1. Mecanismes bàsics de l'efecte del níquel sobre la tenacitat a baixa-temperatura
Modificació microestructural: promoció de la formació de ferrita-bainite
El níquel és fortestabilitzador d'austenitaque retarda la transformació de l'austenita a microestructures trencadisses (per exemple, martensita, perlita gruixuda) durant el refredament. En canvi, fomenta la formació d'amatriu de ferrita-fina i dúctil-la microestructura clau per a una bona duresa-a baixa temperatura. Aquesta estructura de gra fi-redueix la probabilitat d'iniciació i propagació d'esquerdes a baixes temperatures.Solució sòlida Enfortiment de ferrita
Els àtoms de níquel es dissolen uniformement a la matriu de ferrita, augmentant la seva duresa sense un enduriment excessiu (a diferència del carboni o el manganès). Això redueix l'acertemperatura de transició de dúctil-a-fràgil (DBTT)-Una mètrica crítica per al rendiment a baixa-temperatura-, el que significa que ASTM A588 Grau B segueix sent dúctil i resistent a la fractura fràgil a temperatures tan baixes com-40 graus (-40 graus F)(per al grau B amb un contingut òptim de níquel).Millora de la tenacitat del límit del gra
El níquel es segrega lleugerament als límits del gra, reduint la fragilitat de les fases del límit del gra (p. ex., la cementita) i evitant l'esquerdament intergranular-, un mode de fallada comú per a la intempèrie dels acers a baixes temperatures.
2. Impacte del contingut de níquel més enllà de la gamma estàndard
Per sota del 0,50% Ni: Una estabilització insuficient de l'austenita condueix a la formació de microestructures més gruixudes i més trencadisses (per exemple, perlita). El DBTT augmenta i l'acer pot experimentar una fractura fràgil a temperatures superiors a -20 graus (-4 graus F).
Per sobre de l'1,50% Ni: Tot i que la duresa pot augmentar marginalment, l'excés de níquel augmenta els costos de producció i pot reduir la capacitat de formació de pàtina-de l'acer (una propietat clau de l'acer a la intempèrie) alterant l'equilibri de l'aliatge amb coure (Cu) i crom (Cr).
3. Sinèrgia amb altres elements d'aliatge
El coure millora la formació de pàtina i complementa l'enfortiment de la solució sòlida del níquel.
El crom refina la microestructura i millora l'estabilitat química de la matriu de ferrita, donant suport a l'efecte de reducció de DBTT-del níquel.
