1. مکانیسم های اصلی اثر نیکل بر سختی دمای پایین{1}
اصلاح ریزساختاری: ترویج تشکیل فریت-بینیت
نیکل یک ماده قوی استتثبیت کننده آستنیتکه تبدیل آستنیت به ریزساختارهای شکننده (مانند مارتنزیت، پرلیت درشت) را در طول خنک شدن به تاخیر می اندازد. در عوض، تشکیل الف را تشویق می کندماتریس بینیت-فریت نرم و انعطاف پذیر-ریزساختار کلیدی برای چقرمگی خوب در دمای پایین-. این ساختار دانهریز{3} احتمال شروع و انتشار ترک در دماهای پایین را کاهش میدهد.محلول جامد تقویت فریت
اتم های نیکل به طور یکنواخت در ماتریس فریت حل می شوند و چقرمگی آن را بدون سخت شدن بیش از حد (بر خلاف کربن یا منگنز) افزایش می دهند. این باعث کاهش فولاد می شودشکل پذیر-به-دمای انتقال شکننده (DBTT)-یک معیار مهم برای-عملکرد دمای پایین-به این معنی که ASTM A588 درجه B انعطاف پذیر و مقاوم در برابر شکست شکننده در دماهای پایین می ماند-40 درجه (-40 درجه فارنهایت)(برای درجه B با محتوای نیکل بهینه).بهبود چقرمگی مرز دانه
نیکل در مرزهای دانه کمی جدا می شود، شکنندگی فازهای مرزی دانه (مثلا سمنتیت) را کاهش می دهد و از ترک بین دانه ای جلوگیری می کند- یک حالت شکست معمول برای فولادهای هوازدگی در دماهای پایین.
2. تأثیر محتوای نیکل فراتر از محدوده استاندارد
زیر 0.50 درصد نیکل: تثبیت ناکافی آستنیت منجر به تشکیل ریزساختارهای درشت تر و شکننده تر (مثلاً پرلیت) می شود. DBTT افزایش می یابد و فولاد ممکن است در دماهای بالاتر از -20 درجه (-4 درجه فارنهایت) دچار شکستگی شکننده شود.
بالای 1.50 درصد نیکل: در حالی که چقرمگی ممکن است اندکی افزایش یابد، نیکل اضافی هزینههای تولید را افزایش میدهد و میتواند با تغییر تعادل آلیاژ با مس (Cu) و کروم (Cr) توانایی تشکیل پتینه{0}} فولاد (یک ویژگی کلیدی فولاد هوازدگی) را کاهش دهد.
3. هم افزایی با سایر عناصر آلیاژی
مس تشکیل پتینه را تقویت می کند و مکمل تقویت محلول جامد نیکل است.
کروم ریزساختار را پالایش می کند و پایداری شیمیایی ماتریس فریت را بهبود می بخشد و از اثر کاهش{0}DBTT نیکل حمایت می کند.
