Ovatko nikkeliseokset, joita pidetään ruostumattomasta teräksestä

Teollisuusmateriaalikentällä "nikkeliseos" ja "ruostumattomasta teräksestä" mainitaan usein rinnalla, ja on jopa väärinkäsitys, että nämä kaksi ovat samat. Tämä sekavuus ei johdu vain niiden nimien samankaltaisuudesta, vaan heijastaa myös väärinkäsitystä metallimateriaalien luokittelujärjestelmästä.

Matriisielementit määrittävät materiaalin ominaisuudet

Nikkeli -seokset ovat komposiittimetallijärjestelmiä, jotka koostuvat nikkeliä matriisielementtinä, jolloin seostavat elementit, kuten kromi, molybdeeni ja kupari. Heidän ydinominaisuutensa on, että nikkelipitoisuus ylittää tyypillisesti 50%. Nikkelin elektroninen rakenne antaa materiaalin sopeutumiskykyyn äärimmäisiin ympäristöihin, mukaan lukien korkea - lämpötila ja korroosionkestävyys. Tämän tyyppisen materiaalin tutkimus ja kehittäminen alkoi 1900 -luvun alkupuolella, ja siitä on vähitellen kehittynyt materiaaliperheeksi, joka kattaa aloja, kuten ilmailua, energiaa ja kemian tekniikkaa.

Ruostumaton teräs on olennaisesti "happo - kestävä ruostumaton teräs", viitaten rautaan - -pohjaiseen seokseen, joka on vakaa ilmassa ja lievästi syövyttäviä väliaineita. Sen tunnistuskriteerit vaativat kromipitoisuuden, joka on vähintään 10,5%, ja se saavuttaa ruosteenresistenssin muodostamalla tiheän suojauskromioksidikalvon. Metallografisen rakenteen erojen perusteella ruostumaton teräs voidaan jakaa austeniittisiin, ferriittisiksi ja martensiittisiin tyyppeihin muodostaen kattavan järjestelmän, joka kattaa sekä siviili- että teollisuussovellukset. Keskeinen ero näiden kahden välillä on, että nikkeli -seokset ovat nikkeli - hallitsevia seosjärjestelmiä, joiden suorituskyky on erittäin riippuvainen nikkeli -matriisista. Ruostumattomasta teräksestä toisaalta on rauta - -pohjainen seosjärjestelmä, jonka ydinelementti on kromi, ja sen ruoste - kestävät ominaisuudet määritetään ensisijaisesti kromilla. Vaikka jotkut ruostumattomat teräkset sisältävät nikkeliä, nikkelisisältö ei yleensä ylitä 30%, kaukana nikkeliseosten nikkelin kynnyksen alapuolella.

 

Koostumus

Nikkeliseosten koostumuslogiikka

Nikkeliseokset käyttävät suurta osaa nikkeliä (50%-75%) materiaalin luurankon muodostamiseksi, jota täydentävät elementit, kuten kromi (10%-30%) ja molybdeeni (5%-15%) vahvistusfaasien muodostamiseksi. Tämä koostumuksellinen muotoilu antaa materiaalille kolme avainominaisuutta:

Korroosionkestävyys: Korkea nikkelipitoisuus estää kloridia - indusoitua korroosiota, kun taas molybdeeni parantaa rakokorroosion resistenssiä.

Korkea - Lämpötilaresistenssi: Nikkelin sulamispiste (1453 aste) ja korkea - Lämpötilan vakaus tukevat materiaalin sovellusta ympäristöissä, jotka ovat yli 1000 astetta.

Työskentely: Kiinteän liuoksen vahvistamisen ja ikääntymisen avulla voidaan saavuttaa dynaaminen lujuus- ja sitkeys tasapaino. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu koostumuslogiikka

Ruostumattomasta teräksestä on rautamatriisi (suurempi tai yhtä suuret kuin 50%), kromin (10,5%-30%) muodossa on passiivinen kalvo ja nikkeli (0%-35%), joka toimii austeniittivakausmyrkkymyrkkynä mikrorakenteen säätelemiseksi. Tämä koostumusyhdistelmä tuottaa:

Taloudellinen: Rautamatriisi vähentää materiaalikustannuksia yli 60% verrattuna nikkeliseoksiin;

Muodostuttavuus: Austeniittinen rakenne antaa erinomaisen syvän - piirtämisen ja hitsattavuuden;

Korroosionkestävyys: Kromi muodostaa stabiilin suojakerroksen hapettavissa väliaineissa, kun taas nikkeli parantaa korroosionkestävyyttä vähentämällä väliaineita.

