스테인리스 강에서 니켈의 주요 역할은 강철의 결정 구조를 변화시키는 것입니다. 스테인리스 강에 니켈을 첨가하는 주된 이유 중 하나는 오스테나이트 결정 구조의 형성으로 연성, 용접성 및 인성과 같은 스테인리스 강 특성을 향상시키기 때문에 니켈은 오스테나이트 형성제로 알려져 있습니다. 일반 탄소강의 결정구조를 페라이트라고 하는 BCC(체심입방체) 구조에 니켈을 첨가하여 BCC(체심입방체) 구조에서 FCC(면심입방체) ) 구조, 이것은 오스테나이트에 대해 호출됩니다. 그러나 니켈은 이러한 특성을 가진 드문 원소가 아닙니다. 일반적인 오스테나이트 형성 원소는 니켈, 탄소, 질소, 망간 및 구리입니다. 오스테나이트 형성에 있어 이들 원소의 상대적 중요성은 스테인리스 강의 결정 구조를 예측하는 데 중요한 의미를 갖습니다. 현재, 오스테나이트 형성 요소의 상대적 중요성을 표현하기 위해 많은 공식이 개발되었습니다. 가장 유명한 것은 다음 공식입니다. 오스테나이트 형성 능력=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%
이 방정식에서 탄소는 니켈보다 30배의 오스테나이트 형성 능력을 가진 강력한 오스테나이트 형성 원소임을 알 수 있지만, 용접 후 과민한 부식 및 후속적인 입계 부식을 일으킬 수 있기 때문에 내식성 스테인리스강에 첨가할 수 없음 문제. 질소는 또한 니켈보다 오스테나이트를 형성할 수 있는 능력이 30배 더 높지만 기체이며 다공성 문제를 일으키지 않고 스테인리스강에 첨가할 수 있는 질소의 양은 제한적입니다. 망간과 구리를 첨가하면 제강 공정에서 내화물 수명 감소 및 용접 문제가 발생할 수 있습니다.
니켈 방정식에서 알 수 있듯이 망간을 첨가하면 오스테나이트 형성에 그다지 효과적이지 않지만 망간을 첨가하면 매우 강한 오스테나이트 형성제인 질소가 스테인리스강에 더 많이 용해됩니다. 200 시리즈 스테인리스강에서는 100% 오스테나이트 구조를 형성하기 위해 니켈을 대체하기에 충분한 망간과 질소입니다. 니켈 함량이 낮을수록 추가해야 하는 망간과 질소의 양이 더 많습니다. 예를 들어, 유형 201 스테인리스강은 4.5%의 니켈과 0.25%의 질소만 포함합니다. 니켈 방정식에서 이러한 질소는 오스테나이트를 형성하는 능력이 7.5% 니켈과 동일하므로 100% 오스테나이트 구조도 형성될 수 있습니다. 이것은 또한 200 시리즈 스테인리스강의 형성 원리이기도 합니다. 규격에 맞지 않는 일부 200계열 스테인리스강에서는 망간과 질소를 충분히 첨가하지 못하여 100% 오스테나이트 조직을 형성하기 위해 인위적으로 크롬의 첨가량을 감소시키므로 필연적으로 스테인리스강의 내식성 저하. .
스테인리스강에서는 두 가지 반대 힘이 동시에 작용합니다. 페라이트 형성 요소는 계속 페라이트를 형성하고 오스테나이트 형성 요소는 계속 오스테나이트를 형성합니다. 최종 결정 구조는 두 가지 유형의 추가 요소의 상대적인 양에 따라 다릅니다. 크롬은 페라이트 형성 원소이므로 크롬은 스테인리스 강 결정 구조의 형성에서 오스테나이트 형성 원소와 경쟁 관계에 있습니다. 철과 크롬은 모두 페라이트 형성 요소이기 때문에 400 시리즈 스테인리스강은 자성인 완전 페라이트 스테인리스강입니다. 철-크롬 스테인리스강에 오스테나이트 형성 원소-니켈을 첨가하는 과정에서 니켈 함량이 증가함에 따라 형성된 오스테나이트는 모든 페라이트 조직이 오스테나이트 조직으로 변형될 때까지 점차 증가하여 300계열 스테인리스강을 형성합니다. 니켈을 반만 넣으면 50% 페라이트와 50% 오스테나이트가 형성되며 이중 스테인리스강으로 알려진 구조입니다.
400 시리즈 스테인리스 스틸은 철, 탄소-크롬 합금입니다. 이 스테인리스강은 마르텐사이트 구조와 철을 가지고 있어 정상적인 자기적 성질을 가지고 있습니다. 400 시리즈 스테인레스 스틸은 고온 산화에 대한 내성이 강하고 탄소강에 비해 물리적 및 기계적 특성이 더욱 향상됩니다. 대부분의 400 시리즈 스테인리스강은 열처리가 가능합니다.
300계 스테인리스강은 철, 탄소, 니켈, 크롬을 포함하는 합금재료로 비자성 스테인리스강 재료로 400계 스테인리스강보다 가단성이 우수합니다. 300계 스테인리스강의 오스테나이트계 구조로 인해 많은 환경에서 내식성이 강하고 금속 과응력으로 인한 부식으로 인한 파괴에 대한 저항성이 좋으며 열처리에 의해 재료 특성이 영향을 받지 않습니다. 영향.