Vai niķeļa sakausējumi tiek uzskatīti par nerūsējošo tēraudu
Rūpniecisko materiālu laukā "niķeļa sakausējums" un "nerūsējošais tērauds" bieži tiek minēts pretstatīšanā, un ir pat nepareizs uzskats, ka abi ir vienādi. Šī neskaidrība izriet ne tikai no to vārdu līdzības, bet arī atspoguļo nepareizu priekšstatu par metāla materiālu klasifikācijas sistēmu.
Matricas elementi nosaka materiāla īpašības
Niķeļa sakausējumi ir saliktas metāla sistēmas, kas sastāv no niķeļa kā matricas elementa, pievienojot leģējošus elementus, piemēram, hromu, molibdēnu un varu. Viņu pamatīpašība ir tāda, ka niķeļa saturs parasti pārsniedz 50%. Niķeļa elektroniskā struktūra materiālu piešķir ar pielāgojamību ekstrēmai videi, ieskaitot augstu - temperatūru un korozijas pretestību. Šāda veida materiālu izpēte un attīstība sākās 20. gadsimta sākumā, un tas pakāpeniski ir pārtapis par tādu materiālu saimi, kas aptver tādas jomas kā aviācija, enerģija un ķīmiskā inženierija.
Nerūsējošais tērauds būtībā ir "skābe - izturīgs nerūsējošais tērauds", atsaucoties uz dzelzs - balstītu sakausējumu, kas ir stabils gaisā un viegli kodīgs barotne. Tās identifikācijas kritērijiem ir nepieciešams hroma saturs vismaz 10,5%, un tas sasniedz rūsas rezistenci, veidojot blīvu aizsargājošu hroma oksīda plēvi. Balstoties uz metalogrāfiskās struktūras atšķirībām, nerūsējošo tēraudu var sadalīt austenītiskos, ferītiskos un martensitiskos tipos, veidojot visaptverošu sistēmu, kas aptver gan civilo, gan rūpniecisko pielietojumu. Būtiskā atšķirība starp abiem ir tā, ka niķeļa sakausējumi ir niķelis - dominējošās sakausējumu sistēmas, kuru veiktspēja ir ļoti atkarīga no niķeļa matricas. No otras puses, nerūsējošais tērauds ir dzelzs - balstīta sakausējuma sistēma ar hromu kā galveno elementu, un tā rūsa - izturīgas īpašības galvenokārt nosaka hroms. Lai arī daži nerūsējošie tēraudi satur niķeli, niķeļa saturs parasti nepārsniedz 30%, kas ir tālu zem niķeļa sakausējumu niķeļa sliekšņa.
Sastāvs
Niķeļa sakausējumu kompozīcijas loģika
Niķeļa sakausējumi izmanto lielu niķeļa daļu (50%-75%), lai veidotu materiāla skeletu, ko papildina tādi elementi kā hroms (10%-30%) un molibdēns (5%-15%), lai veidotu fāžu stiprināšanu. Šis kompozīcijas dizains materiālam piešķir trīs galvenās īpašības:
Korozijas pretestība: augsts niķeļa saturs kavē hlorīdu - izraisītu koroziju, bet molibdēna pastiprina izturību pret plaisu koroziju.
Augsta - temperatūras pretestība: niķeļa kausēšanas punkts (1453 grāds) un augsta - temperatūras stabilitāte atbalsta materiāla pielietojumu vidē virs 1000 grādu.
Darbojamība: Izmantojot cietu šķīdumu stiprināšanu un novecošanos, var sasniegt dinamisku spēka un izturības līdzsvaru. Nerūsējošā tērauda kompozīcijas loģika
Nerūsējošajam tēraudam ir dzelzs matrica (lielāka vai vienāda ar 50%), hroma (10,5%-30%) veido pasīvo plēvi, un niķelis (0%-35%) darbojas kā austenīta stabilizators, lai regulētu mikrostruktūru. Šī kompozīcijas kombinācija dod:
Ekonomiska: dzelzs matrica samazina materiālo izmaksas par vairāk nekā 60%, salīdzinot ar niķeļa sakausējumiem;
Formējamība: austenīta struktūra piešķir izcilu dziļo - zīmēšanu un metināmību;
Korozijas izturība: hroms veido stabilu aizsargājošu slāni oksidējošā vidē, savukārt niķelis pastiprina korozijas rezistenci barotnes samazināšanā.
