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    鎳在不銹鋼無縫管中的作用

    鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結構。在不銹鋼中增加鎳的一個主要原因就是形成奧氏體晶體結構,從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性,所以鎳被稱為奧氏體形成元素。普通碳鋼的晶體結構稱為鐵氧體,呈體心立方(bcc)結構,加入鎳,促使晶體結構從體心立方(bcc) 結構轉變為面心立方(fcc)結構,這種結構被稱為奧氏體。然而,鎳并不是唯一具有此種性質的元素。常見的奧氏體形成元素有:鎳、碳、氮、錳、銅。這些元素在形成奧氏體方面的相對重要性對于預測不銹鋼的晶體結構具有重要意義。目前,人們已經研究出很多公式來表述奧氏體形成元素的相對重要性,最著名的是下面的公式:

    奧氏體形成能力=ni%+30c%+30n%+0.5mn%+0.25cu%

    從這個等式可以看出:碳是一種較強的奧氏體形成元素,其形成奧氏體的能力是鎳的30倍,但是它不能被添加到耐腐蝕的不銹鋼中,因為在焊接后它會造成敏化腐蝕和隨后的晶間腐蝕問題。氮元素形成奧氏體的能力也是鎳的30倍,但是它是氣體,想要不造成多孔性的問題,只能在不銹鋼中添加數量有限的氮。添加錳和銅會造成煉鋼過程中耐火生命減少和焊接的問題。

    從鎳等式中可以看出,添加錳對于形成奧氏體并不非常有效,但是添加錳可以使更多的氮溶解到不銹鋼中,而氮正是一種非常強的奧氏體形成元素。在200系列的不銹鋼中,正是用足夠的錳和氮來代替鎳形成100%的奧氏體結構,鎳的含量越低,所需要加入的錳和氮數量就越高。例如在201型不銹鋼中,只含有4.5%的鎳,同時含有0.25%的氮。由鎳等式可知這些氮在形成奧氏體的能力上相當于7.5%的鎳,所以同樣可以形成100%奧氏體結構。這也是200系列不銹鋼的形成原理。在有些不符合標準的200系列不銹鋼中,由于不能加入足夠數量的錳和氮,為了形成100%的奧氏體結構,人為的減少了鉻的加入量,這必然導致了不銹鋼抗腐蝕能力的下降。

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