Výhoda niklu
Feb 01, 2021
Nickel Advantage nie je obmedzený na atribúty, ktoré prináša do rôznych materiálov a procesov.
Existujú environmentálne a sociálno-ekonomické rozmery, ktoré presahujú technické dôvody používania alebo zvažovania použitia materiálu obsahujúceho nikel alebo nikel.
Nikel je investícia, ktorá umožňuje mnoho nových a vznikajúcich produktov a procesov, ktoré sú dôležité pre zvýšenie environmentálnej účinnosti. Nikel robí mnoho ďalších existujúcich produktov a procesov energeticky efektívnejšie, trvanlivé a tvrdé.
Hodnota niklu zabezpečuje, že sa používa efektívne a extenzívne recyklovaný, zatiaľ čo vlastnosti materiálov obsahujúcich nikel plne podporujú ekologickú účinnosť. Významne prispieva k udržateľnosti a počas svojho životného cyklu ho zodpovedne riadi hodnotový reťazec niklu, počnúc samotným primárnym niklovým priemyslom.
Výroba, používanie a recyklácia niklu je hospodárskou činnosťou s pridanou hodnotou, ktorá podporuje spoločenstvá a vlády. Niklový priemysel prijíma svoju zodpovednosť voči pracovníkom, komunitám, akcionárom a životnému prostrediu.
Prehľad nehrdzavejúcej ocele obsahujúcej nikel
Nerezová oceľ nie je jediný materiál; existuje päť rodín, z ktorých každá pozostáva z mnohých stupňov. Nikel je dôležitým legujúcim doplnkom v takmer dvoch tretinách nehrdzavejúcej ocele vyrábanej dnes.
Chróm je kľúčovým legujúcim prvkom, ktorý robí nerezové ocele "nerezovými". Viac ako 10,5 percenta je potrebné pridať do ocele, aby sa mohol vytvoriť ochranný oxidový film, ktorý poskytuje odolnosť proti korózii a jasný, strieborný vzhľad. Vo všeobecnosti platí, že čím väčšie je množstvo pridaného chrómu, tým vyššia je odolnosť proti korózii. Ten objav bol objavený pred viac ako storočím. Niektoré z prvých nerezových ocelí tiež obsahovali nikel, čo viedlo k zlepšeniu vlastností, a triedy obsahujúce nikel sa odvtedy používajú. V súčasnosti, aj keď nikel možno považovať za relatívne vysokonáhodný legujúci prírastok, približne dve tretiny tonáže nehrdzavejúcej ocele vyrábanej každý rok obsahujú nikel. Aká je úloha niklu a prečo sa používa tak extenzívne?
Hlavnou funkciou niklu je stabilizovať austenitickú štruktúru ocele pri izbovej teplote a pod ňou. Táto austenitická štruktúra (t. j. kubický kryštál so stredom tváre) je obzvlášť tvrdá a tvárová. Tieto a ďalšie vlastnosti sú zodpovedné za všestrannosť rôznych stupňov nehrdzavejúcej ocele. Hliník, meď a samotný nikel sú dobrými príkladmi kovov s austenitickými štruktúrami.
Minimálne množstvo niklu, ktoré môže stabilizovať austenitickú štruktúru pri izbovej teplote, je okolo 8 percent, čo je dôvod, prečo je to percento prítomné v najpoužívanejšej triede nehrdzavejúcej ocele, a to typ 304. Typ 304 obsahuje 18 percent chrómu a 8 percent niklu a často sa označuje ako 18/8. Toto zloženie bolo jedným z prvých, ktoré sa vyvinuli v histórii nerezovej ocele na začiatku dvadsiateho storočia. Používal sa pre chemické závody a obloženie ikonickej budovy Chrysler v New Yorku, ktorá bola dokončená v roku 1929.
Mangán bol prvýkrát použitý ako doplnok k nehrdzavejúcej oceli v roku 1930. Séria 200-niklu, austenitických tried bola vyvinutá ďalej v roku 1950, kedy nikel bol nedostatok. Nedávne zlepšenia postupov tavenia umožnili kontrolované pridávanie zvýšeného množstva dusíka, silného austenitového činidla. Aj keď by to mohlo naznačovať, že všetok nikel môže byť nahradený štruktúrou, ktorá zostáva austenitická, nie je to však také jednoduché; všetky austenitické triedy s vysokým obsahom mangánu, ktoré sú dnes komerčne dostupné, majú stále zámerné pridávanie niklu. Mnohé z nich majú tiež znížený obsah chrómu, aby sa zachovala austenitická štruktúra. Tento prístup však znižuje odolnosť týchto zliatin voči korózii v porovnaní so štandardnými 300-sériami niklu.
Keďže celkový obsah austenitu sa znižuje, štruktúra nehrdzavejúcej ocele sa mení zo 100% austenitu na zmes austenitu a feritu (kubický kryštál v strede tela); jedná sa o duplexné nerezové ocele. Nikel naďalej stabilizuje štruktúru austenitovej fázy. Všetky komerčne dôležité duplexné triedy, dokonca aj "štíhle duplexy", obsahujú 1 percento alebo viac niklu ako zámerný prírastok. Väčšina duplexných nehrdzavejúcich ocelí má vyšší obsah chrómu ako štandardné austenitické triedy; ak je priemerná hladina chrómu vyššia, tým väčší musí byť minimálny obsah niklu. Je to podobné ako v prípade série 200.
Dvojfázová štruktúra duplexných stupňov ich robí vo svojej podstate silnejšími ako bežné austenitické stupne. Ich mierne vyšší obsah chrómu im tiež poskytuje mierne lepšiu odolnosť voči korózii v porovnaní so štandardnými stupňami. Aj keď existujú aj iné charakteristiky, ktoré je potrebné vziať do úvahy, duplexné triedy našli niektoré cenné špecializované aplikácie.
Ďalšie zníženie obsahu niklu - dokonca aj na nulu - prináša triedy bez austenitu. Tieto majú úplne feritickú štruktúru. Železo a mierne ocele majú tiež feritickú štruktúru pri okolitých teplotách.
Nie všetky feritové triedy sú úplne bez niklu. Je známe, že nikel znižuje teplotu prechodu z kanála na krehký (DBTT), t. j. teplotu, pod ktorou sa zliatina stáva krehkou. DBTT je tiež funkciou iných faktorov, ako je veľkosť zrna a iné legujúce doplnky. Napriek tomu niektoré vysoko legované super-feritické triedy obsahujú zámerné pridanie niklu na zlepšenie DBTT, najmä zvarov.
Na rozdiel od austenitických stupňov môžu byť martenzitické stupne tvrdené tepelným ošetrením. Niektoré však obsahujú nikel, ktorý nielen zlepšuje húževnatosť, ale tiež umožňuje, aby oceľ mala vyšší obsah chrómu, čo zase poskytuje zvýšenú odolnosť proti korózii. Kalenie tepelného spracovania zahŕňa zahrievanie na určitú teplotu a potom ochladzovanie materiálu, po ktorom nasleduje popúšťanie.
Nakoniec, stupne kalenia zrážok (PH) môžu tiež vyvinúť vysokú pevnosť tepelným ošetrením. Existujú rôzne rodiny PH tried, ale všetky sú obsahujúce nikel. Na rozdiel od martenzitickej rodiny tepelné spracovanie nezahŕňa krok kalenia.