Ar nerūdijantis plienas gali būti laikomas nikelio pagrindu pagamintu lydiniu?

Medžiagų mokslo srityje lydinių klasifikacija dažnai sukelia intriguojančius klausimus. Vienas iš tokių įprastų tyrimo yra tai, ar nerūdijantis plienas gali būti laikomas nikelio pagrindu pagamintu lydiniu. Norėdami tai išsiaiškinti, pirmiausia turime suprasti pagrindines kompozicijas ir apibrėžimus, reglamentuojančius šias medžiagas.
Nerūdijantis plienas yra plati geležies pagrindu pagamintų lydinių kategorija, garsėjanti jų atsparumu korozijai, visų pirma priskiriama chromui, kuris pagal svorį yra mažiausiai 10,5%. Remiantis metalurgijos apibrėžimais, nerūdijantis plienas yra klasifikuojamas į keletą šeimų pagal jų kristalinę struktūrą: austenitinis, feritas, martensitinis ir dvipusis. Tarp jų austenitiniai nerūdijantys plienai, tokie kaip plačiai naudojami 304 laipsniai, turi nemažą kiekį nikelio - nuo 8% iki 10,5%. Šis nikelio kiekis padeda stabilizuoti austenitinę struktūrą, padidindamas elastingumą ir atsparumą korozijai. Tačiau ferituose ir martensitiniuose nerūdijančiuose plienuose paprastai yra mažai nikelio arba jų nėra, o jų savybės pasikliauja chromu.
Priešingai, nikelio pagrindu pagaminti lydiniai yra apibrėžti nikeliu kaip jų pirminė sudedamoji dalis, paprastai viršija 50% pagal svorį. Šios aukštos kokybės medžiagos, tokios kaip Hastelloy C -276 (59% Ni) ir Monel 400 (65% Ni), yra sukurtos ekstremalioms aplinkoms, siūlančioms išskirtinį atsparumą aukštai temperatūrai ir korozinei terpei. AMPP popierius 17935-2022 aiškiai išskiria aukšto lygio legiruotus nerūdijančius plienus ir nikelio pagrindu pagamintus lydinius, pabrėždamas jų skirtingus metalurginius pagrindus.
Kritinis skirtumas slypi briaunų metale: Nerūdijantis plienas iš esmės yra geležies pagrindu su legiomaisiais papildymais, o nikelio pagrindu pagaminti lydiniai yra nikelis kaip pagrindinis jų komponentas. Šis skirtumas atsispindi jų mechaninės savybės ir pritaikymai. Pavyzdžiui, 304 nerūdijantis plienas, turintis 66-75% geležies kiekį, plačiai naudojamas maisto apdorojime ir architektūrinėse programose. Kita vertus, nikelio pagrindu pagaminti lydiniai yra būtini aviacijos ir kosmoso turbinos ir cheminis apdorojimas, kur vyrauja ekstremalios sąlygos.
Kai kurie aukšto nikelio nerūdijantys plienai, pavyzdžiui, 904L su 24-26% nikeliu, sulieja linijas ir kadaise buvo klasifikuojami su nikelio lydiniais. Tačiau šiuolaikiniai standartai, tokie kaip ISO 18069: 2015, aiškiai juos priskiria nerūdijančiam plienui dėl geležinės bazės. Ši evoliucija pabrėžia niuansuotą lydinio klasifikavimo pobūdį.
Apibendrinant, nors tam tikrose nerūdijančio plieno rūšyse yra didelis nikelis, jie nelaikomi nikelio pagrindu pagamintais lydiniais. Nerūdijančio plieno geležies turtinga sudėtis iš esmės išskiria ją nuo tikrų nikelio pagrindu pagamintų lydinių, kurie jų savybes sukelia iš nikelio daugumos. Šis skirtumas, nors ir techninis, daro didelę įtaką inžinerijos ir gamybos medžiagų atrankai.

1 paveikslas: Nikelio pagrindu pagaminti lydinio komponentai, naudojami aukštos temperatūros pramonėje

