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镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。
含镍量达5%可提高低碳结构钢的抗拉强度和硬度。在碳素钢中含有3%镍,可改善其抗拉强度、冲击韧性、屈服点和变形能力。含镍1%-4%的NiCrMo结构钢,由于这种钢的抗拉强度同质量的比值合适,所以很适于在汽车、机车和机器制造业中。耐磨构件用钢除这几种元素外,还含有碳。重要的含镍钢种和的用户却是不锈钢和耐热钢。例如Cr18Ni9Ti、Cr17Ni11Mo2等一系列耐热不锈钢,热加工性能良好,在机械、、*、轻工中得到广泛的应用。
镍在铸铁中有轻微的石墨化作用,可稳定珠光体和减少铁素体含量。因此铸铁中的镍有助于取得均匀而一体的结构和良好的性能。添加少量的镍(Ni0.1%-1.0%)会导致形成微细的珠光体,当含镍量较高时,会形成马氏体和奥氏体。微细而稳定的珠光体可使铸铁具有良好的加工性能和硬度。因此,加镍铸铁件可用来制造汽车制造业中的铸件。
在因瓦合金问世的一百多年以来,取其低膨胀系数低这一特征的应用领域*扩大,用因瓦合金制造的精密仪器仪表、标准钟的摆杆、摆轮及钟表的游丝成为早期重要的产品,在上世纪20年代用因瓦合金代替铂用作于玻璃封接的引丝,大大的降低了成本;到了五、六十年代,因瓦合金的用途继续扩大,主要用于无线电电子管、恒温器中作控温用的热双金属片、长度标尺、大地测量基线尺等;到了八九十年代,广泛用于微波技术、液态气体储容器、彩电的阴罩钢带、架空输电线芯材、湝振腔、激光准直仪腔体、三步重复光刻相机基板等。进入21世纪之后,随着航天技术的飞速发展,新的应用还包括用在航天遥感器、精密激光、光学测量系统和波导管中作结构件、显微镜、天文望远镜中巨大透镜的支撑系统和需要安装透镜的各种各样科学仪器中。
总之,随着因瓦合金不断应用于人造卫星、激光、环形激光陀螺仪和其他的高科技产品,有力地表明这些古老的材料正在帮助现代科学向更高水平迈进。
冶炼方法
铸锭技术
铸锭是冶炼工序中不可缺少而且是十分重要的一个环节,特别是对高合金钢高强度钢而言,铸锭更为重要。因为往往由于铸锭不慎导致前功尽弃。
为了解决铸锭的质量问题,核心是如何在浇注过程中防止二次氧化的问题。
1)真空浇注,即在真空条件下完成浇注作业,如真空感应炉,但缺点是投资大,操作费用高;
2)保护浇注,即在钢包底部水口周围按装惰性气体保护装置,防止空气对钢液的沾污。同时在钢锭模钢液表面放置保护渣以与空气隔绝;
3)水平连注,对于小批量高合金钢而言,水平连注将是一种十分有效的方法,这是因为水平连注不仅在提高成材率降低成本等方面,而特别是在防止浇注中二次氧化有它的特的优越性.这是由于水平连注机的中间包直接与结晶器连接,呈现了完整的全封闭系统,同时由于钢液直接在水冷的铜结晶器中快速冷却,这种特的结晶组织使一切热加工性能较差的合金有了明显的改善,上海钢研所已开展水平连注技术的研究。
当前世界上水平连注技术正处于*发展时期,已有较多突破。在这方面卓有成效的有美国、西德、意大利和日本等