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镍在钢材中的作用



镍具有很好的可塑性、耐腐蚀性和磁性等性能,因此主要被用于钢铁、镍基合金、电镀及电池等领域,广泛用于飞机、雷达等各种军工制造业,民用机械制造业和电镀工业等。其中,由于镍具有较好的耐腐蚀,耐高温,防锈等性能,因此被广泛应用到不锈钢和合金钢等钢铁领域。以下,将详细解说镍在钢铁中的作用:

(一)、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 

(二)、镍:Ni不溶于碳化物而全部进入奥氏体,因此,它提高淬透性的作用得以充分发挥。在低铬白口铸铁中加入质量分数约2.5%的镍,可促使组织中得到硬而细的珠光体。当w(Ni)>4.5%可阻止珠光体形成。更高的镍量(w(Ni)>6.5%)可使奥氏体稳定,在低温或在铸态下发生马氏体转变。如镍硬白口铸铁在铸态条件下就可得到马氏体基体+M7C3共晶碳化物的组织。对于大截面高铬白口铸铁,添加w(Ni)=0.2%~1.5%能抑制珠光体形成,若Ni与Mo同时添加,抑制作用更明显。 

(三)、Ni扩大γ相区,形成无限固溶体,在α铁中的最大溶解度约10%。不形成碳化物 固溶强化及提高淬透性的作用中等。细化铁素体晶粒,在强度相同的条件下,提高钢的塑性和韧性,特别是低温韧性。为主要奥氏体形成元素并改善钢的耐蚀性能。与铬、钼等联合使用,提高钢的热强性和耐蚀性,为热强钢及奥氏体不锈耐酸钢的主要合金元素之一 。

(四)、钢中添加Ni的作用 
1、提高钢的强度,而不降低其塑性,改善钢的低温韧性。
2、降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性。
3、扩大奥氏体区,是奥氏体化的有效元素 。
4、本身具有一定耐蚀性,对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力  。

(五)、镍和是两种最常用的提高粉末冶金钢性能的合金元素 都可以通过固溶强化的方式提高钢的强度和硬度。钢中的镍或铜元素都可以使共析碳的浓度保持在较低水平,从而一方面可以避免在提高铁素体强度的过程中由于碳含量过高造成钢的脆化,另一方面还能够通过降低钢的临界转变温度提高淬透性,使钢在较慢的冷却速下也能形成高硬度、高强度的相如马氏体相,从而提高其硬度。由于镍在烧结条件下的扩散有限,因此对提高钢的硬度的作用比铜略低。但是镍对改善钢的延展率和冲击功有更好的效果,在的碳素钢中添加镍能够提高其韧性达四倍。北美金属粉末工业协会提供的标准数据表明在碳素钢中添加的镍或铜都可以提高其拉伸强度达。在热处理条件下,所有的钢的延展性和韧性相对较低。铜在提高强度方面效果甚微,同时能导致钢变脆,尤其是对预合金化的钼钢。然而镍却能大大的提高钢的强度和韧性使用镍可以得到最高的强度,只不过略微的降低钢的硬度,这是由于在钢的微观结构中存在软的富镍相造成的。这些富镍相的作用在国际粉末冶金工业界是有争论的。一些研究超细镍粉的学者最近的工作表明,镍粉的分布、尺寸以及导致的富镍相的组织结构对含镍的粉末冶金钢的物理性能参数的大小及均匀性有非常大的影响。  

(六)、富镍相趋向于和气孔联合在一起,这是由于镍粉粒子位于原始铁粉粒子表面以及镍的扩散速度慢造成的,添加电解镍粉的粉末冶金钢的富镍区比添加标准镍粉制成的样品大得多,同时它们的颜色显得更亮,说明其中的镍含量更高。 

(七)、Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素的加入会使奥氏体相区扩大,特别是Ni、Mn的影响更大。



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