Задача снижения содержания никеля в конструкционных марках стали является не только вопросом экономическим или конъюнктурным, но и существенно важным еще и по другим соображениям. Об этом красноречиво свидетельствует хотя бы опыт применения такой распространенной в отечественном машиностроении конструкционной никельсодержащей стали, как 18ХНВА (18Х2Н4ВА).
Обладая комплексом высоких механических свойств, обеспечиваемым в широком диапазоне рабочих сечений деталей, как после закалки их в масле, так и после закалки на воздухе, сталь марки 18Х2Н4ВА вместе с тем весьма нетехнологична на всех стадиях металлургического передела. Она склонна к образованию многочисленных дефектов в слитках и требует при прокатке применения специальных и длительных режимов отжига на различных этапах ее производства.
Сталь марки 18Х2Н4ВА имеет также сложную технологию штамповки и термической обработки: порезка проката этой стали на заготовки должна производиться нагорячо, охлаждение после штамповки — замедленно (в течение нескольких суток). Цементировать детали из этой стали следует при относительно низких температурах (900—930°), что удлиняет процесс науглероживания и требует большого количества оборудования и производственных площадей. При всем этом в цементованном и закаленном слое стали 18Х2Н4ВА, как и стали марок 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 12Х2НЗМА, трудно избежать наличия большого количества остаточного аустенита, трудно обеспечить (не применяя обработки холодом) стабильное получение высокой твердости, в связи с чем нередко в процессе эксплуатации тяжелонагруженных шестерен, изготовленных из этих марок стали, в поверхностном слое зубьев возникают явления питтинга — оспообразного выкрашивания усталостного происхождения.
Повышенное содержание в стали никеля (>1,5%) является нежелательным также при назначении ее на детали, подвергаемые изнашиванию, и особенно, в присутствии на поверхностях трения абразивных частиц.
Обычно к положительным особенностям влияния никеля на характеристики конструкционной стали среди других свойств относят также смещение им вниз порога хладноломкости и повышение способности пластически деформироваться. Однако и это утверждение требует определенных ограничений и уточнений. Например, в процессе исследования свойств фракционно отлитых разнолегированных никелем плавок была установлена неоднозначность влияния никеля, его зависимость от состава стали и особенно от содержания углерода и условий термической обработки.
Эта особенность влияния никеля отчетливо проявляется при проведении соответствущих испытаний. Так, в процессе исследования образцов стали 20, 30, 45 и 50 четырех плавок, в отдельные фракции последних вводилось различное количество никеля (до 0,1%; 1,0—1,1%; 2,5—2,65% и 4,4—4,7%). Режим отпуска после закалки подбирался таким образом, чтобы обеспечить одинаковую твердость (ЯВ240 и 340) у всех образцов, подвергавшихся испытанию на удар. Установлено что с повышением содержания углерода положительное влияние никеля на ударную вязкость стали и ее температурный ресурс сначала затухает, а затем становится даже отрицательным. Аналогичная закономерность была установлена и для образцов, подвергавшихся закалке и отпуску на твердость ЯВ240.
Отдельные указания на неблагоприятное (охрупчивающее) влияние возрастания в сложнолегированной стали содержания никеля (свыше 1,5—2,0%) встречались и ранее, в том числе в исследованиях в отношении среднеуглеродистых Сг—Мп— Ni—Ti—V и Сг—Мп—Ni—W сталей. При этом, отмечена неожиданность того, что увеличение в хромистой стали содержания никеля почти в 3 раза не сопровождается возрастанием ударной вязкости при низком отпуске и даже приводит к некоторому ее снижению при высоком отпуске. При высокой твердости (низкий отпуск) никелевые стали ни по абсолютной величине ударной работы, ни по температурному запасу вязкости не только не превосходят другие (хромистые или хромокремнистые, например) стали, но в отношении температурного запаса вязкости даже несколько им уступают».
Эти примеры отрицательного (или отсутствия положительного) влияния никеля на свойства отдельных марок конструкционной стали приводились здесь для того, чтобы подчеркнуть необоснованность и вредность издавна широко распространенных в литературе и на практике воззрений, будто только никельсодержащие марки конструкционной стали являются подлинно качественными, надежными и прочными, а стали безникелевые или малоникелевые должны рассматриваться только как их заменители, как суррогаты.