Prednost nikla
Feb 01, 2021
Prednost nikla nije ograničena na svojstva koja donosi različitim materijalima i postupcima.
Postoje ekološke i socio-ekonomske dimenzije koje nadilaze tehničke razloge korištenja ili razmatranja upotrebe nikla ili materijala koji sadrže nikal.
Nikal je ulaganje koje omogućuje mnoštvo novih i novih proizvoda i procesa koji su važni za povećanje okolišne učinkovitosti. Nikal mnoge druge postojeće proizvode i procese čini energetski učinkovitijima, trajnijima i žilavijima.
Vrijednost nikla osigurava njegovu učinkovitu i opsežnu reciklažu, dok svojstva materijala koji sadrže nikal u potpunosti podržavaju ekološku učinkovitost. Daje značajan doprinos održivosti i njime se u svom životnom ciklusu odgovorno upravlja u lancu vrijednosti nikla, počevši od same primarne industrije nikla.
Proizvodnja, uporaba i recikliranje nikla ekonomska je aktivnost s dodanom vrijednošću koja podržava zajednice i vlade. Industrija nikla prihvaća svoje odgovornosti prema radnicima, zajednicama, dioničarima i okolišu.
Pregled nehrđajućih čelika koji sadrže nikal
Nehrđajući čelik nije jedan jedini materijal; pet je obitelji od kojih se svaka sastoji od mnogo razreda. Nikal je važan dodatak legiranju u gotovo dvije trećine danas izrađenog nehrđajućeg čelika.
Krom je ključni legirajući element koji čini nehrđajući čelik 'nehrđajućim'. U čelik je potrebno dodati više od 10,5 posto kako bi se stvorio zaštitni oksidni film koji osigurava njegovu otpornost na koroziju i svijetli, srebrnasti izgled. Općenito, što je veća količina dodanog kroma, to je veća otpornost na koroziju. To je otkriće napravljeno prije nešto više od jednog stoljeća. Neki od ranih nehrđajućih čelika sadržavali su i nikal, što je rezultiralo poboljšanim svojstvima, a otada se koriste nikli koji sadrže nikal. Danas, iako se nikal može smatrati relativno skupim dodatkom za legiranje, oko dvije trećine tonaže nehrđajućeg čelika proizvedenog svake godine sadrži nikal. Koja je uloga nikla i zašto se tako intenzivno koristi?
Primarna funkcija nikla je stabiliziranje austenitne strukture čelika na sobnoj temperaturi i niže. Ova austenitna (tj. Centrirana kubična kristalna struktura) posebno je žilava i žilava. Ta i druga svojstva odgovorna su za svestranost različitih vrsta nehrđajućeg čelika. Aluminij, bakar i sam nikal dobri su primjeri metala s austenitnom strukturom.
Minimalna količina nikla koja može stabilizirati austenitnu strukturu na sobnoj temperaturi je oko 8 posto, zbog čega je postotak prisutan u najčešće korištenoj klasi nehrđajućeg čelika, naime Tip 304. Tip 304 sadrži 18 posto kroma i 8 posto nikla i često se naziva 18/8. Taj je sastav jedan od prvih koji je razvijen u povijesti nehrđajućeg čelika, početkom dvadesetog stoljeća. Upotrebljavan je za kemijska postrojenja i za presvlačenje kultne zgrade Chrysler u New Yorku koja je dovršena 1929.
Mangan se prvi put koristio kao dodatak nehrđajućem čeliku 1930-ih. Serija 200 nisko niklovih, austenitnih razreda dalje je razvijena tijekom 1950-ih, kada je nikla bilo malo. Novija poboljšanja u postupcima topljenja omogućila su kontrolirani dodatak povećanih količina dušika, moćnog sredstva za stvaranje austenita. Iako bi to moglo sugerirati da se sav nikal može zamijeniti strukturom koja ostaje austenitna, međutim to nije tako jednostavno; svi danas visoko dostupni komercijalno dostupni austenitni proizvodi s visokim manganom i dalje imaju namjerne dodatke nikla. Mnogi također imaju smanjeni sadržaj kroma kako bi održali austenitnu strukturu. Međutim, ovaj pristup smanjuje otpornost na koroziju tih legura u usporedbi sa standardnim nikalnim razredima serije 300.
Kako se smanjuje ukupan sadržaj tvornika austenita, struktura nehrđajućeg čelika mijenja se od 100-postotnog austenita u smjesu austenita i ferita (kubični kristal usredotočen na tijelo); to su dvostrani nehrđajući čelici. Nikal nastavlja stabilizirati strukturu faze austenita. Svi komercijalno važni dupleksi, čak i „mršavi dupleksi“, sadrže namjerno 1 posto ili više nikla. Većina dupleksnih nehrđajućih čelika ima veći udio kroma od standardnih austenitnih razreda; što je veća srednja razina kroma, to mora biti najmanji udio nikla. To je slično slučaju za seriju 200.
Dvofazna struktura dupleksnih razreda čini ih inherentno jačima od uobičajenih austenitnih razreda. Njihov nešto veći sadržaj kroma također im daje malo poboljšanu otpornost na koroziju u usporedbi sa standardnim razredima. Iako postoje i druge karakteristike koje treba uzeti u obzir, dupleksni stupnjevi pronašli su neke vrijedne nišne primjene.
Daljnje smanjenje sadržaja nikla - čak i na nulu - daje ocjene bez austenita. Imaju potpuno feritnu strukturu. Željezo i blagi čelici također imaju feritnu strukturu na sobnoj temperaturi.
Nisu sve feritne vrste potpuno bez nikla. Poznato je da nikal snižava temperaturu prijelaza duktilnog u krhko (DBTT), tj. Temperaturu ispod koje legura postaje krhka. DBTT je također funkcija ostalih čimbenika, poput veličine zrna i drugih dodataka za legiranje. Ipak, neki od visokolegiranih super-feritnih razreda sadrže namjerni dodatak nikla za poboljšanje DBTT-a, posebno zavarenih spojeva.
Za razliku od austenitnih razreda, martenzitni stupnjevi mogu se stvrdnuti toplinskom obradom. Međutim, neki sadrže nikal, koji ne samo da poboljšava žilavost, već omogućuje i čeliku da ima veći sadržaj kroma, što zauzvrat daje povećanu otpornost na koroziju. Toplinska obrada koja otvrdnjava uključuje zagrijavanje na određenu temperaturu, a zatim kaljenje materijala, nakon čega slijedi kaljenje.
Konačno, stupnjevi za otvrdnjavanje (PH) također mogu razviti visoku čvrstoću toplinskom obradom. Postoje razne obitelji PH razreda, ali sve sadrže nikal. Za razliku od martenzitne obitelji, toplinska obrada ne uključuje korak gašenja.
