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同铁和铜一样,自从进入文明社会,镍就被用于合金。但是与钢、黄铜和青铜相比,镍合金是化学工业的后来者。
个具有商业重要性的镍合金是合金400,它是由国际镍公司(后来叫Inco合金公司)于1905年开发出来并推向市场,商标为蒙乃尔(MONEL)。下一个重要的里程碑是1930年左右问世的镍-钼合金B和镍-铬-钼-钨合金C。它们的发明者是HaynesStellite公司(现在叫Haynes国际公司),其中的两个注册商标为HASTELLOY。镍基合金发展的下一个重要阶段来自于Inco公司,1931年开发出镍-铬-铁合金600及1949年开发出镍-铁-铬合金,分别命名为INCONEL和INCOLOY。
Inco和Haynes公司利用初这些商标的知名度和美誉度,共计推出了MONEL、INCONEL、INCOLOY和HASTELLOY系列的大约50种耐腐蚀和耐热合金。
德国的克虏伯VDM公司是一个后来比较出名的镍基合金开发者和生产者,其商标是Nicrofer,Nimofer和Nicorros。
这三家的公司还在继续开发化学工业感兴趣的新型镍合金和改进型合金。本文提到的它们的专利合金列于表A。
所有早期的专利合金早已失去专利保护,现在世界许多其它生产厂都可以生产这些合金,或是其自己的商品名,或是符合标准或技术规范的通用合金名称。如同药品一样,关于通用名产品和专利权产品之间的等效问题还存有争论。
常用的标准规范如ASTM和DIN可能比合金开发生产厂家自定的标准限制性要求更少,厂商企业内部标准对合金化学成分和冶金参数控制得更严一些,目标在于确保较高的材料性能。
一般情况下纯金属具有比较高的塑性,当加入其他合金元素后,形成单相固溶体时也有较好的塑性,如铁镍合金可形成连续固溶体,因此铁与镍在任意比例的情况下,合金的塑性都是很高的。
但在含有其它元素的条件下,形成不溶于固溶体或部分溶于固溶体的金属间化合物,使金属的塑性降低,因此合金的塑性比纯金属或单相固溶体的塑性差。下面为大家介绍下不锈钢成分中合金元素的作用:
铁(Fe):是不锈钢的基本金属元素;
铬(Cr):是主要铁素体形成元素,铬与氧结合能生成耐腐蚀的Cr2O3钝化膜,是不锈钢保持耐蚀性的基本元素之一,铬含量增加可提高钢的钝化膜修复能力,一般不锈钢中的铬含量必须在12%以上;
碳(C):是强奥氏体形成元素,可显著提高钢的强度,另外碳对耐腐蚀性也有不利的影响;
镍(Ni):是主要奥氏体形成元素,能减缓钢的腐蚀现象及在加热时晶粒的长大;
钼(Mo):是碳化物形成元素,所形成的碳化物极为稳定,能阻止奥氏体加热时的晶粒长大,减小钢的过热敏感性,另外钼元素能使钝化膜更致密牢固,从而有效提高不锈钢的耐Cl-腐蚀性;
铌、钛(Nb、Ti):是强碳化物形成元素,能提高钢的耐晶间腐蚀能力。但碳化钛对不锈钢的表面质量有不利影响,因此在表面要求较高的不锈钢中一般通过添加铌来改善性能。
氮(N):是强奥氏体形成元素,可显著提高钢的强度。但是对不锈钢的时效开裂影响较大,因此在冲压用途的不锈钢中要严格控制氮含量。
磷、硫(P、S):是不锈钢中的有害元素,对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都会产生不利影响。
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