Rolul nichelului în oțel inoxidabil este jucat doar după ce acesta este combinat cu cromul.
1. Nichelul ca element de aliere în oțel inoxidabil
Nichelul este un material excelent rezistent la coroziune și un element critic de aliere în oțel aliat. Ca element care formează austenită în oțel, nichelul trebuie să atingă un conținut de 24% pentru a obține o structură pur austenitică în oțel cu nichel cu conținut scăzut de carbon. Abia atunci când conținutul de nichel atinge 27%, rezistența oțelului la coroziune în anumite medii se modifică semnificativ. Prin urmare, nichelul singur nu poate constitui oțel inoxidabil. Cu toate acestea, atunci când nichelul și cromul coexistă în oțel inoxidabil, oțelul inoxidabil care conține nichel prezintă multe proprietăți valoroase.
Din aceasta, este clar că rolul nichelului ca element de aliere în oțel inoxidabil este de a modifica structura oțelului cu conținut ridicat de crom, sporind astfel rezistența la coroziune și procesabilitatea oțelului inoxidabil.
2. Mangan și azot ca înlocuitori pentru nichel în oțelul inoxidabil crom-nichel
Deși oțelul austenitic crom-nichel are multe avantaje, în ultimele decenii s-a înregistrat o dezvoltare și aplicare pe scară largă a aliajelor rezistente la căldură pe bază de nichel și a oțelurilor termorezistente care conțin mai puțin de 20% nichel. În plus, dezvoltarea în creștere a industriei chimice a crescut cererea de oțel inoxidabil. Cu toate acestea, rezervele minerale ale nichelului sunt limitate și concentrate în câteva regiuni, ceea ce duce la un dezechilibru global între cerere și ofertă. În consecință, știința conservării nichelului și a înlocuirii acestuia cu alte elemente a devenit un punct central al cercetării și producției, în special în țările cu resurse limitate de nichel. În acest context, manganul și azotul sunt folosite pentru a înlocui nichelul în oțel inoxidabil și oțel rezistent la căldură.
3. Manganul are un efect similar asupra austenitei cu nichelul
dar cu unele distincţii. Mai exact, manganul nu formează austenită; în schimb, reduce viteza critică de călire a oțelului, crește stabilitatea austenitei în timpul răcirii, inhibă descompunerea austenitei și ajută la menținerea structurii austenitice la temperatura camerei. Manganul are un efect minim asupra creșterii rezistenței la coroziune a oțelului. De exemplu, creșterea conținutului de mangan din oțel de la 0 la 10,4% nu schimbă în mod semnificativ rezistența la coroziune în aer sau în medii acide. Acest lucru se datorează faptului că manganul are un impact neglijabil asupra creșterii potențialului electrodului soluțiilor solide pe bază de fier, iar efectul protector al filmului de oxid format este, de asemenea, destul de scăzut. În consecință, deși în industrie există oțeluri austenitice aliate cu mangan (cum ar fi 40Mn18Cr4, 50Mn18Cr4WN, oțel ZGMn13 etc.), acestea nu sunt utilizate ca oțel inoxidabil.
Rolul manganului în stabilizarea austenitei din oțel este de aproximativ jumătate din cel al nichelului. În comparație, 2% azot poate stabiliza și austenita în oțel, iar efectul său este chiar mai mare decât cel al nichelului. De exemplu, pentru a obține o structură austenitică la temperatura camerei în oțel care conține 18% crom, oțelul inoxidabil cu conținut scăzut de nichel cu mangan și azot înlocuind nichel, precum și oțelul inoxidabil crom-mangan-azot cu nichel, sunt acum utilizați în industrie. . În unele cazuri, aceste alternative au înlocuit cu succes clasicul oțel inoxidabil crom-nichel 18-8.
