鎳是優(yōu)秀的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是構(gòu)成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要取得純奧氏體組織,含鎳量要到達24%;而只要含鎳27%時才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改動。所以鎳不能單獨構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時存在于不銹鋼中時,含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。
基于上面的狀況可知,鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用,在于它使高鉻鋼的組織發(fā)作變化,從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能取得某些改善。
鉻鎳奧氏體鋼衛(wèi)生級彎頭的優(yōu)點固然很多,但近幾十年因由于鎳基耐熱合金與含鎳20%以下的熱強鋼的大量開展與應(yīng)用,以及衛(wèi)生級彎頭化學工業(yè)日益開展對不銹鋼的需求量越來越大,而鎳的礦藏量較少且又集中散布在少數(shù)地域,因而在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。
所以在不銹鋼與許多其他合金范疇(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強鋼等)中,特別是鎳 的資源比擬缺乏的國度,普遍地展開了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學研討與消費理論,在這方面研討和應(yīng)用比擬多的是以錳和氮來替代不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。
錳關(guān)于奧氏體衛(wèi)生級彎頭的作用與鎳類似。但說得確切一些,錳的作用不在于構(gòu)成奧氏體衛(wèi)生級彎頭,而是在于它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性,抑止奧氏體的合成,使高溫下構(gòu)成的奧氏體得以堅持到常溫。在進步鋼的耐腐蝕性能方面,錳的作用不大,如鋼中的 含錳量從0到10.4%變化,也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發(fā)作明顯的改動。
這是由于錳對進步鐵基固溶體的電極電位的作用不大,構(gòu)成的氧化膜的防護作用也很低,所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等),但它們不能作為不銹鋼運用。
錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一,即2%的氮在鋼衛(wèi)生級彎頭中的作用也是穩(wěn)定奧氏體,并且作用的水平比鎳還要大。例如,欲使含18%鉻的鋼在常溫下取得奧氏體組織,以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼衛(wèi)生級彎頭,目前已在工業(yè)中取得應(yīng)用,有的已勝利地替代了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。