镍与不锈钢基础知识

镍与不锈钢基础知识—镍在不锈钢中的作用

时间:2006-9-14 11:56:58 来源:

【字体：大中小简繁】【收藏】【关闭】不锈钢知识编辑:氧气

镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。目前，人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性，最著名的是下面的公式：奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

从这个等式可以看出：碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。

从镍等式中可以看出，添加锰对于形成奥氏体并不非常有效，但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。在200系列的不锈钢中，正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需要加入的锰和氮数量就越高。例如在201型不锈钢中，只含有4.5%的镍，同时含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍，所以同样可以形成100%奥氏体结构。这也是200系列不锈钢的形成原理。在有些不符合标准的200系列不锈钢中，由于不能加入足够数量的锰和氮，为了形成100%的奥氏体结构，人为的减少了铬的加入量，这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。

在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一种铁素体形成元素，所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢，具有磁性。在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中，随着镍成分增加，形成的奥氏体也会逐渐增加，直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构，这样就形成了300系列不锈钢。如果仅添加一半数量的镍，就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体，这种结构被称为双相不锈钢。

400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素，因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力，而且

与碳钢相比，其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。

300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料，一种无磁性不锈钢材料，比400系列不锈钢具有更好的可锻特性。由于300系列不锈钢的奥氏体结构，因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀性能，具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的性能，而且其材料特性不受热处理的影响。

五大元素对铸件的影响及五大元素分析仪分析依据

点击次数：722 发布时间：2009-11-27

影响铸件品质常规元素有5种别是(1)碳；(2)硫；(3)磷； (4)锰； (5)硅；以上元素我们俗称钢铁中的五大元素,以下是五大元素在铸件中的作用和检验依据：碳元素在钢铁中的作用是，它是区分钢或铁的主要依据，含碳量大于百分之1.7的是铁，低于百分之1.7的称我钢。

碳元素以化合状态和游离状态存在于所有的钢铁中，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.5%以上的碳，也成为高碳钢。含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．化合碳和游离碳之和称为总碳量。对碳元素的测定一般都是测定总碳量，常用的分析方法有气体容量法和非水滴定法(依据GB/T 223.69-1997标准)

硫在钢铁中是一种有害元素。含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．降低钢的机械性能，对钢的耐腐蚀性和可焊性不利，在易切削钢中，为了改善钢的切削加工性能，可提高硫的含量，在一般合金中硫的含量都较低。对硫元素测定一般都是采用碘量法或酸碱滴定法(依据GB/T 223.68-1997标准)

锰元素是金属中重要的合金元素之一，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的耐磨性和其它的物理性能．出现在大

多数的刀剪用钢材中它通常以固溶体及化合形式存在。能降低由于硫所引起的热脆性，然而改善钢的热加工性能，提高钢的可锻性。增加锰的含量，可提高钢的强度和硬度。对锰元素的测定，常用的分析方法有银盐——过硫酸铵氧化光度法(依据GB/T 223.63-1988标准)试样以酸溶解，在一定得酸度条件下，硝酸银为催化剂，过硫酸铵将锰氧化成高锰酸，测定其吸光度。

磷元素在钢铁中以固溶体磷化物存在，能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．有时呈磷酸盐夹杂形式存在。磷在钢中可以提高钢的抗拉强度和耐大气腐蚀作用，改善钢的切削加工性能；而又能降低高温性能和增加脆性，影响钢的塑性和韧性。由此磷在钢中是一种有害元素。对磷元素的测定，常用的分析方法有氟化钠-氯化亚锡钼蓝光度法(依据GB/T 223.61-1988标准)在酸性溶液中，以高锰酸钾氧化，使偏磷酸氧化成正磷酸，与钼酸铵生成磷钼杂多酸，用氯化亚锡还原成硅钼蓝，测定其吸光度。

硅元素是钢中有益元素，能增强钢的抗张力、弹性、耐酸性、耐热性和耐腐蚀性，并能使钢的电阻系数增大，同时它又是钢的有效脱氧剂。还可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．硅在钢中主要以硅化铁形式存在。对硅元素的测定，常用的分析方法有亚铁还原——硅钼蓝光度法(依据GB/T 223.5-1997标准)在酸性溶液中，硅酸与钼酸铵形成黄色的硅钼杂多酸配合物，用氯化亚锡还原成硅

由南京诺鼎分析仪器公司整理发布