Úloha niklu v nehrdzavejúcej oceli hrá až po spojení s chrómom.
1. Nikel ako legujúci prvok v nehrdzavejúcej oceli
Nikel je vynikajúci materiál odolný voči korózii a kritický legovací prvok v legovanej oceli. Ako prvok tvoriaci austenit v oceli musí nikel dosiahnuť obsah 24 %, aby sa získala čisto austenitická štruktúra v nízkouhlíkovej niklovej oceli. Až keď obsah niklu dosiahne 27 %, odolnosť ocele voči korózii v určitých médiách sa výrazne zmení. Preto samotný nikel nemôže tvoriť nehrdzavejúcu oceľ. Keď však nikel a chróm koexistujú v nehrdzavejúcej oceli, nehrdzavejúca oceľ obsahujúca nikel vykazuje mnoho cenných vlastností.
Z toho je zrejmé, že úlohou niklu ako legujúceho prvku v nehrdzavejúcej oceli je zmeniť štruktúru ocele s vysokým obsahom chrómu, čím sa zvyšuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti korózii a jej spracovateľnosť.
2. Mangán a dusík ako náhrada niklu v chrómniklovej nehrdzavejúcej oceli
Hoci chrómniklová austenitická oceľ má mnoho výhod, v posledných desaťročiach došlo k rozsiahlemu vývoju a aplikácii žiaruvzdorných zliatin na báze niklu a tepelne pevných ocelí obsahujúcich menej ako 20 % niklu. Okrem toho rastúci rozvoj chemického priemyslu zvýšil dopyt po nehrdzavejúcej oceli. Zásoby nerastov niklu sú však obmedzené a sústredené v niekoľkých regiónoch, čo vedie ku globálnej nerovnováhe medzi ponukou a dopytom. V dôsledku toho sa veda o zachovaní niklu a jeho nahradení inými prvkami stala stredobodom výskumu a výroby, najmä v krajinách s obmedzenými zdrojmi niklu. V tejto súvislosti sa mangán a dusík používajú na nahradenie niklu v nehrdzavejúcej oceli a žiaruvzdornej oceli.
3. Mangán pôsobí na austenit podobne ako nikel
ale s určitými rozdielmi. Konkrétne mangán netvorí austenit; namiesto toho znižuje kritickú rýchlosť kalenia ocele, zvyšuje stabilitu austenitu počas chladenia, inhibuje rozklad austenitu a pomáha udržiavať austenitickú štruktúru pri izbovej teplote. Mangán má minimálny vplyv na zvýšenie odolnosti ocele proti korózii. Napríklad zvýšenie obsahu mangánu v oceli z 0 na 10,4 % výrazne nemení jej odolnosť proti korózii na vzduchu alebo v kyslom prostredí. Je to preto, že mangán má zanedbateľný vplyv na zvýšenie elektródového potenciálu tuhých roztokov na báze železa a ochranný účinok vytvoreného oxidového filmu je tiež dosť nízky. V dôsledku toho, hoci v priemysle existujú austenitické ocele legované mangánom (ako napríklad 40Mn18Cr4, 50Mn18Cr4WN, ZGMn13 oceľ atď.), nepoužívajú sa ako nehrdzavejúca oceľ.
Úloha mangánu pri stabilizácii austenitu v oceli je asi polovičná v porovnaní s niklom. Na porovnanie, 2 % dusíka môže stabilizovať aj austenit v oceli a jeho účinok je ešte väčší ako účinok niklu. Napríklad na získanie austenitickej štruktúry pri izbovej teplote v oceli s obsahom 18 % chrómu sa v súčasnosti v priemysle používa nehrdzavejúca oceľ s nízkym obsahom niklu s mangánom a dusíkom nahradzujúcim nikel, ako aj nehrdzavejúca oceľ chróm-mangán-dusík s niklom. . V niektorých prípadoch tieto alternatívy úspešne nahradili klasickú 18-8 chrómniklovú nehrdzavejúcu oceľ.
