Jesu li legure nikla smatraju se nehrđajućim čelikom

U polju industrijskih materijala, "nikla legura" i "nehrđajući čelik" često se spominju u suprotnosti, a čak je i zabluda da su njih dvoje ista. Ova zbrka proizlazi ne samo iz sličnosti u njihovim imenima, već također odražava zabludu o klasifikacijskom sustavu za metalne materijale.

Matrični elementi određuju svojstva materijala

Nikalne legure su kompozitni metalni sustavi sastavljeni od nikla kao matričnog elementa, s dodanim legirajućim elementima poput kroma, molibdena i bakra. Njihova je temeljna karakteristika da sadržaj nikla obično prelazi 50%. Nikalska elektronička struktura daje materijal s prilagodljivošću ekstremnim okruženjima, uključujući visoku temperaturu - i otpornost na koroziju. Istraživanje i razvoj ove vrste materijala započelo je početkom 20. stoljeća, a postupno se razvijao u obitelj materijala koji pokrivaju polja poput zrakoplovstva, energije i kemijskog inženjerstva.

Nehrđajući čelik je u osnovi "kiselina - otporan nehrđajući čelik", a odnosi se na leguru koja se temelji na željenu - stabilnu u zraku i blago korozivnom mediju. Njegovi kriteriji za identifikaciju zahtijevaju sadržaj kroma od najmanje 10,5%, a on postiže otpornost na hrđe formiranjem gustih zaštitnih kromovih oksidnih filma. Na temelju razlika u metalografskoj strukturi, nehrđajući čelik može se podijeliti u austenitne, feritne i martenzitske tipove, tvoreći sveobuhvatni sustav koji pokriva civilnu i industrijsku primjenu. Bitna razlika između njih je ta što su legure nikla nikl - dominantni sustavi legura, čija je performansa vrlo ovisna o matrici nikla. Nehrđajući čelik, s druge strane, je željezo - utemeljen na legurama s kromom kao elementom jezgre, a njegova hrđa - svojstva su prvenstveno određena kromom. Iako neki od nehrđajućih čelika sadrže nikal, sadržaj nikla obično ne prelazi 30%, daleko ispod praga nikla u legurama nikla.

 

Sastav

Kompozicijska logika legura nikla

Legure nikla koriste visoki udio nikla (50%-75%) za formiranje kostura materijala, dopunjenih elementima kao što su kromim (10%-30%) i molibden (5%-15%) kako bi formirao faze jačanja. Ovaj kompozicijski dizajn daje tri ključna svojstva materijalu:

Otpornost na koroziju: Visoki sadržaj nikla inhibira klorid - izazvano korozijom pitting, dok molibden povećava otpornost na koroziju pukotine.

Visoki - temperaturni otpor: Nikel -ovo talište (1453 stupanj) i visoka - Temperaturna stabilnost podržavaju primjenu materijala u okruženjima iznad 1000 stupnjeva.

Izradivost: pomoću tretmana jačanja i starenja čvrste otopine može se postići dinamička ravnoteža čvrstoće i žilavosti. Logika sastava od nehrđajućeg čelika

Nehrđajući čelik ima željeznu matricu (veću od ili jednaka 50%), pri čemu je kromiranje (10,5%-30%) tvori pasivni film, a nikl (0%-35%) koji djeluje kao austenitni stabilizator za regulaciju mikrostrukture. Ova kompozicijska kombinacija daje:

Ekonomična: željezna matrica smanjuje troškove materijala za preko 60% u odnosu na legure nikla;

Formabilnost: Austenitna struktura daje izvrsnu duboku - crtanje i zavarivost;

Rezistencija na koroziju: krom tvori stabilan zaštitni sloj u oksidirajućim medijima, dok nikl povećava otpornost na koroziju u smanjenju medija.

 

Karakteristike performansi

Otpor korozije

Legure nikla djeluju izuzetno dobro u vrlo korozivnim medijima, poput onih koji sadrže kloridne ione i sulfide. Njihova otpornost na koroziju proizlazi iz stabilizacije pasivnog filma nikla i sinergističkih jačanja učinaka elemenata poput molibdena i bakra. Suprotno tome, otpornost na koroziju od nehrđajućeg čelika visoko ovisi o oksidnom filmu formiranom kromom, što ga čini osjetljivim na lokaliziranu koroziju u jakim kiselim ili alkalnim okruženjima ili na visokim temperaturama.

Visok - temperaturni otpor

Nikal - legure na temelju značajno nadmašuju nehrđajući čelik u održavanju čvrstoće na visokim temperaturama. Nikalska kristalna struktura održava snažnu atomsku vezu pri visokim temperaturama. U kombinaciji sa zaštitnim slojem glinice kobalta, aluminija i drugih elemenata, održava strukturnu stabilnost iznad 1000 stupnjeva. Nehrđajući čelik, s druge strane, doživljava razgradnju snage i ubrzanu oksidaciju iznad 600 stupnjeva.

Ekonomija

Razlike u troškovima ograničavaju scenarije primjene. Zbog visokog sadržaja nikla i složene obrade, legure nikla su otprilike tri do pet puta skuplje od nehrđajućeg čelika. Ova razlika u troškovima rezultira da se legure nikla prvenstveno koriste u visokoj - vrijednosti - dodanim sektorima poput petrokemikala i zrakoplovstva, dok nehrđajući čelik, s troškovima - učinkovitosti, dominira civilnom tržištu u izgradnji, i drugim primjenama.

 

Logika aplikacije

Specifične primjene legura nikla

Aplikacije Nickel Alloys usredotočene su na potrebu prilagodljivosti ekstremnim okruženjima:

U energetskom sektoru moraju izdržati kombinirane učinke visokih temperatura, visokih pritisaka i korozivnih medija;

U zrakoplovstvu moraju ispuniti dvostruka ograničenja visoke - čvrstoće puzanja temperature i lagana;

U biomedicinskom polju moraju uravnotežiti funkcionalnost memorije oblika s biokompatibilnošću. Dominacija od nehrđajućeg čelika

Aplikacije od nehrđajućeg čelika usredotočene su na uravnoteženje troškova - Učinkovitost i svestranost:

U arhitektonskom ukrasu, vremenski otpor i troškovi obrade moraju biti uravnoteženi;

U preradi hrane moraju biti ispunjeni zahtjevi za higijenskim standardima i postupkom lijevanja;

U automobilskoj proizvodnji, laganom i sigurnosti sudara moraju biti uravnoteženi.

 

Odnos između legura nikla i nehrđajućeg čelika u osnovi je diferencirani odgovor znanosti o materijalima na granice ljudske aktivnosti. Dok od nehrđajućeg čelika, sa svojim ekonomskim prednostima, podupire temelj moderne industrije, legure nikla, njihovom prilagodljivošću ekstremnim okruženjima, proširuju granice ljudskog istraživanja. Od dubokih - morskih naftnih polja do međuzvjezdanog prostora, od mikroskopskih uređaja do makroskopskog inženjerstva, evolucija metalnih materijala pokazuje dva - interakcija između tehnološke inovacije i potražnje -.