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不锈钢管最重要的合金元素——镍的发展历程
现在我们转向不锈钢管中另一种重金属,它应该是普通金属行列中的排尾,但是它的售价现在却是不锈钢元素中最贵的,主要分布在印度尼西亚及俄罗斯。在中世纪,萨克森采矿人试图从他们当时认为是铜矿石的红棕色的红砷镍矿石中炼取的。由于没有成功,他们觉得受了那时称之谓镍克尔的山神的愚弄,便藐视地称红砷镍矿石为铜镍克尔。1751年,瑞典化学家和矿物学家A.克隆斯泰特发现了这种金属并沿用了镍这个名字。
镍是具有强烈光泽的韧性金属。它的晶形是面心立方体形,熔点为1455℃。镍跟铁相似,可以锻造、轧制和拉拔成不锈钢丝。镍的抗拉强度是400到700牛顿/毫米2。它对水(包括海水)、碱、盐和许多有机酸都具有抗腐蚀的能力。它可以跟许多元素组成合金,在加工成圆柱型的物体,我们称之为“不锈钢管”。这些优异的性能使得镍堪与铁抗争。可惜的是在自然界里镍的蕴藏量比铁少得多。世界上镍的年产量大约在50万吨左右,只有不锈钢管产量的0.1010。全部镍产量的一半是作为合金元素而用于钢铁冶金的。因此镍是不锈钢管的最重要的合金元素之一。镍在低合金钢中可以改善韧性和强度,在高合金钢里可以改善耐腐蚀性和热稳定性。
近年来,镍合金在工程技术上的意义正明显地增长。在镍如此闻名之前,铁镍合金早就被应用了,因为陨铁就是这样一种含镍量达10%的合金。在公元前二世纪,人类就已经用铜镍合金制造钱币了。“白峰”黄铜是出自古老中国的一种铜镍锌合金,相当于19世纪初德国制造的锌白铜。镍合金在不锈钢管工程技术上的使用和在更广范围里的引进那已是非常晚的事了。镍铜合金是这样一类材料,它们主要是由于具有良好的热变形和冷变形、高强度、特别是在加热时仍然保持高强度、具有高度的耐磨性,很少随温度而变化的巨大电阻和优异的抗腐蚀能力,因此被多方面应用。
铜和镍在液态和固态时都可以完全地混合,它们组成不间断的固溶体系列。铜镍不锈钢管的所有特性总是随着合金组成的不同而变化,而部分特性可以达到最高值或最低值。纯镍在低于353℃时呈铁磁性。居里温度随着含铜量的增加而相应地降低。在20℃时,只有含镍量超过66的不锈钢管才有铁磁性。
如果在铜镍不锈钢管中继续加进其他元素,它的加工性能和使用性能就会得到很大的改善。含30%到50%镍的合金用作电阻合金,含镍量超过50%的合金能够耐高温、抗腐蚀,一般称它为蒙乃尔合金。这个名称本来只是用来称呼一种直接从加拿大矿石里提炼出来的“天然”合金的。
加进铬后,镍也能抗氧化腐蚀。镍铬合金和镍铬铁合金最适宜于作为导热材料。由于具有突出的强度特性而称做超级高温合金的不锈钢管除了含有铬、铜和铁以外,还含有钨、钛和铝。它们可以通过热处理而弥散硬化,然后它的抗拉强度可以达到1000牛顿/毫米2以上,并且在300℃至1000℃的温度范围内具有很高的热稳定性,是制造喷气式发动机工作轮叶片和导向叶片最合适的材料。除了纯镍外,也用镍合金来制作电子管内的灯丝、栅极。其他一些镍合金具有特殊的磁特性或者热膨胀特性,用于特珠的用途。
由于镍具有优良的性能,还是不锈钢管表面处理技术中经常使用的涂层材料之一。镍镀层大多是采用电镀的方法产生的。大约世界镍产量的20%是用于电镀的。由于镍材料用途广泛,使它在所有常用不锈钢管中占据了一个显要的地位。可以相信,镍的意义今后将有增无减。 http://www.gbt14976.com/
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