Veiktspējas īpašības
Izturība pret koroziju
Niķeļa sakausējumi ārkārtīgi labi darbojas ļoti korozīvos barotnēs, piemēram, tādos, kas satur hlorīdu jonus un sulfīdus. Viņu izturība pret koroziju izriet no niķeļa pasīvās plēves stabilizācijas un tādu elementu kā molibdēna un vara sinerģiskā stiprināšanas iedarbība. Turpretī nerūsējošā tērauda izturība pret koroziju ir ļoti atkarīga no hroma veidotās oksīda plēves, padarot to jutīgu pret lokalizētu koroziju spēcīgā skābā vai sārmainā vidē vai augstā temperatūrā.
Augsta - temperatūras pretestība
Niķeļa - bāzes sakausējumi ievērojami pārspēj nerūsējošo tēraudu, lai saglabātu izturību augstā temperatūrā. Niķeļa kristāla struktūra uztur spēcīgu atomu saistību augstā temperatūrā. Apvienojumā ar kobalta, alumīnija un citu elementu aizsargājošo alumīnija oksīda slāni tas saglabā strukturālo stabilitāti virs 1000 grādu. No otras puses, nerūsējošais tērauds piedzīvo stiprības sadalīšanos un paātrinātu oksidāciju virs 600 grādiem.
Ekonomija
Izmaksu atšķirības ierobežo lietojumprogrammu scenārijus. Sakarā ar augstu niķeļa saturu un sarežģīto apstrādi, niķeļa sakausējumi ir aptuveni trīs līdz piecas reizes dārgāki nekā nerūsējošais tērauds. Šīs izmaksu atšķirības rezultātā niķeļa sakausējumi galvenokārt tiek izmantoti augstā - vērtībā - pievienoja tādas sektorus kā naftas ķīmijas un aviācijas un kosmosa, savukārt nerūsējošais tērauds, ar izmaksām - efektivitāte, dominē civilā tirgū būvniecībā, sadzīves tehnikos un citos lietojumprogrammās.
Lietojumprogrammu loģika
Īpašas niķeļa sakausējumu pielietojumi
Niķeļa sakausējumu lietojumprogrammas koncentrējas uz nepieciešamību pēc pielāgošanās ekstrēmai videi:
Enerģijas nozarē viņiem ir jāiztur augstas temperatūras, augsta spiediena un korozīvas barotnes kombinētā iedarbība;
Aviācijas un kosmosa laikā viņiem jāatbilst divkāršajiem ierobežojumiem - augstiem - temperatūras šļūdes stipruma un vieglajiem;
Biomedicīnas laukā tiem jāsabalansē atmiņas funkcionalitāte ar bioloģisko savietojamību. Nerūsējošā tērauda dominance
Nerūsējošā tērauda lietojumprogrammas koncentrējas uz izmaksu līdzsvarošanu - Efektivitāte un daudzpusība:
Arhitektūras dekorācijā laika apstākļu izturība un apstrādes izmaksas jābūt līdzsvarotām;
Pārtikas pārstrādē ir jāizpilda higiēnas standarti un veidošanas procesa prasības;
Automobiļu ražošanā vieglai un sadursmju drošībai jābūt līdzsvarotai.
Saistība starp niķeļa sakausējumiem un nerūsējošo tēraudu būtībā ir materiālu zinātnes diferencēta reakcija uz cilvēka darbības robežām. Kamēr nerūsējošais tērauds ar ekonomiskajām priekšrocībām ir mūsdienu rūpniecības pamatā, niķeļa sakausējumi, pielāgojoties ekstrēmai videi, paplašina cilvēku izpētes robežas. No dziļajiem - jūras eļļas laukiem līdz starpzvaigžņu telpai, sākot no mikroskopiskām ierīcēm un beidzot ar makroskopisko inženieriju, metāla materiālu attīstība demonstrē divus - mijiedarbību starp tehnoloģiskajiem jauninājumiem un pieprasījumu - virzītu attīstību.
