स्टेनलेस स्टील में निकल की भूमिका तभी सामने आती है जब इसे क्रोमियम के साथ मिलाया जाता है।
1. स्टेनलेस स्टील में मिश्र धातु तत्व के रूप में निकल
निकेल एक उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोधी पदार्थ है और मिश्र धातु इस्पात में एक महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्व है। इस्पात में ऑस्टेनाइट बनाने वाले तत्व के रूप में, निकेल को कम कार्बन निकेल इस्पात में पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक संरचना प्राप्त करने के लिए 24% की सामग्री तक पहुँचने की आवश्यकता होती है। यह केवल तभी होता है जब निकेल की मात्रा 27% तक पहुँच जाती है, तब कुछ मीडिया में संक्षारण के लिए इस्पात का प्रतिरोध काफी हद तक बदल जाता है। इसलिए, अकेले निकेल स्टेनलेस स्टील का निर्माण नहीं कर सकता। हालाँकि, जब निकेल और क्रोमियम स्टेनलेस स्टील में एक साथ मौजूद होते हैं, तो निकेल युक्त स्टेनलेस स्टील कई मूल्यवान गुण प्रदर्शित करता है।
इससे यह स्पष्ट है कि स्टेनलेस स्टील में मिश्र धातु तत्व के रूप में निकल की भूमिका उच्च क्रोमियम स्टील की संरचना को बदलना है, जिससे स्टेनलेस स्टील के संक्षारण प्रतिरोध और प्रसंस्करण क्षमता में वृद्धि होती है।
2. क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील में निकेल के विकल्प के रूप में मैंगनीज और नाइट्रोजन
हालाँकि क्रोमियम-निकल ऑस्टेनिटिक स्टील के कई फायदे हैं, हाल के दशकों में 20% से कम निकेल युक्त निकेल-आधारित ऊष्मा-प्रतिरोधी मिश्र धातुओं और ऊष्मा-शक्ति वाले स्टील का बड़े पैमाने पर विकास और अनुप्रयोग देखा गया है। इसके अतिरिक्त, रासायनिक उद्योग के बढ़ते विकास ने स्टेनलेस स्टील की मांग को बढ़ा दिया है। हालाँकि, निकेल के खनिज भंडार सीमित हैं और कुछ क्षेत्रों में केंद्रित हैं, जिससे वैश्विक आपूर्ति-मांग असंतुलन होता है। नतीजतन, निकेल को संरक्षित करने और इसे अन्य तत्वों के साथ प्रतिस्थापित करने का विज्ञान अनुसंधान और उत्पादन का केंद्र बन गया है, खासकर दुर्लभ निकेल संसाधनों वाले देशों में। इस संदर्भ में, स्टेनलेस स्टील और ऊष्मा-प्रतिरोधी स्टील में निकेल को बदलने के लिए मैंगनीज और नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है।
3. मैंगनीज का ऑस्टेनाइट पर निकेल जैसा ही प्रभाव होता है
लेकिन कुछ अंतरों के साथ। विशेष रूप से, मैंगनीज ऑस्टेनाइट नहीं बनाता है; इसके बजाय, यह स्टील की महत्वपूर्ण शमन गति को कम करता है, ठंडा होने के दौरान ऑस्टेनाइट स्थिरता बढ़ाता है, ऑस्टेनाइट अपघटन को रोकता है, और कमरे के तापमान पर ऑस्टेनिटिक संरचना को बनाए रखने में मदद करता है। स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने में मैंगनीज का न्यूनतम प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, स्टील में मैंगनीज सामग्री को 0 से 10.4% तक बढ़ाने से हवा या अम्लीय वातावरण में इसके संक्षारण प्रतिरोध में महत्वपूर्ण रूप से बदलाव नहीं आता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि मैंगनीज का लोहे आधारित ठोस घोल के इलेक्ट्रोड क्षमता को बढ़ाने पर नगण्य प्रभाव पड़ता है, और बनने वाली ऑक्साइड फिल्म का सुरक्षात्मक प्रभाव भी काफी कम होता है। परिणामस्वरूप, हालांकि मैंगनीज के साथ मिश्रित ऑस्टेनिटिक स्टील उद्योग में मौजूद हैं (जैसे 40Mn18Cr4, 50Mn18Cr4WN, ZGMn13 स्टील, आदि), उनका उपयोग स्टेनलेस स्टील के रूप में नहीं किया जाता है।
स्टील में ऑस्टेनाइट को स्थिर करने में मैंगनीज की भूमिका निकेल की तुलना में लगभग आधी है। तुलनात्मक रूप से, 2% नाइट्रोजन भी स्टील में ऑस्टेनाइट को स्थिर कर सकता है, और इसका प्रभाव निकेल से भी अधिक है। उदाहरण के लिए, 18% क्रोमियम युक्त स्टील में कमरे के तापमान पर ऑस्टेनाइटिक संरचना प्राप्त करने के लिए, निकेल के स्थान पर मैंगनीज और नाइट्रोजन के साथ कम-निकल स्टेनलेस स्टील, साथ ही निकेल के साथ क्रोमियम-मैंगनीज-नाइट्रोजन स्टेनलेस स्टील का अब उद्योग में उपयोग किया जाता है। कुछ मामलों में, इन विकल्पों ने क्लासिक 18-8 क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील को सफलतापूर्वक बदल दिया है।
