Tepelně odolná ocel

Jak měřit výkon
Klíčovou složkou žáruvzdorné oceli je však její trvanlivost při vysokých teplotách, kterou lze měřit mnoha různými způsoby. Jedním ze způsobů měření výkonu oceli při vysokých teplotách je měření UTS a YS při zvýšených teplotách, typicky více než 1200F. Mnoho žáruvzdorných ocelí dokáže udržet UTS 30-50ksi při 1400F a YS až 30ksi. Slitiny, které mají dostatečně vysoký obsah chrómu a niklu, obvykle dosahují nejlepších výsledků v této kategorii pevnosti v tahu za zvýšené teploty a meze kluzu, včetně HL, HP, HU a HK. Slitiny v této kategorii mají typicky plně austenitickou strukturu. Vzhledem k vyšší přítomnosti legujících prvků bývají tyto slitiny také dražší.
Dalším způsobem měření výkonu žáruvzdorné oceli je její pevnost při tečení a meze pevnosti. Tečení je extrémně běžné u tepelně odolných ocelových odlitků. Pro ty, kteří to neznají, je tečení stres, který vzniká u odlitků, které jsou namáhány vysokými teplotami. Přestože není možné zcela zabránit tečení, většina slitin žáruvzdorné oceli je navržena tak, aby do určité míry minimalizovala účinek tečení, což zase prodlužuje životnost odlitku. Tam, kde se tečení stává nejproblematičtějším, je ve vybraných případech, kdy vede k deformaci odlitku a může dokonce vést k lomům v důsledku snížení pevnosti odlitku tak, že praskne pod vlastnosti definované při zkoušce tahem za zvýšené teploty.

Výběr slitiny
Tečení může být zohledněno při návrhu odlitku a při výběru slitiny, technik může vybrat design odlitku, který umožní, aby odlitek pokračoval v provozu po delší dobu v případě tečení, a může také vybrat slitinu, která je odolnější vůči tečení. . Pokud jde o výběr slitiny, technik by měl vybrat slitinu, která zpomaluje proces plastické deformace a má vysoké napětí při porušení, přičemž upřednostňuje jednu nebo druhou na základě aplikace. Pokud jde o kontrolu deformace, nejlepší sázkou je obvykle zvolit slitinu, která obsahuje alespoň 30 % niklu a 15 % chromu, aby se získala plně austenitická struktura, skvělými příklady jsou HT, HU a HP. Některé slitiny železa, chromu a niklu, jako je HK, také v této aréně fungují dobře.
Pokud jde o napětí při prasknutí, nejdůležitější proměnnou bude kontrola obsahu uhlíku v rozmezí {{0}}.3-0.7 %. V rozmezí 0.3-0 0,7 % uhlíku bude kov mnohem odolnější vůči namáhání při roztržení než ty, které jsou 0,2 % a méně. Klíčové jsou také další legující prvky, zejména dostatek niklu k vytvoření austenitické struktury (nejméně 18 %, s výhodou 22 %+) a obsah chrómu vyšší než 15 % jsou klíčové, HK, HN a HP jsou příklady kvality. Některé slitiny nejvíce odolné proti roztržení budou obsahovat určitý obsah specializovaných legovacích prvků, jako je wolfram nebo niob, ačkoli obsah uhlíku zůstává nejpůsobivější proměnnou, kterou je třeba kontrolovat.

Zabránění oxidaci
Dalším klíčem u nerezové oceli je odolnost vůči oxidaci při vysokých teplotách. Z tohoto důvodu musí žáruvzdorná nerezová ocel obsahovat minimálně 12 % chrómu, aby odolávala tvorbě oxidů železa při vysokých teplotách. Další odolnost proti oxidaci lze dosáhnout vyšším obsahem chrómu a niklu.

Tepelná únava
Pokud je odlitek vystaven tepelným cyklům nebo rázům, je třeba to vzít v úvahu také při výběru slitiny pro žáruvzdornou ocel. Neexistuje skvělý způsob, jak měřit tepelnou únavu v odlitku, existují testy tepelné únavy, ale ty se příliš nepřenášejí do reality.

Jak odolat nauhličování
Odolnost proti nauhličování je dalším faktorem, který je třeba vzít v úvahu, zejména u odlitků, které budou použity v aplikacích, jako je komerční tepelné zpracování. Vyšší obsah niklu a chrómu do značné míry zvyšuje odolnost kovu proti pronikání uhlíku do povrchu odlitku. Křemík hraje také zásadní roli v odolnosti proti nauhličování, malé zvýšení obsahu křemíku může způsobit drastický rozdíl ve schopnosti slitiny odolávat pronikání uhlíku, obvykle se v odlitcích, které mají odolávat nauhličování, používá kolem 2 % křemíku. Do nerezových ocelí byly přidány další legující prvky, aby odolávaly nauhličování, i když nejsou široce používány a jejich účinnost zůstává diskutabilní.
Další úvahy
Ve vzácných případech je třeba vzít v úvahu prostředí s vysokým obsahem síry, které způsobí oxidaci v ocelových odlitcích. Tepelně odolné slitiny s vysokým obsahem niklu jsou velmi náchylné ke korozi v prostředí s vysokým obsahem síry díky své plně austenitické struktuře, takže slitiny, které jsou zcela feritické, jsou obvykle lepší volbou.