Le rôle principal du nickel dans l’acier inoxydable est qu’il modifie la structure cristalline de l’acier. L’une des principales raisons de l’ajout de nickel à l’acier inoxydable est la formation d’une structure cristalline austénitique, qui améliore les propriétés de l’acier inoxydable telles que la ductilité, la soudabilité et la ténacité, de sorte que le nickel est connu sous le nom d’ancien austénite. La structure cristalline de l’acier au carbone ordinaire est appelée ferrite, qui est une structure cubique centrée sur le corps (BCC), et du nickel est ajouté pour promouvoir la structure cristalline d’une structure cubique centrée sur le corps (BCC) à une structure cubique centrée sur la face (FCC), appelée austénite. Cependant, le nickel n’est pas un élément rare avec de telles propriétés. Les éléments communs formant de l’austénite sont: le nickel, le carbone, l’azote, le manganèse et le cuivre. L’importance relative de ces éléments dans la formation de l’austénite a des implications importantes pour prédire la structure cristalline des aciers inoxydables. À l’heure actuelle, de nombreuses formules ont été développées pour exprimer l’importance relative des éléments formant l’austénite. La plus célèbre est la formule suivante: Capacité de formation d’austénite = Ni% + 30C% + 30N% + 0,5Mn % + 0,25Cu%
On peut voir à partir de cette équation que le carbone est un élément fort formant de l’austénite avec 30 fois la capacité de former de l’austénite que le nickel, mais il ne peut pas être ajouté à l’acier inoxydable résistant à la corrosion car après le soudage, il peut provoquer une corrosion sensibilisée et des problèmes de corrosion intergranulaire ultérieurs. L’azote est également 30 fois plus capable de former de l’austénite que le nickel, mais c’est un gaz et seules des quantités limitées d’azote peuvent être ajoutées à l’acier inoxydable sans causer de problèmes de porosité. L’ajout de manganèse et de cuivre peut causer des problèmes de réduction de la durée de vie réfractaire et du soudage dans le processus de fabrication de l’acier.
Comme vous pouvez le voir dans l’équation du nickel, l’ajout de manganèse n’est pas très efficace pour former de l’austénite, mais l’ajout de manganèse permet à plus d’azote, qui est un formateur d’austénite très fort, de se dissoudre dans l’acier inoxydable. Dans l’acier inoxydable de la série 200, il suffit de manganèse et d’azote pour remplacer le nickel pour former une structure 100% austénitique. Plus la teneur en nickel est faible, plus la quantité de manganèse et d’azote à ajouter est élevée. Par exemple, l’acier inoxydable de type 201 ne contient que 4,5 % de nickel et 0,25 % d’azote. À partir de l’équation du nickel, ces azotes sont équivalents à 7,5% de nickel dans leur capacité à former de l’austénite, de sorte qu’une structure à 100% d’austénite peut également être formée. C’est aussi le principe de formation de l’acier inoxydable de la série 200. Dans certains aciers inoxydables de la série 200 qui ne répondent pas à la norme, en raison de l’incapacité d’ajouter des quantités suffisantes de manganèse et d’azote, afin de former une structure 100% austénitique, la quantité de chrome ajoutée est artificiellement réduite, ce qui entraînera inévitablement une diminution de la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable. .
Dans l’acier inoxydable, deux forces opposées agissent simultanément : les éléments formant la ferrite continuent de former de la ferrite et les éléments formant de l’austénite continuent de former de l’austénite. La structure cristalline finale dépend des quantités relatives des deux types d’éléments ajoutés. Le chrome est un élément formant de la ferrite, de sorte que le chrome est en relation de concurrence avec les éléments formant l’austénite dans la formation de la structure cristalline en acier inoxydable. Parce que le fer et le chrome sont tous deux des éléments formant de la ferrite, les aciers inoxydables de la série 400 sont des aciers inoxydables entièrement ferritiques qui sont magnétiques. Dans le processus d’ajout de l’élément formant l’austénite-nickel à l’acier inoxydable fer-chrome, à mesure que la teneur en nickel augmente, l’austénite formée augmentera progressivement jusqu’à ce que toute la structure de ferrite soit transformée en structure d’austénite , formant ainsi l’acier inoxydable de la série 300. Si seulement la moitié de la quantité de nickel est ajoutée, 50% de ferrite et 50% d’austénite sont formés, une structure connue sous le nom d’acier inoxydable duplex.
L’acier inoxydable de la série 400 est un alliage fer-carbone-chrome. Cet acier inoxydable a une structure martensitique et du fer, il a donc des propriétés magnétiques normales. L’acier inoxydable de la série 400 a une forte résistance à l’oxydation à haute température et, par rapport à l’acier au carbone, ses propriétés physiques et mécaniques sont encore améliorées. La plupart des aciers inoxydables de la série 400 peuvent être traités thermiquement.
L’acier inoxydable de la série 300 est un matériau d’alliage contenant du fer, du carbone, du nickel et du chrome, un matériau en acier inoxydable non magnétique, qui a de meilleures propriétés malléables que l’acier inoxydable de la série 400. En raison de la structure austénitique de l’acier inoxydable de la série 300, il présente une forte résistance à la corrosion dans de nombreux environnements, une bonne résistance à la rupture causée par la corrosion causée par la surcharge métallique et ses propriétés matérielles ne sont pas affectées par le traitement thermique. Influence.