 

Suorituskykyominaisuudet

Korroosionkestävyys

Nikkeliseokset toimivat poikkeuksellisen hyvin erittäin syövyttävissä väliaineissa, kuten sellaisissa, jotka sisältävät kloridi -ioneja ja sulfideja. Niiden korroosionkestävyys johtuu passiivisen kalvon stabiloinnista nikkelin avulla ja elementtien, kuten molybdeenien ja kuparin synergistiset vahvistavat vaikutukset. Sitä vastoin ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys on erittäin riippuvainen kromin muodostamasta oksidikalvosta, mikä tekee siitä alttiita paikalliselle korroosiolle vahvoissa happamissa tai alkalissa ympäristöissä tai korkeissa lämpötiloissa.

Korkea - Lämpötilan vastus

Nikkeli - -pohjaiset seokset ylittävät merkittävästi ruostumattoman teräksen ylläpitämisessä korkeissa lämpötiloissa. Nikkelin kiderakenne ylläpitää voimakasta atomi -sitoutumista korkeissa lämpötiloissa. Yhdistettynä koboltin, alumiinin ja muiden elementtien suojaavaan alumiinioksidikerrokseen, se ylläpitää rakenteellista stabiilisuutta yli 1000 asteen. Ruostumaton teräs puolestaan ​​kokee voiman heikkenemisen ja kiihtyneen hapettumisen yli 600 asteen.

Taloustiede

Kustannuserot rajoittavat sovellusskenaarioita. Korkean nikkelipitoisuuden ja monimutkaisen prosessoinnin vuoksi nikkeliseokset ovat noin kolme -viisi kertaa kalliimpia kuin ruostumatonta terästä. Tämä kustannusero johtaa siihen, että nikkeliseoksia käytetään ensisijaisesti korkealla - arvolla - lisättyjä sektoreja, kuten petrokemikaalia ja ilmailu-, kun taas ruostumatonta terästä, kustannuksilla - tehokkuus hallitsee siviilimarkkinoita rakentamisessa, kodinkoneissa ja muissa sovelluksissa.

 

Sovelluslogiikka

Nikkeliseosten erityiset sovellukset

Nikkeliseosten sovellukset keskittyvät sopeutumiskyvyn tarpeeseen äärimmäisiin ympäristöihin:

Energiaalalla niiden on kestettävä korkeiden lämpötilojen, korkeiden paineiden ja syövyttävien väliaineiden yhdistetyt vaikutukset;

Ilmailu- ja avaruustilassa niiden on täytettävä korkeat - lämpötilan lujuus ja kevyen painon kaksoisrajoitukset;

Biolääketieteellisessä kentässä niiden on tasapainotettava muistitoimintojen muotoilu biologisesti. Ruostumattomasta teräksestä

Ruostumattomasta teräksestä valmistetut sovellukset keskittyvät kustannusten tasapainottamiseen - tehokkuus ja monipuolisuus:

Arkkitehtonisessa sisustamisessa säänkestävyyden ja käsittelykustannusten on oltava tasapainossa;

Elintarvikkeiden jalostuksessa on täytettävä hygieniastandardit ja muovausprosessin vaatimukset;

Autoteollisuuden valmistuksessa, kevyt ja törmäysturvallisuus on oltava tasapainossa.

 

Nikkeliseosten ja ruostumattoman teräksen välinen suhde on olennaisesti materiaalitieteen erotettu vaste ihmisen toiminnan rajoihin. Vaikka ruostumaton teräs on taloudellisilla eduillaan nykyaikaisen teollisuuden perustan perustana, nikkeliseokset ovat sopeutumiskyvyn kautta äärimmäisiin ympäristöihin, jotka laajentavat ihmisen etsinnän rajoja. Syvästä - meriöljykenttiä tähtienväliseen tilaan, mikroskooppisista laitteista makroskooppiseen tekniikkaan, metallimateriaalien kehitys osoittaa kahden - -toiminnan vuorovaikutuksen teknologisen innovaatioiden ja kysynnän - ohjatun kehityksen välillä.