Algteadmised niklist ja roostevabast terasest

Algteadmised niklist ja roostevabast terasest

Nikli põhifunktsioon roostevabas terases on see, et see muudab terase kristallstruktuuri. Üks peamisi põhjuseid nikli lisamiseks roostevabale terasele on austeniidi kristallstruktuuri moodustumine, mis parandab roostevaba terase omadusi, nagu plastilisus, keevitatavus ja sitkus. Seetõttu nimetatakse niklit austeniiti moodustavaks elemendiks. Tavalise süsinikterase kristallstruktuuri nimetatakse ferriidiks, mis kujutab endast kehakeskset kuupstruktuuri (BCC). Nikli lisamine soodustab kristallstruktuuri muutumist kehakeskse kuubiku (BCC) struktuurist näokeskse kuupstruktuuri (FCC) struktuuriks, mida nimetatakse austeniidiks. Kuid nikkel pole selle omadusega ainus element. Tavalised austeniiti moodustavad elemendid on nikkel, süsinik, lämmastik, mangaan ja vask. Nende elementide suhteline tähtsus austeniidi moodustumisel on roostevaba terase kristallstruktuuri ennustamisel väga oluline. Praegu on austeniiti moodustavate elementide suhtelise tähtsuse väljendamiseks välja töötatud palju valemeid, millest kuulsaim on järgmine valem:

Austeniidi moodustumise võime =Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%

Sellest võrrandist on näha, et süsinik on tugev austeniiti moodustav element, mille võime moodustada austeniiti on 30 korda suurem kui niklist. Siiski ei saa seda lisada korrosioonikindlale roostevabale terasele, kuna see võib pärast keevitamist põhjustada sensibiliseerivat korrosiooni ja sellele järgnevaid teradevahelise korrosiooniprobleeme. Lämmastikuelemendi võime moodustada austeniiti on samuti 30 korda suurem nikli omast, kuid see on gaas. Poorsusprobleemi vältimiseks võib piiratud koguses lämmastikku lisada ainult roostevabale terasele. Mangaani ja vase lisamine võib vähendada tulekindlate materjalide kasutusiga ja vähendada keevitusprobleeme terase valmistamise protsessis.

Nikli võrrandist on näha, et mangaani lisamine ei ole austeniidi moodustamisel kuigi efektiivne, kuid mangaani lisamine võib lahustada rohkem lämmastikku roostevabasse terasesse, mis on väga tugev austeniiti moodustav element. 200-seeria roostevaba terase puhul piisab mangaanist ja lämmastikust nikli asendamiseks, et moodustada 100% austeniitne struktuur. Mida väiksem on nikli sisaldus, seda suurem on mangaani ja lämmastiku lisamine. Näiteks tüüp 201 roostevaba teras sisaldab ainult 4,5% niklit ja 0,25% lämmastikku. Vastavalt nikli võrrandile on nende lämmastiku võime moodustada austeniiti võrdne 7,5% nikliga, seega võib see moodustada ka 100% austeniidi struktuuri. See on ka 200-seeria roostevaba terase moodustamise põhimõte. Mõne 200-seeria roostevaba terase puhul, mis ei vasta standarditele, kuna ei suudeta lisada piisavas koguses mangaani ja lämmastikku, et moodustada 100% austeniitset struktuuri, on lisatud kroomi kogust kunstlikult vähendatud, mis paratamatult toob kaasa roostevaba terase korrosioonikindluse vähenemine.

Roostevabas terases toimivad samaaegselt kaks vastandlikku jõudu: ferriiti moodustavad elemendid moodustavad pidevalt ferriiti ja austeniiti moodustavad elemendid austeniiti. Lõplik kristallstruktuur sõltub kahte tüüpi lisatud elementide suhtelisest kogusest. Kroom on ferriiti moodustav element, seega on kroomi ja austeniiti moodustavate elementide vahel roostevabast terasest kristallstruktuuri moodustamisel konkurentsisuhe.

www.superbheater.com