Učinak nikla na nehrđajući čelik
Nikal je glavni legirajući element u austenitnom nehrđajućem čeliku. Njegova glavna funkcija je stabilizirati austenit i osigurati da čelik ima potpunu austenitnu strukturu. Zbog toga čelik ima dobru čvrstoću, plastičnost, žilavost i izvrsnu vruću i hladnu preradu, hladno formiranje, zavarivost, performanse niskih temperatura i ne-magnetske. Istodobno, nikl poboljšava termodinamičku stabilnost austenitnog nehrđajućeg čelika, što ga čini superiornijim od ferita, martenzita i drugih nehrđajućih čelika u otpornosti na koroziju i otpornosti na oksidaciju, te poboljšava njegovu toleranciju na smanjenje medija.
Nikal snažno stabilizira austenit i proširuje regiju faze Austenita. Da bi se dobila jedna austenitna konstrukcija, kada čelik sadrži 0. 1% ugljika i 18% kroma, potreban minimalni sadržaj nikla je oko 8%. Ovo je osnovna formula poznatog 18-8 kroma-nickel austenitnog nehrđajućeg čelika. S povećanjem sadržaja nikla, zaostali ferit se može u potpunosti eliminirati, a tendencija formiranja σ faze značajno je smanjena; Istodobno se smanjuje temperatura martenzitne transformacije, pa se može izbjeći i transformacija λ → M faza. Međutim, povećanje sadržaja nikla smanjuje topljivost ugljika u austenitnim nehrđajućim čelicima, povećavajući na taj način tendenciju oborina karbida.
U chromium-nickel austenitskim nehrđajućim čelicima, uloga nikla uglavnom ovisi o njegovom utjecaju na stabilnost austenita. Unutar raspona sadržaja nikla gdje se može pojaviti martenzitna transformacija, jačina čelika smanjuje se, a plastičnost se povećava s povećanjem sadržaja nikla. Čvrstoća (uključujući žilavost vrlo niske temperature) od nehrđajućih čelika od kroma-nickel austenita sa stabilnom austenitskom strukturom vrlo je dobra i prikladna za upotrebu kao čelika s niskim temperaturama. Za kromiranje-mangansko austenitni nehrđajući čelici, dodatak nikla može dodatno poboljšati njihovu žilavost. Nikal također značajno smanjuje tendenciju otvrdnjavanja hladnog rada austenitnih nehrđajućih čelika, uglavnom zbog povećanja stabilnosti austenita, što smanjuje ili eliminira martenzitsku transformaciju tijekom hladnog rada. Dodavanje nikla smanjuje brzinu otvrdnjavanja hladnog rada austenitskih nehrđajućih čelika, što je korisno za njihovu hladnu radnu formabilnost. Povećanje sadržaja nikla također može smanjiti delta ferit u {18-8 i 17-14-2 kromim-nickel austenitni nehrđajući čelici i poboljšati vruća radna svojstva, ali to može biti štetno za zavarivost i povećati sklonost zavarivanju vrućeg pucanja.
Kod austenitnog nehrđajućeg čelika dodavanje nikla poboljšava termodinamičku stabilnost čelika i poboljšava otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju. Kako se sadržaj nikla povećava, poboljšava se i njegova tolerancija na smanjenje medija. Nikal je važan element za poboljšanje otpornosti austenitnog nehrđajućeg čelika na transgranularnu koroziju naprezanja. U određenim uvjetima visoke temperature i vode visokog tlaka, povećanje sadržaja nikla može povećati osjetljivost na koroziju intergranularne korozije, ali taj se štetni učinak može ublažiti povećanjem sadržaja kroma. Kako se sadržaj nikla u austenitnom nehrđajućem čeliku povećava, njegov kritični sadržaj ugljika za intergranularnu koroziju opada i povećava se osjetljivost na intergranularnu koroziju. Što se tiče otpora na koroziju pittinga i pukotina, učinak nikla nije značajan. Nikal također poboljšava otpornost na oksidaciju visoke temperature austenitnog nehrđajućeg čelika, uglavnom zbog toga što nikl poboljšava sastav i svojstva filma o kromu. Međutim, previsok sadržaj nikla može dovesti do štetnih učinaka, uglavnom zbog prisutnosti niskog nikla sulfida na granicama zrna u čeliku.
