为什么镍元素能显著地影响奥氏体的稳定性？

寂静回声

问


答

通俗个头，为什么要通俗？科学解释从来不是简简单单的。


奥氏体稳定性指的是奥氏体在特定条件下保持其相态而不发生转变的能力。奥氏体是一种面心立方结构的铁的固溶体，通常存在于高温下的铁基合金中。当材料从高温冷却下来时，奥氏体会倾向于转变为其他更稳定的相态，如马氏体或珠光体，这取决于冷却速度和材料的化学组成。

镍原子的半径与铁原子相近，但略大一些。当镍原子溶入铁的晶格中时，会形成固溶体并引起晶格畸变。这种晶格畸变能够稳定奥氏体结构，使其在较低的温度下仍能保持面心立方结构。晶格畸变能的增加使得奥氏体向其他相态转变的驱动力减小，从而提高了奥氏体的稳定性。
镍元素能够显著扩展奥氏体相区的温度范围，使奥氏体在较低的温度下仍然保持稳定。这意味着在冷却过程中，奥氏体不易转变为其他相态，如马氏体或珠光体。
在铁-镍二元合金中，随着镍含量的增加，奥氏体相区的温度范围会显著扩大。例如，纯铁在室温下是体心立方结构的铁素体（α-Fe），而当镍含量增加到一定水平时，即使在室温下也能保持面心立方结构的奥氏体（γ-Fe）。
镍的加入可以显著降低马氏体转变的开始温度（Ms点）。这意味着在冷却过程中，奥氏体向马氏体转变的倾向减弱，从而增加了残余奥氏体的量。
镍还能够抑制碳化物的析出，特别是在奥氏体冷却过程中。碳化物的析出通常会导致奥氏体的分解，而镍的存在可以减缓这一过程，从而进一步提高奥氏体的稳定性。
由于镍能够提高奥氏体的稳定性，含有镍的合金钢通常具有更好的韧性和延展性。
含镍的不锈钢还具有优异的耐腐蚀性能，这使得它们在化工、航空航天等领域得到广泛应用。