Tepelne odolná oceľ

Ako merať výkon
Avšak kľúčovou zložkou žiaruvzdornej ocele je jej trvanlivosť pri vysokých teplotách, ktoré možno merať rôznymi spôsobmi. Jedným zo spôsobov merania výkonu ocele pri vysokých teplotách je meranie UTS a YS pri zvýšených teplotách, zvyčajne viac ako 1200F. Mnoho žiaruvzdorných ocelí dokáže udržať UTS 30-50ksi pri 1400F a YS až 30ksi. Zliatiny, ktoré majú dostatočne vysoký obsah chrómu a niklu, zvyčajne dosahujú najlepšie výsledky v tejto kategórii pevnosti v ťahu pri zvýšenej teplote a medze klzu, vrátane HL, HP, HU a HK. Zliatiny v tejto kategórii majú typicky plne austenitickú štruktúru. Kvôli vyššej prítomnosti legujúcich prvkov bývajú tieto zliatiny aj drahšie.
Iný spôsob merania výkonu žiaruvzdornej ocele je z hľadiska jej pevnosti pri tečení a pevnosti pri pretrhnutí. Tečenie je extrémne bežné pri tepelne odolných oceľových odliatkoch. Pre tých, ktorí nie sú oboznámení, je tečenie stres, ktorý vzniká na odliatkoch, ktoré sú namáhané vysokými teplotami. Hoci nie je možné úplne zabrániť tečeniu, väčšina zliatin žiaruvzdornej ocele je navrhnutá tak, aby do určitej miery minimalizovala účinok tečenia, čo zase predlžuje životnosť odliatku. Tam, kde sa tečenie stáva najproblematickejším, je vo vybraných prípadoch, kde vedie k deformácii odliatku a môže dokonca viesť k lomom v dôsledku narušenia pevnosti odliatku tak, že praskne pod vlastnosťami definovanými pri skúške ťahom pri zvýšenej teplote.

Výber zliatiny
Tečenie sa môže zohľadniť pri návrhu odliatku a pri výbere zliatiny, inžinier môže vybrať dizajn odliatku, ktorý umožní odliatku pokračovať v prevádzke po dlhšiu dobu v prípade dotvarovania a môže tiež vybrať zliatinu, ktorá je odolnejšia voči dotvarovaniu. . Pokiaľ ide o výber zliatiny, inžinier by mal vybrať zliatinu, ktorá spomaľuje proces plastickej deformácie a má vysoké medzné napätie, pričom uprednostňuje jednu alebo druhú na základe aplikácie. Pokiaľ ide o kontrolu deformácie, najlepšou stávkou je zvyčajne použiť zliatinu, ktorá obsahuje aspoň 30 % niklu a 15 % chrómu, aby sa získala úplne austenitická štruktúra, skvelými príkladmi sú HT, HU a HP. Niektoré zliatiny železa, chrómu a niklu, ako napríklad HK, tiež fungujú dobre v tejto aréne.
Pokiaľ ide o napätie pri pretrhnutí, najdôležitejšou premennou bude kontrola obsahu uhlíka v rozsahu {{0}}.3-0,7 %. V rozsahu 0.3-0 0,7 % uhlíka bude kov oveľa odolnejší voči namáhaniu pri roztrhnutí ako tie, ktoré sú 0,2 % a menej. Kľúčové sú aj ďalšie legujúce prvky, najmä dostatok niklu na vytvorenie austenitickej štruktúry (najmenej 18 %, výhodne 22 %+) a obsah chrómu vyšší ako 15 % je kľúčový, príklady kvality sú HK, HN a HP. Niektoré zliatiny, ktoré sú najviac odolné proti roztrhnutiu, budú obsahovať určitý obsah špecializovaných legujúcich prvkov, ako je volfrám alebo niób, hoci obsah uhlíka zostáva najvplyvnejšou premennou na kontrolu.

Zabránenie oxidácii
Ďalším kľúčom v nehrdzavejúcej oceli je odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách. Z tohto dôvodu musí tepelne odolná nehrdzavejúca oceľ obsahovať minimálne 12 % chrómu, aby odolala tvorbe oxidu železa pri vysokých teplotách. Ďalšiu odolnosť voči oxidácii je možné dosiahnuť vyšším obsahom chrómu a niklu.

Tepelná únava
Ak je odliatok vystavený tepelným cyklom alebo nárazom, treba to vziať do úvahy aj pri výbere zliatiny pre žiaruvzdornú oceľ. Neexistuje skvelý spôsob, ako merať tepelnú únavu v odliatku, existujú testy tepelnej únavy, ale tie sa do reality veľmi neprenášajú.

Ako odolať nauhličovaniu
Odolnosť proti nauhličovaniu je ďalším faktorom, ktorý treba vziať do úvahy, najmä pri odliatkoch, ktoré sa budú používať v aplikáciách, ako je komerčné tepelné spracovanie. Vyšší obsah niklu a chrómu do značnej miery zvyšuje odolnosť kovu proti prenikaniu uhlíka do povrchu odliatku. Kremík tiež hrá dôležitú úlohu v odolnosti proti nauhličovaniu, malé zvýšenie obsahu kremíka môže spôsobiť drastický rozdiel v schopnosti zliatiny odolávať prenikaniu uhlíka, zvyčajne sa okolo 2 % kremíka používa v odliatkoch, ktoré majú odolávať nauhličovaniu. Do nehrdzavejúcej ocele boli pridané ďalšie legujúce prvky, aby odolali nauhličovaniu, hoci sa veľmi nepoužívajú a ich účinnosť zostáva diskutabilná.
Ďalšie úvahy
V zriedkavých prípadoch je potrebné zvážiť prostredie s vysokým obsahom síry, ktoré spôsobí oxidáciu v oceľových odliatkoch. Žiaruvzdorné zliatiny s vysokým obsahom niklu sú veľmi náchylné na koróziu v prostredí s vysokým obsahom síry vďaka svojej úplne austenitickej štruktúre, takže zliatiny, ktoré sú úplne feritické, sú zvyčajne lepším výberom.