鎳在奧氏體不銹鋼中的主要作用是形成并穩(wěn)定奧氏體以獲得完全的奧氏體組織,從而使鋼具有良好的強(qiáng)度與塑性、韌性的配合和一系列優(yōu)良的工藝性能。
鎳是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素,奧氏體不銹鋼中隨著鎳含量的增加,殘余鐵素體可以完全消除,并顯著降低。相形成的傾向(圖9.59)。鎳明顯降低M3點(diǎn),甚至可不出現(xiàn)γ→M相變。
鎳對奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的影響主要取決于鎳對奧氏體穩(wěn)定性的影響。在鋼中能發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的鎳含量范圍內(nèi),隨鎳含量的增加,由于馬氏體含量的減少,鋼的強(qiáng)度降低而塑性提高。
具有穩(wěn)定奧氏體組織的鉻鎳奧氏體不銹鋼具有非常優(yōu)良的韌性,包括極低溫韌性,因而可做低溫鋼使用。
對于具有穩(wěn)定奧氏體組織的鉻錳氮奧氏體不銹鋼,鎳的加入可以進(jìn)一步改善其低溫韌性,如圖9.60所示。
鎳可顯著降低奧氏體不銹鋼的冷加工硬化傾向。這主要是由于鎳增大了奧氏體的穩(wěn)定性,減少以至消除了冷加工過程中的馬氏體轉(zhuǎn)變,而鎳對奧氏體本身的冷加工硬化作用不明顯。
鎳提高奧氏體不銹鋼的鈍化傾向和熱力學(xué)穩(wěn)定性,因而提高合金的耐均勻腐蝕性能和耐氧化性介質(zhì)的性能;隨著鎳含量的增加,耐還原性介質(zhì)的性能進(jìn)一步得到改善。
在奧氏體不銹鋼中,鎳是提高其在一些介質(zhì)中耐穿晶型應(yīng)力腐蝕的唯一重要元素。
鎳含量的增加能降低碳在奧氏體鋼中的溶解度,使碳化物的析出傾向增強(qiáng),其產(chǎn)生晶間腐蝕的臨界碳含量降低,即晶間腐蝕的敏感性增加。為獲得良好的耐晶間腐蝕性能,須將鋼中碳含量降至更低水平。圖9.61為鉻鎳奧氏體鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的鉻、鎳含量與臨界碳含量的關(guān)系,該圖證實(shí)了鉻的有益作用和鎳的有害作用。至于對奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的性能,鎳的作用不顯著。
在奧氏體不銹鋼中,鎳降低其抗高溫硫化性能,鎳含量越高,其危害程度越嚴(yán)重,這是在晶界處形成低熔點(diǎn)的硫化鎳所致。