不锈钢中的镍：作用与应用

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不锈钢中的镍：作用与应用

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https://nickelinstitute.org/zh/%E5%85%B3%E4%BA%8E%E9%95%8D%E5%8F%8A%E5%85%B6%E5%BA%94%E7%94%A8/%E4%B8%8D%E9%94%88%E9%92%A2

全球约三分之二的镍产量用于生产不锈钢。作为一种合金元素，镍能增强不锈钢的重要性能，如成型性、可焊性和延展性，同时在某些应用中还能提高耐腐蚀性。

不锈钢已有一百多年的使用历史。它由多种铁基合金组成，但与传统钢材不同的是，它们具有耐腐蚀性，仅接触水就不会生锈。使钢成为 "不锈 "钢的合金元素是铬；然而，正是由于添加了镍，不锈钢才能成为用途如此广泛的合金。

正是由于添加了镍，不锈钢才成为一种用途广泛的合金。

除了固有的耐腐蚀性，含镍不锈钢还易于成型和焊接；在极低的温度下也能保持延展性，并可用于高温应用。此外，与传统钢材和非含镍不锈钢不同，它们没有磁性。这就意味着它们可以制成极其广泛的产品，应用于化学工业、卫生部门和家庭用途。事实上，镍的重要性不言而喻，含镍不锈钢约占不锈钢产量的 80%。其中最著名的是含镍 8% 的 304 型和含镍 11% 的 316 型。

镍通过改变钢的晶体结构，使其在几乎所有温度下都具有奥氏体（面心立方晶体）结构，从而提供了这些特性。传统钢材在常温下为铁素体（体心立方晶体）结构。正是由于添加了足够的镍（通常为 8-10%），才赋予了钢材这些独特的性能。

铁素体立方体
奥氏体立方体
镍非常重要，含镍钢种占不锈钢产量的 75%。

含镍不锈钢的特性

可成形性

奥氏体结构使不锈钢具有良好的延展性和成型性。特别是常见的 18% 铬/8% 镍的 304 型不锈钢具有良好的拉伸成形特性。稍高的镍含量可进一步提高奥氏体的稳定性，降低加工硬化倾向，从而提高深冲压的适用性。与低镍高锰合金不同，这些合金不易出现延迟冷裂纹。300 系列奥氏体合金具有出色的成型性，因此被广泛用于厨房水槽和烹饪锅具等物品。

焊接性

许多不锈钢设备都是通过焊接制造的。一般来说，镍奥氏体合金比其他合金更适合焊接，其中304和316型是世界上应用最广泛的不锈钢。与铁素体合金不同，奥氏体镍合金不易因高温晶粒长大而脆化，焊缝具有优异的弯曲和冲击性能。无论是厚型材还是薄型材，它们都易于焊接。

韧性

韧性--材料吸收能量而不断裂的能力--在许多工程应用中至关重要。大多数不锈钢在室温下都具有良好的韧性，但随着温度的降低，铁素体结构会变得越来越脆，因此铁素体不锈钢不适合在低温下使用。相比之下，普通奥氏体不锈钢即使在液氦温度（-270oC）下也能保持良好的韧性，这就是 304 型等牌号广泛用于低温应用的原因。

高温特性

添加镍后，奥氏体不锈钢合金的高温强度明显高于其他合金，特别是能够抵抗在机械应力作用下缓慢移动或永久变形（即蠕变）的趋势。当温度超过 300 摄氏度时，这些合金也不易形成破坏性的脆性相。镍还能稳定氧化保护膜，减少热循环过程中的剥落。因此，奥氏体合金是高温应用和需要耐火性的应用的首选。

可持续性

大多数含镍材料在产品使用寿命结束后都可以完全回收利用；事实上，它们的高价值也鼓励了回收利用。这反过来又减少了含镍不锈钢对原始材料的需求和生产过程中的能源消耗，从而减轻了含镍不锈钢对环境的影响。例如，目前使用的不锈钢废料比使用 100% 原生材料的不锈钢生产所需的能源减少了约三分之一。

不锈钢的耐久性在建筑物中可见一斑。英国伦敦圣保罗大教堂和萨沃伊酒店顶篷的修复工程（分别于 1925 年和 1929 年完成）、美国纽约市克莱斯勒大厦和圣路易斯盖特威拱门的修复工程（分别于 1930 年和 1965 年完成）、墨西哥尤卡坦州普罗格雷索码头的修复工程（约 1940 年完成）以及德国杜塞尔多夫蒂森大厦的修复工程（1960 年完成）都证明了含镍不锈钢的耐久性。