Welchen Einfluss hat das Nickel-Element auf Edelstahlrohre?

Nickel ist das Hauptlegierungselement in austenitischem Edelstahl. Seine Hauptfunktion besteht darin, Austenit zu stabilisieren, damit der Stahl eine vollständige Austenitstruktur erhält, wodurch dem Stahl eine ausgezeichnete Kombination aus Stärke, Plastizität und Zähigkeit verliehen wird, sowie ausgezeichnete Kalt- und Heißverarbeitbarkeit, Kaltformbarkeit, Schweißbarkeit, Tieftemperatur- und nichtmagnetische Eigenschaften, und die thermodynamische Stabilität des austenitischen Edelstahls verbessert wird, so dass er nicht nur eine bessere Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen oxidierende Medien aufweist als ferritische, martensitische und andere Arten von Edelstahl mit demselben Chrom- und Molybdängehalt, sondern auch die Stabilität der Oberflächenschicht erhöht, wodurch der Stahl eine noch ausgezeichnetere Beständigkeit gegen einige reduzierende Medien erhält. 

1. Der Einfluss von Nickel auf die Struktur

Nickel ist ein Element, das Austenit stark stabilisiert und den Austenitphasenbereich erweitert. Um eine einzelne Austenitstruktur zu erhalten, beträgt der minimale erforderliche Nickelgehalt, wenn der Stahl 0,1 % Kohlenstoff und 18 % Chrom enthält, ungefähr 8 %. Dies ist die Grundzusammensetzung des berühmtesten 18-8 Chrom-Nickel-Austenit-Edelstahls. In austenitischem Edelstahl kann mit zunehmendem Nickelgehalt das restliche Ferrit vollständig eliminiert werden und die Neigung zur Bildung der σ-Phase deutlich verringert werden; gleichzeitig sinkt die Umwandlungstemperatur des Martensits, und es kann sogar keine λ→M-Phasenumwandlung auftreten. Eine Erhöhung des Nickelgehalts verringert jedoch die Löslichkeit von Kohlenstoff in austenitischem Edelstahl, wodurch die Neigung zur Ausscheidung von Karbiden erhöht wird. 

2. Der Einfluss von Nickel auf die Leistung

Der Einfluss von Nickel auf die mechanischen Eigenschaften von austenitischem Edelstahl, insbesondere Chrom-Nickel-Austenitstahl. Dies wird hauptsächlich durch die Wirkung von Nickel auf die Stabilität des Austenits bestimmt. Innerhalb des Nickelgehaltsbereichs, in dem in Stahl eine Martensitumwandlung auftreten kann, nimmt mit zunehmendem Nickelgehalt die Stärke des Stahls ab, während die Plastizität zunimmt. Die Zähigkeit (einschließlich der extrem tiefen Temperaturzähigkeit) von Chrom-Nickel-Austenitstahl mit stabiler Austenitstruktur ist sehr ausgezeichnet, und daher kann er als Tieftemperaturstahl verwendet werden. Dies ist allgemein bekannt. Für Chrom-Mangan-Austenitstahl mit stabiler Austenitstruktur kann die Zugabe von Nickel seine Zähigkeit weiter verbessern. Nickel kann auch die Kaltverfestigungstendenz von austenitischem Edelstahl deutlich reduzieren, hauptsächlich aufgrund der Erhöhung der Austenitstabilität, die die Martensitumwandlung während der Kaltverarbeitung reduziert oder eliminiert. Gleichzeitig ist die Kaltverfestigungswirkung auf den Austenit selbst nicht sehr offensichtlich. Die Wirkung von Nickel besteht darin, die Kaltverfestigungsrate von austenitischem Edelstahl zu verringern und die Raumtemperatur- und Tieftemperaturstärke des Stahls zu verringern, während die Plastizität erhöht wird. Dies bestimmt, dass die Erhöhung des Nickelgehalts für die Kaltverformbarkeit von austenitischem Edelstahl vorteilhaft ist, und die Erhöhung des Nickelgehalts kann auch δ-Ferrit in 18-8- und 17-14-2-Typ Chrom-Nickel-Austenitstahl reduzieren oder eliminieren, wodurch seine Warmverarbeitbarkeit verbessert wird. Die Reduzierung von δ-Ferrit ist jedoch für die Schweißbarkeit dieser Stahlsorten nachteilig und erhöht die Tendenz zu Schweißrissen. Darüber hinaus kann Nickel die Warmverarbeitbarkeit von Chrom-Mangan-Stickstoff (Chrom-Mangan-Stickstoff) austenitischem Edelstahl deutlich verbessern, wodurch die Ausbeute des Stahls deutlich erhöht wird. In austenitischem Edelstahl führt die Zugabe von Nickel und die Erhöhung des Nickelgehalts zu einer Erhöhung der thermodynamischen Stabilität des Stahls. Daher hat austenitischer Edelstahl eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegenüber vielen Mediums interkristalliner Spannungskorrosion und eine bessere Beständigkeit gegenüber oxidierenden Medien. Und mit zunehmendem Nickelgehalt wird die Leistung in reduzierenden Medien weiter verbessert. Es ist erwähnenswert, dass Nickel das einzige wichtige Element zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl gegenüber vielen Medien ist. 

Es muss darauf hingewiesen werden, wie Nickel die Korrosionsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl in verschiedenen sauren Medien beeinflusst. Unter bestimmten Bedingungen in heißem und hochgespanntem Wasser führt eine Erhöhung des Nickelgehalts zu einer Erhöhung der interkristallinen Spannungskorrosionsempfindlichkeit des Stahls und der Legierung. Allerdings kann dieser negative Effekt durch eine Erhöhung des Chromgehalts im Stahl und in der Legierung abgeschwächt oder unterdrückt werden. Mit zunehmendem Nickelgehalt in magnetischem ferritischem austenitischem Edelstahl sinkt der kritische Kohlenstoffgehalt für interkristalline Korrosion, was bedeutet, dass die interkristalline Korrosionsempfindlichkeit des Stahls zunimmt. Was die Leistung von austenitischem Edelstahl bei der Widerstandsfähigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion betrifft, ist die Wirkung von Nickel nicht signifikant. Darüber hinaus verbessert Nickel auch die Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl. Dies liegt hauptsächlich daran, dass Nickel die Zusammensetzung, Struktur und Leistung des Chromoxidfilms verbessert, und je höher der Nickelgehalt ist, desto schädlicher ist es. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die 1 Million niedrigschmelzenden Nickelsulfide an den Korngrenzen im Stahl die Ursache sind.