Základní znalost niklu a nerezové oceli

Základní znalost niklu a nerezové oceli

Hlavní funkcí niklu v nerezové oceli je to, že mění krystalickou strukturu oceli. Jedním z hlavních důvodů pro přidávání niklu do nerezové oceli je tvorba krystalické struktury austenitu, která zlepšuje vlastnosti nerezové oceli, jako je plasticita, svařitelnost a houževnatost. Proto je nikl označován jako prvek tvořící austenit. Krystalová struktura běžné uhlíkové oceli se nazývá ferit, který představuje krychlovou strukturu se středem těla (BCC). Přídavek niklu podporuje přeměnu krystalové struktury z krychlové struktury se středem těla (BCC) na krychlovou strukturu se středovým povrchem (FCC), která se nazývá austenit. Nikl však není jediným prvkem s touto vlastností. Mezi běžné prvky tvořící austenit patří nikl, uhlík, dusík, mangan a měď. Relativní význam těchto prvků při tvorbě austenitu má velký význam pro předpověď krystalové struktury nerezové oceli. V současné době bylo vyvinuto mnoho vzorců k vyjádření relativní důležitosti prvků tvořících austenit, z nichž nejznámější je následující vzorec:

Schopnost tváření austenitu=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

Z této rovnice lze vidět, že uhlík je silný prvek tvořící austenit se schopností tvořit austenit 30krát větší než nikl. Nelze jej však přidávat do korozivzdorné nerezové oceli, protože může způsobit senzibilizační korozi a následné problémy s mezikrystalovou korozí po svařování. Schopnost prvku dusíku tvořit austenit je také 30krát větší než schopnost niklu, ale je to plyn. Aby se předešlo problému poréznosti, lze do nerezové oceli přidat pouze omezené množství dusíku. Přidání manganu a mědi může vést ke snížení životnosti žáruvzdorných materiálů a problémům se svařováním během procesu výroby oceli.

Z rovnice niklu je vidět, že přidání manganu není příliš účinné při tvorbě austenitu, ale přidáním manganu se může rozpustit více dusíku do nerezové oceli, což je velmi silný prvek tvořící austenit. V nerezové oceli řady 200 je dostatečné množství manganu a dusíku k nahrazení niklu k vytvoření 100% austenitické struktury. Čím nižší je obsah niklu, tím vyšší množství manganu a dusíku je nutné přidat. Například v nerezové oceli typu 201 obsahuje pouze 4,5 % niklu a 0,25 % dusíku. Podle rovnice niklu je schopnost tohoto dusíku tvořit austenit ekvivalentní 7,5 % niklu, takže může tvořit i 100% austenitovou strukturu. To je také princip formování nerezové oceli řady 200. U některých nerezových ocelí řady 200, které nesplňují normy, bylo kvůli nemožnosti přidat dostatečné množství manganu a dusíku, aby se vytvořila 100% austenitická struktura, uměle sníženo množství přidaného chrómu, což nevyhnutelně vede k snížení odolnosti nerezové oceli proti korozi.

V nerezové oceli působí dvě protichůdné síly současně: ferit tvořící prvky kontinuálně tvoří ferit a austenit tvořící prvky kontinuálně tvoří austenit. Konečná krystalická struktura závisí na relativním množství dvou typů přidaných prvků. Chrom je prvek tvořící ferit, takže mezi prvky tvořícími chrom a austenit existuje konkurenční vztah při vytváření krystalové struktury nerezové oceli.

www.superbheater.com