Nikkelfordelen
Feb 01, 2021
Nickel Advantage er ikke begrenset til egenskapene det bringer til forskjellige materialer og prosesser.
Det er de miljømessige og sosioøkonomiske dimensjonene som går utover de tekniske årsakene til å bruke eller vurdere å bruke nikkel eller nikkelholdig materiale.
Nikkel er en investering som gjør det mulig for mange nye og fremvoksende produkter og prosesser som er viktige for å øke miljøeffektiviteten. Nikkel gjør mange andre eksisterende produkter og prosesser mer energieffektive, holdbare og tøffe.
Verdien av nikkel sikrer at den brukes effektivt og omfattende resirkulert, mens egenskapene til nikkelholdige materialer støtter økoeffektiviteten fullt ut. Det gir betydelige bidrag til bærekraft og styres ansvarlig gjennom livssyklusen av nikkelverdikjeden, og starter med den primære nikkelindustrien selv.
Produksjon, bruk og resirkulering av nikkel er en verdiskapende økonomisk aktivitet som støtter lokalsamfunn og regjeringer. Nikkelindustrien omfavner sitt ansvar overfor arbeidstakere, lokalsamfunn, aksjonærer og miljø.
Oversikt over nikkelholdige rustfritt stål
Rustfritt stål er ikke ett enkelt materiale; det er fem familier, som hver består av mange karakterer. Nikkel er et viktig legeringstillegg i nesten to tredjedeler av rustfritt stål produsert i dag.
Krom er nøkkellegeringselementet som gjør rustfritt stål "rustfritt". Mer enn 10,5 prosent må legges til stål for å tillate beskyttende oksid film å danne som gir sin korrosjonsbestandighet og lyse, sølvaktig utseende. Generelt, jo større mengden krom lagt, jo høyere korrosjonsbestandighet. Oppdagelsen ble gjort for litt over et århundre siden. Noen av de tidlige rustfritt stålene inneholdt også nikkel, noe som resulterte i forbedrede egenskaper, og nikkelholdige karakterer har vært i bruk siden den gang. I dag, selv om nikkel kan bli sett på som en relativt høy kostnad legering tillegg, rundt to tredjedeler av tonnasje av rustfritt stål produsert hvert år inneholder nikkel. Hva er rollen som nikkel og hvorfor brukes den så mye?
Den primære funksjonen til nikkel er å stabilisere den austenittiske strukturen av stålet ved romtemperatur og under. Denne austenittiske (det vil ha ansikts-sentrert kubikkkrystall) strukturen er spesielt tøff og duktil. De, og andre egenskaper, er ansvarlige for allsidigheten til de ulike karakterene i rustfritt stål. Aluminium, kobber og nikkel i seg selv er gode eksempler på metaller med austenittiske strukturer.
Den minste mengden nikkel som kan stabilisere den austenittiske strukturen ved romtemperatur er rundt 8 prosent, og derfor er det prosentandelen som finnes i den mest brukte karakteren av rustfritt stål, nemlig Type 304. Type 304 inneholder 18 prosent krom og 8 prosent nikkel og blir ofte referert til som 18/8. Denne sammensetningen var en av de første som ble utviklet i historien om rustfritt stål, tidlig på 1900-tallet. Den ble brukt til kjemiske anlegg og til å kledd den ikoniske Chrysler-bygningen i New York City, som ble ferdigstilt i 1929.
Mangan ble først brukt som et tillegg til rustfritt stål på 1930-tallet. 200-serien med lav-nikkel, austenittiske karakterer ble utviklet videre i løpet av 1950-tallet, da nikkel var knappe. Nyere forbedringer i smeltepraksis har tillatt kontrollert tillegg av økte mengder nitrogen, et potent austenittdannende middel. Selv om dette kan tyde på at all nikkel kan erstattes med strukturen som forblir austenittisk, men det er ikke så enkelt som det; alle de høymangan austenitiske karakterer kommersielt tilgjengelig i dag har fortsatt en bevisst tillegg av nikkel. Mange har også et redusert krominnhold for å opprettholde den austenittiske strukturen. Denne tilnærmingen reduserer imidlertid korrosjonsbestandigheten til disse legeringene sammenlignet med standard nikkelkvaliteter i 300-serien.
Etter hvert som det totale innholdet av austenitt-formere reduseres, endres strukturen i rustfritt stål fra 100 prosent austenitt til en blanding av austenitt og ferrite (kroppssentralisert kubikkkrystall); dette er dupleks rustfritt stål. Nikkelen fortsetter å stabilisere strukturen i den strenge fasen. Alle de kommersielt viktige duplekskarakterene, selv de "magre dupleksene", inneholder 1 prosent eller mer nikkel som et bevisst tillegg. De fleste dupleks rustfritt stål har et høyere krominnhold enn standard austenittiske karakterer; jo større gjennomsnittlig kromnivå, desto større må minimum nikkelinnholdet være. Dette ligner på saken for 200-serien.
Tofasestrukturen til duplekskarakterene gjør dem iboende sterkere enn vanlige austenittiske karakterer. Deres litt høyere krominnhold gir dem også litt bedre korrosjonsbestandighet sammenlignet med standardkarakterer. Mens det er andre egenskaper å ta hensyn til, har duplekskarakterene funnet noen verdifulle nisjeapplikasjoner.
Å redusere nikkelinnholdet ytterligere - selv til null - gir karakterer uten austenitt i det hele tatt. Disse har en helt ferritisk struktur. Jern og mildt stål har også en ferritisk struktur ved omgivelsestemperaturer.
Ikke alle ferritiske karakterer er helt nikkelfrie. Nikkel er kjent for å senke duktil-til-sprø overgangstemperatur (DBTT), det vil si temperaturen under hvilken legeringen blir sprø. DBTT er også en funksjon av andre faktorer, for eksempel kornstørrelse og andre legeringstillegg. Likevel inneholder noen av de svært legerte superfer ferritiske karakterene et tilsiktet tillegg av nikkel for å forbedre DBTT, spesielt av sveiser.
I motsetning til de strenge karakterene kan de martensitiske karakterene herdes ved varmebehandling. Noen inneholder imidlertid nikkel, noe som ikke bare forbedrer seighet, men gjør det også mulig for stålet å ha et høyere krominnhold, noe som igjen gir økt korrosjonsbestandighet. Herding varmebehandling innebærer oppvarming til en viss temperatur og deretter slukke materialet, etterfulgt av en tempering operasjon.
Til slutt kan nedbørsherdingsgradene (PH) også utvikle høy styrke gjennom varmebehandling. Det finnes ulike familier av PH karakterer, men alle er nikkelholdige. I motsetning til den martensitiske familien innebærer varmebehandlingen ikke et slukkende trinn.