē dzēšanas darbību.
