Efek nikel pada stainless steel
Nikel adalah elemen paduan utama dalam stainless steel austenitic. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan austenite dan memastikan bahwa baja memiliki struktur austenitik lengkap. Ini membuat baja memiliki kekuatan, plastisitas, ketangguhan, dan pemrosesan panas dan dingin yang baik, pembentukan dingin, kemampuan las, kinerja suhu rendah dan non-magnetik. Pada saat yang sama, nikel meningkatkan stabilitas termodinamika baja tahan karat austenitik, membuatnya lebih unggul daripada ferit, martensit dan baja tahan karat lainnya dalam ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi, dan meningkatkan toleransi untuk mengurangi media.
Nikel sangat menstabilkan austenit dan memperluas wilayah fase austenit. Untuk mendapatkan struktur austenitik tunggal, ketika baja berisi 0. 1% karbon dan 18% kromium, kandungan nikel minimum yang diperlukan adalah sekitar 8%. Ini adalah rumus dasar dari 18-8} kromium-nickel austenitic stainless steel. Dengan meningkatnya kandungan nikel, residu ferit dapat sepenuhnya dihilangkan, dan kecenderungan pembentukan fase σ berkurang secara signifikan; Pada saat yang sama, suhu transformasi martensit berkurang, dan bahkan transformasi fase λ → M dapat dihindari. Namun, peningkatan kandungan nikel mengurangi kelarutan karbon pada baja tahan karat austenitik, sehingga meningkatkan kecenderungan presipitasi karbida.
Dalam baja tahan karat austenitic kromium-nickel, peran nikel terutama tergantung pada efeknya pada stabilitas austenit. Dalam rentang kandungan nikel di mana transformasi martensit dapat terjadi, kekuatan baja berkurang dan plastisitas meningkat dengan meningkatnya kandungan nikel. Ketangguhan (termasuk ketangguhan suhu yang sangat rendah) dari baja stainless austenitic kromium-nikel dengan struktur austenitik yang stabil sangat baik dan cocok untuk digunakan sebagai baja suhu rendah. Untuk baja stainless austenitic kromium-mangan, penambahan nikel dapat lebih meningkatkan ketangguhan mereka. Nikel juga secara signifikan mengurangi kecenderungan pengerasan kerja dingin dari baja tahan karat austenitik, terutama karena peningkatan stabilitas austenit, yang mengurangi atau menghilangkan transformasi martensit selama kerja dingin. Penambahan nikel mengurangi laju pengerasan kerja dingin baja tahan karat austenitic, yang bermanfaat bagi kemampuan kerja dinginnya. Meningkatkan konten nikel juga dapat mengurangi delta ferit di 18-8 dan 17-14-2 baja stainless austenitic chromium-nickel dan meningkatkan sifat kerja panas, tetapi ini mungkin merugikan las dan meningkatkan kecenderungan pengelasan retak panas.
Dalam stainless steel austenitik, penambahan nikel meningkatkan stabilitas termodinamika baja dan meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi. Ketika konten nikel meningkat, toleransi untuk mengurangi media juga meningkat. Nikel adalah elemen penting untuk meningkatkan ketahanan baja tahan karat austenitik terhadap korosi stres transgranular. Dalam kondisi tertentu dari suhu tinggi dan air bertekanan tinggi, peningkatan kandungan nikel dapat meningkatkan sensitivitas terhadap korosi stres intergranular, tetapi efek samping ini dapat dikurangi dengan meningkatkan kandungan kromium. Ketika kandungan nikel dalam baja tahan karat austenitik meningkat, kandungan karbon kritisnya untuk korosi intergranular berkurang dan sensitivitas terhadap korosi intergranular meningkat. Adapun resistensi terhadap korosi pitting dan celah, efek nikel tidak signifikan. Nikel juga meningkatkan ketahanan oksidasi suhu tinggi dari stainless steel austenitic, terutama karena nikel meningkatkan komposisi dan sifat film kromium oksida. Namun, kandungan nikel yang terlalu tinggi dapat menyebabkan efek samping, terutama karena adanya nikel sulfida yang melelting rendah pada batas butir pada baja.
