純鎳板材化學(xué)元素
? ? ? 純鎳具有優(yōu)異的耐腐蝕性,尤其是耐苛性堿的腐蝕性,電磁性能高,焊接性能和加工性能優(yōu)異,廣泛應(yīng)用于化工、電子、機(jī)械等領(lǐng)域。目前常用的純鎳牌號(hào)為N4、N6,其中的雜質(zhì)元素主要為Cu、Fe、Si、C、Mg、Mn,其余為有害元素S以及Pb、Bi等低熔點(diǎn)金屬夾雜元素,以上兩個(gè)牌號(hào)中N4與N6的力學(xué)性能指標(biāo)不同,后者強(qiáng)度要求高于前者。純鎳強(qiáng)化手段一般只有形變強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。純金屬中一些雜質(zhì)元素的含量會(huì)影響其性能。其主要影響機(jī)制是,一些元素起到細(xì)化晶粒的作用,而另一些元素則形成一些化合物或第二相,起到強(qiáng)化釘子的作用。純鎳中含有大量的雜質(zhì)元素,需要采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行綜合比較和驗(yàn)證,以確定具有強(qiáng)化作用的元素。

? ? ? ?通過(guò)收集大量純鎳板的機(jī)械性能數(shù)據(jù)和相應(yīng)的鑄錠化學(xué)成分,我們可以研究它們之間的關(guān)系。該批次純鎳板采用相同的加工和熱處理工藝參數(shù),消除了這一方面的影響。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的要求,選取Cu、Fe、Si、C、Mg、Mn六個(gè)主要的雜質(zhì)元素,其它的元素均為有害雜質(zhì)元素。
? ? ? ?對(duì)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用Minitab的多元回歸分析:強(qiáng)度Rm作為響應(yīng),Cu,Si,Mn,Mg,F(xiàn)e,C含量作為變量。分析結(jié)果見(jiàn)表1。

? ? ? 回歸分析結(jié)果可以表面雜質(zhì)元素與純鎳的強(qiáng)度有一定的關(guān)系,P值<0.05。具體到各元素的P值,剔除了P>0.1的元素Si、Mn、Fe、Cu。
? ? ? 碳在純鎳中是必然存在的,碳在鎳中容易形成碳化物,在純鎳的凝固過(guò)程中存在于晶間,允許少量存在。碳元素直接影響到材料的強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性能以及耐腐蝕性能。隨著碳含量的增加,金屬的強(qiáng)度和硬度增加。但大量的存在會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生不利影響。含碳的純鎳中易形成NiC,為一種亞穩(wěn)相,在一些高溫氣氛的情況下及一定條件下會(huì)發(fā)生分解而導(dǎo)致石墨化,使得晶界弱化呈現(xiàn)脆性。見(jiàn)圖1、表2為一種高碳的純鎳在天然氣爐加熱后出現(xiàn)了石墨化導(dǎo)致晶界弱化,發(fā)生脆斷現(xiàn)象。


? ? ? 與此同時(shí),高碳含量會(huì)對(duì)純鎳的耐腐蝕性產(chǎn)生影響,碳化物容易富含對(duì)耐腐蝕性有效的元素,導(dǎo)致某些地區(qū)出現(xiàn)貧困。試驗(yàn)結(jié)果表明,高碳和低碳純鎳的腐蝕率相差數(shù)倍,影響顯著。因而純鎳在冶煉時(shí)要嚴(yán)格控制碳含量,以保證良好的綜合性能。