ステンレス鋼に対するニッケルの効果
ニッケルは、オーステナイトステンレス鋼の主要な合金要素です。その主な機能は、オーステナイトを安定させ、鋼が完全なオーステナイト構造を持っていることを確認することです。これにより、スチールは強度、可塑性、丈夫さ、優れた高温およびコールド処理、コールドフォーミング、溶接性、低温性能、および非磁性を備えています。同時に、ニッケルはオーステナイトステンレス鋼の熱力学的安定性を改善し、フェライト、マルテンサイト、その他のステンレス鋼よりも優れており、耐食性と酸化耐性を備え、還元媒体に対する耐性を改善します。
ニッケルはオーステナイトを強く安定させ、オーステナイト相領域を拡張します。単一のオーステナイト構造を取得するには、鋼に0。1％の炭素と18％のクロムが含まれている場合、必要な最小ニッケル含有量は約8％です。これは、有名な18-8クロムニッケルオーステナイトステンレス鋼の基本的な式です。ニッケル含有量の増加により、残留フェライトは完全に排除でき、σ位相形成の傾向は大幅に減少します。同時に、マルテンサイト変換温度が低下し、λ→M相変換さえも回避できます。ただし、ニッケル含有量の増加により、オーステナイトステンレス鋼の炭素の溶解度が低下し、それにより炭化物の降水量が増加します。
クロムニッケルオーステナイトステンレス鋼では、ニッケルの役割は主にオーステナイトの安定性への影響に依存します。マルテンサイト変換が発生する可能性のあるニッケル含有量範囲内で、鋼の強度が低下し、ニッケル含有量の増加とともに可塑性が増加します。安定したオーステナイト構造を備えたクロムニッケルオーステナイトステンレス鋼の靭性（非常に低い温度の靭性を含む）は非常に優れており、低温鋼として使用するのに適しています。クロムマンガンのオーステナイトステンレス鋼の場合、ニッケルを追加すると、タフネスがさらに改善される可能性があります。ニッケルはまた、主にオーステナイトの安定性の増加により、オーステナイトのステンレス鋼の冷たい作業硬化傾向を大幅に減らし、寒冷作業中のマルテンサイトの変換を減少または排除します。ニッケルを追加すると、オーステナイトのステンレス鋼の冷たい作業硬化率が低下します。ニッケルの含有量を増やすと、18-8および17-14-2クロムニッケルオーステナイトステンレス鋼のデルタフェライトが減少し、熱い作業特性が改善されますが、これは溶接性に有害であり、溶接の溶接の傾向を高める可能性があります。
オーステナイトステンレス鋼では、ニッケルを添加すると、鋼の熱力学的安定性が向上し、耐食性と酸化抵抗が改善されます。ニッケルの含有量が増加すると、メディアの還元に対する耐性も改善されます。ニッケルは、オーステナイトステンレス鋼の耐粒ストレス腐食に対する耐性を改善するための重要な要素です。高温と高圧水の特定の条件下では、ニッケル含有量の増加により、顆粒間応力腐食に対する感度が増加する可能性がありますが、この悪影響はクロム含有量を増加させることで緩和される可能性があります。オーステナイトステンレス鋼のニッケル含有量が増加すると、顆粒間腐食のための重要な炭素含有量が減少し、顆粒間腐食に対する感度が増加します。孔食と隙間の腐食に対する耐性に関しては、ニッケルの効果は有意ではありません。ニッケルはまた、主にニッケルが酸化クロムフィルムの組成と特性を改善するため、オーステナイトステンレス鋼の高温酸化抵抗を改善します。ただし、ニッケル含有量が多すぎると、主に鋼の粒界に硫化ニッケルが低いために存在するため、悪影響が生じる可能性があります。
