Nikkel kosturinn
Feb 01, 2021
Nikkel kosturinn er ekki takmarkaður við eiginleika sem það færir mismunandi efnum og ferlum.
Það eru umhverfis- og félags-efnahagslegar víddir sem fara út fyrir tæknilegar ástæður fyrir því að nota eða íhuga að nota nikkel eða efni sem inniheldur nikkel.
Nikkel er fjárfesting sem gerir mögulegar margar nýjar og nýjar vörur og ferli sem eru mikilvægar til að auka umhverfisnýtni. Nikkel gerir margar aðrar núverandi vörur og vinnslu orkunýtnari, endingargóða og sterkari.
Verðmæti nikkel tryggir að það sé notað á skilvirkan hátt og mikið endurunnið, en eiginleikar efna sem innihalda nikkel styðja að fullu vistvæna skilvirkni. Það leggur mikið af mörkum til sjálfbærni og er á ábyrgan hátt stjórnað í gegnum lífsferil sinn af nikkel virðiskeðjunni, frá og með aðal nikkeliðnaðinum sjálfum.
Framleiðsla, notkun og endurvinnsla nikkel er virðisaukandi atvinnustarfsemi sem styður samfélög og stjórnvöld. Nikkeliðnaðurinn tekur ábyrgð sína gagnvart starfsmönnum, samfélögum, hluthöfum og umhverfinu.
Yfirlit yfir ryðfríu stáli sem innihalda nikkel
Ryðfrítt stál er ekki eitt einasta efni; það eru fimm fjölskyldur sem allar samanstanda af mörgum einkunnum. Nikkel er mikilvæg viðbót við málmblöndur í næstum tveimur þriðju af ryðfríu stáli sem framleitt er í dag.
Króm er lykilblöndunarefni sem gerir ryðfríu stáli 'ryðfríu'. Það þarf að bæta meira en 10,5 prósent við stálið til að leyfa hlífðaroxíðfilmunni sem veitir tæringarþol og björt, silfurlitað útlit. Almennt, því meiri magn króms sem bætt er við, því hærra er tæringarþolið. Sú uppgötvun var gerð fyrir rúmri öld. Sumir af ryðfríu stáli snemma innihéldu einnig nikkel, sem olli bættum eiginleikum, og einkunnir sem innihalda nikkel hafa verið í notkun síðan. Í dag, jafnvel þó að líta megi á nikkel sem tiltölulega kostnaðarsaman álblöndun, þá inniheldur um það bil tveir þriðju af tonnum ryðfríu stáli sem framleitt er á hverju ári nikkel. Hvert er hlutverk nikkel og hvers vegna er það notað svo mikið?
Aðal hlutverk nikkelins er að koma á austenítískri uppbyggingu stálsins við stofuhita og þar undir. Þessi austenítíska (þ.e. andlitsmiðaði rúmmetra kristal) uppbygging er sérstaklega sterk og sveigjanleg. Þeir og aðrir eiginleikar bera ábyrgð á fjölhæfni hinna ýmsu stiga ryðfríu stáli. Ál, kopar og nikkel sjálft eru góð dæmi um málma með austenítískan uppbyggingu.
Lágmarksmagn af nikkel sem getur komið á stöðugleika í austenitískri uppbyggingu við stofuhita er um það bil 8 prósent og þess vegna er það hlutfallið sem er til staðar í mest notaða bekk ryðfríu stáli, þ.e. 304. Tegund 304 inniheldur 18 prósent króm og 8 prósent nikkel og er oft vísað til 18/8. Sú samsetning var ein sú fyrsta sem þróuð var í sögu ryðfríu stáli, snemma á tuttugustu öldinni. Það var notað fyrir efnaverksmiðjur og til að klæða hina táknrænu Chrysler byggingu í New York borg, sem var lokið árið 1929.
Mangan var fyrst notað sem viðbót við ryðfríu stáli á þriðja áratug síðustu aldar. 200-röð lág-nikkel, austenítískra einkenna var þróuð frekar á fimmta áratugnum, þegar nikkel var af skornum skammti. Nýlegar endurbætur á bræðsluaðferðum hafa gert kleift að bæta við auknu magni köfnunarefnis, sem er öflugt austenít myndunarefni. Þó að þetta gæti bent til þess að hægt sé að skipta um allt nikkel með því að uppbyggingin haldist austenitísk, er hún þó ekki eins einföld og það; öll austenitísk einkunn með mikilli mangan sem er fáanleg í dag hefur enn vísvitandi viðbætur af nikkel. Margir hafa einnig minna króminnihald til að viðhalda austenitískri uppbyggingu. Hins vegar dregur þessi aðferð úr tæringarþol þessara málmblöndur samanborið við venjulegar 300 röð nikkelstig.
Þar sem heildarinnihald austenítmyndara minnkar breytist uppbygging ryðfríu stálsins úr 100 prósent austenít í blöndu af austeníti og ferríti (líkamsmiðaður rúmmálskristall); þetta eru duplex ryðfríu stáli. Nikkel heldur áfram að koma á stöðugleika í uppbyggingu austenítfasa. Allar mikilvægar tvíhliða einkunnir, jafnvel „grannar tvíhliða“, innihalda 1 prósent eða meira nikkel sem vísvitandi viðbót. Flest tvíhliða ryðfríu stáli hafa hærra króminnihald en venjulegu austenitísku einkunnirnar; því hærra sem meðalgildi króms er, því meira verður lágmarks nikkelinnihald að vera. Þetta er svipað og í 200 seríunni.
Tveggja fasa uppbygging tvíhliða bekkanna gerir þau í eðli sínu sterkari en algeng austenitísk einkunn. Nokkuð hærra króminnihald þeirra gefur þeim einnig aðeins betri tæringarþol samanborið við venjulegar einkunnir. Þó að það séu önnur einkenni sem taka þarf tillit til hafa tvíhliða einkunnirnar fundið nokkur dýrmæt forrit.
Með því að draga úr nikkelinnihaldinu frekar - jafnvel í núll - skilar einkunnum án austeníts yfirleitt. Þessar hafa fullkomlega ferrísk uppbyggingu. Járn og milt stál hafa einnig ferrísk uppbyggingu við umhverfishita.
Ekki eru öll ferritísk einkunn alveg nikkellaus. Vitað er að nikkel lækkar sveigjanlegt aðlögunarhitastig (DBTT), þ.e. hitastigið sem álfelgur verður brothætt undir. DBTT er einnig aðgerð af öðrum þáttum, svo sem kornastærð og öðrum viðbótum við málmblöndur. Engu að síður innihalda sumar af mjög málmblönduðu ofurferritískum flokkum viljandi viðbót af nikkel til að bæta DBTT, sérstaklega suðu.
Ólíkt austenitískum stigum er hægt að herða martensítísk einkunn með hitameðferð. Sumt inniheldur þó nikkel, sem bætir ekki aðeins seiguna heldur gerir stálinu kleift að hafa hærra króminnihald, sem aftur gefur aukna tæringarþol. Herðandi hitameðferðin felur í sér upphitun að ákveðnu hitastigi og síðan er svalað efninu og því næst hitað aðgerð.
Að lokum geta úrkomuherðingar (PH) stig einnig þróað mikinn styrk með hitameðferð. Það eru ýmsar fjölskyldur af PH bekk, en allar innihalda þær nikkel. Ólíkt martensitic fjölskyldunni felur hitameðferðin ekki í sér svala.