2 paveikslas: Austenitiniai nerūdijančio plieno produktai, demonstruojantys atsparumo korozijai savybes ### istorinė evoliucija ir šiuolaikiniai pritaikymai
Nerūdijančio plieno istorija prasidėjo 1913 m., Kai Haris Brearley netyčia atrado atsparias korozijai atsparias geležies ir chromo lydinių savybes, tyrinėdamas šautuvų statines Britanijos kariuomenei. Šis proveržis lėmė martensitinio nerūdijančio plieno vystymąsi, po kurio sekė ikoninė 18-8 austenitinė kompozicija (18% chromo, 8% nikelio), kurią 1929 m. Patentavo vokiečių metalurgistas Bernhardas Straussas. Tuo tarpu nikelio pagrindu pagaminti lydiniai atsekė jų kilmę iki 1905 m., Išradus Monelio lydinį (70% Ni, 30% Cu), kurią sukūrė tarptautinė nikelio kompanija, pradedanti nuo aukšto našumo korozijai atsparių medžiagų eros.
Šiandien pasaulinė nerūdijančio plieno rinka rodo nepaprastą gyvybingumą, numatomą, kad iki 2029 m. Iki 2029 m. Ji pasieks 248,39 mlrd. Kinija veda šį augimą, o 2024 m. Nerūdijančio plieno eksportas pasiekė rekordiškai 5 milijonus tonų, o tai skatina tvirta paklausa statybų, automobilių ir vartojimo prekių sektoriuose. Priešingai, nikelio pagrindu pagaminti lydiniai vadovauja specializuotai nišai, kurioje „Inconel 625“ ir „Hastelloy C276“ dominuoja aukščiausios klasės programos.
Techniniai niuansai: nuo lydinio kompozicijos iki našumo
304 ir 316 nerūdijančio plieno palyginimas parodo nerūdijančio plieno šeimų įvairovę. Nors 304 (18-20% Cr, 8-10. 5% Ni) yra darbo arklys, tokioms kaip virtuvės reikmenys ir architektūrinis apdaila, 316 pridedama 2-3% molibdeno. Šis „Molybdenum“ pranašumas kainuoja: 316 Nerūdijančio plieno paprastai nurodo 20-30% kainos priemoką, viršijančią 304.
Nikeliniai lydiniai veikia visiškai kitoje lygoje. „Inconel 625“ su 58%nikelio baze, padidinta chromu ({20-23%), molybdenum ({8-10%) ir niobium (3. 15-4. 15%), pasižymi išskirtiniu tempimo stiprumu (930 MPa) ir palaiko struktūrinę integravimą iki 982 laipsnio. Tai daro jį pasirinkta medžiaga, skirta aviacijos ir kosmoso turbinos komponentams ir branduolinių reaktorių sistemoms. Hastelloy C276, kuriame yra 57% nikelio, 15-17% molibdeno ir {3-4. 5% volframo, išsiskiria ekstremaliomis cheminėmis aplinkomis, atsparus korozijai sieros rūgšties koncentracijose iki 98% ir veikia nepriekaištingai, orientuotos į sieros rūgšties koncentracijas.
Pažangios gamybos ir ateities tendencijos
Naujausi priedų gamybos patobulinimai revoliucionuoja nikelio pagrindu sukurtas lydinio programas. Tianjino universiteto tyrėjai sukūrė „Haynes 230“ lydinį be įtrūkimų, naudojant lazerinį miltelių lovos suliejimą, pasiekdami šį proveržį inžineriniu cirkonio segregacija, kad susidarytų nuolatinis NI11ZR9 intermetalinis tinklas, palengvinantis šiluminį stresą. Panašiai Šanchajaus Jiao Tong universiteto tyrimai, susiję su selektyvaus lazerio tirpinimo, lydymosi lazeriu, atvėrė naujas galimybes sudėtingam komponentų gamybai aviacijos ir kosmoso ir energetikos sektoriuose.
Automobilių pramonė pristato dar vieną augimo ribą, nes numatyta, kad iki 2029 m. Nerūdijančio plieno paklausa sieks 162,73 milijardo JAV dolerių. Perėjimas prie elektrinių transporto priemonių, kurioms reikalingas 2-3 kartas daugiau nerūdijančio plieno nei įprastų automobilių, kartu su griežtesnėmis išmetamųjų teršalų reglamentais, skatina inovacijas didelio stiprumo, korozijos ir atgarsių laipsnių. Tuo tarpu nikelio pagrindu pagaminti lydiniai ir toliau stumia ribas ekstremalioje aplinkoje, pradedant giliavandenių naftos gręžimo įranga ir baigiant naujos kartos sintezės reaktoriais.

3 paveikslas: Nikelio pagrindu pagaminti lydinio komponentai, naudojami aviacijos ir kosmoso variklių sistemose

4 paveikslas: Šiuolaikinės nerūdijančio plieno gamybos gamykloje, kurioje demonstruojamos didelės apimties gamybos galimybės
Tobulėjant medžiagų mokslui, skirtumas tarp nerūdijančio plieno ir nikelio pagrindu pagamintų lydinių išlieka aiškus, tačiau papildo. Nors nerūdijantis plienas dominuoja tūrio programose, turinčiose subalansuotą našumą ir ekonomiškumą, nikelio pagrindu pagaminti lydiniai ir toliau įgalina technologinę pažangą ekstremalioje aplinkoje-kiekvienai šeimai, kuri vystosi, kad atitiktų nuolat augančius šiuolaikinės pramonės reikalavimus.