En çok ne tür çelik - dirençli?

Havacılık ve uzay motorlarından enerji santrali türbinlerine kadar değişen endüstriyel uygulamalarda, güç kaybetmeden aşırı sıcaklıklara dayanma yeteneği, aşındırma veya deforme olmadan önemlidir. Demir ve karbon alaşımı olan çelik, ısı direncini artırmak için çeşitli elementlerle geliştirilebilir, ancak tüm çelikler yüksek ateş altında eşit performans göstermez. "Isı direncini" değerlendirirken, anahtar faktörler yüksek sıcaklıklarda mekanik mukavemeti koruma, oksidasyona direnme (yüksek ateşte ortak bir arıza modu) ve tahıl büyümesi veya faz dönüşümleri gibi yapısal değişikliklerden kaçınma yeteneğini içerir. Tüm çelik türleri arasında, östenitik ısı - dirençli paslanmaz çelikler - Özellikle yüksek seviyelerde krom, nikel veya niobium - gibi ek elemanlar, en çok ısı - dirençli olarak kabul edilir.
Östenitik paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklıklarda (yapıları ısıtıldığında dönüşüp zayıflatabilen ferritik veya martensitik çeliklerin aksine) stabil kalan östenitik kristal yapıları nedeniyle doğal olarak ısı - dirençlidir. Krom ilavesi (tipik olarak%16-26) yüzeyde koruyucu bir krom oksit tabakası oluşturur ve 1.150 dereceye kadar 2.100 dereceye kadar sıcaklıklarda bile oksidasyonu önler. Nikel (%8-24) östenitik yapıyı stabilize ederek çeliğin uzun süreli ısıya maruz kaldığında sünekliği ve mukavemeti korumasını sağlar. Bu temel elemanlar, 600 derecenin üzerinde yumuşatılmaya başlayan ve 538 dereceyi (538 dereceyi) aşan sıcaklıklarda hızla oksitlenmeye başlayan karbon çeliklerinden daha iyi performans göstermektedir.
Isı direncini daha ileri itmek için ileri oktenitik dereceler molibden (MO), tungsten (W) ve niyobyum (NB) içerir. Molibden, yüksek - sıcaklık mukavemetini ve sürünmeye karşı direnci arttırır - Yüksek sıcaklıklarda sabit stres altında kademeli bir deformasyon -, tungsten aşırı sıcaklıklarda sürünme direncini ve stabilitesini güçlendirir. Niyobyum, tahıl sınırlarını sabitleyen karbürler oluşturur ve uzun süre ısıtıldığında tane büyümesini (çeliği zayıflatan) önleyen karbürler oluşturur. Başlıca bir örnek,% 25-28 krom ve% 19-22 nikelli bir krom - nikel östenitik çelik olan alaşım 310 (UNS S31000). Sürekli olarak 2.000 dereceye kadar f (1.093 dereceye kadar) sıcaklıklarda çalışabilir ve kısa - dönem maruziyetine 2.100 derece f (1.150 derece) maruz kalabilir, bu da fırın astarlarında, ısı eşanjörlerinde ve fırın bileşenlerinde bir zımba haline getirir.
Daha yüksek sıcaklıklar için, ek kobalt veya nadir toprak elemanlarına sahip östenitik paslanmaz çelikler aşırı ortamlar için tasarlanmıştır. Genellikle "- dirençli süper alaşımlar" (hala çelik kimyaya dayanmasına rağmen) olarak sınıflandırılan bu süper alaşımlar, 2.200-2,400 derece F (1.200–1,315 derece) sürekli hizmeti tolere edebilir. Örneğin, bazı tescilli dereceler% 20-30 krom,% 15-20 nikel,% 5-10 kobalt ve eser miktarda lantan veya yttrium birleştirir. Kobalt, yüksek - sıcaklık mukavemeti ve oksidasyon direncini iyileştirirken, nadir toprak elemanları oksit tabakasını geliştirerek termal döngü sırasında saçmalamaya (pullamaya) daha bağlı ve dirençli hale getirir. Bu çelikler, sıcaklıkların uzun süreler boyunca 2.000 derecesini (1.093 dereceyi) aşabileceği jet motoru yanma odaları gibi havacılık uygulamalarında kritiktir.
Diğer çelik türlerinin karşılaştırılması, östenitik ısı - dirençli paslanmaz çeliklerin neden öne çıktığını vurgular. % 10-20 kromlu ancak çok az nikel ile ferritik paslanmaz çelikler, orta derecede oksidasyon direnci sunar, ancak östenitik derecelerin yüksek - sıcaklık mukavemetinden yoksundur ve 1.500 derece F'nin (815 derece) önemli ölçüde yumuşar. Oda sıcaklığında sertlik ve mukavemet ile bilinen martensitik paslanmaz çelikler, mekanik özelliklerinin çoğunu (538 derece) 1000 derecenin üzerinde kaybeder ve daha düşük krom içeriği nedeniyle oksidasyona eğilimlidir. Karbon çelikler, yüksek - karbon çeşitleri bile, yüksek ısı için uygun değildir - Hızla 1.000 derece F'nin (538 derece) üzerinde oksitlenir ve 649 derece) 1.200 derece f (1,200 f () üzerinde yapısal bütünlüğü kaybederler.
Başka bir kategori, nikel - tabanlı süper alaşımlar, genellikle ultra - yüksek sıcaklıklarda çeliklerden daha iyi performans gösterirler, ancak "çelik" olarak sınıflandırılmazlar (çok az veya hiç demir içermezler veya hiç demir içerdikleri için). Östenitik Isı - Dirençli paslanmaz çelikler, geleneksel çelikler ve nikel süperaloylar arasındaki boşluğu köprü ederek çeliğin maliyeti - etkinliği ve işlenebilirlik sunar.
En çok ısının temel uygulamaları - dirençli östenitik paslanmaz çelikler şunları içerir:
• Endüstriyel fırınlar: 1,800-2.200 derece F (982-1,204 derece) olarak çalışan astar malzemeleri ve ısıtma elemanları.
• Gaz türbinleri: 1.500-2.000 derece F (815-1,093 derece) gazlara maruz kalan türbin kasaları ve egzoz manifoldları gibi bileşenler.
• Kimyasal işleme: Reaktörler ve boru kullanımı Yüksek - sıcaklık aşındırıcı sıvılar, burada oksidasyon ve sürünme direncinin kritik olduğu.
• Havacılık ve Uzay: Motor parçaları ve termal kalkanlar, 1.800 derece F (982 derece) ve üstü güç gerektirir.
Özetle, en fazla ısı - dirençli çelik tipi, yüksek krom (%16-26), nikel (%8-24) ve molybden, niobium gibi ek elementler ile formüle edilmiş yüksek - alaşım östenitik ısı - dirençli paslanmaz çeliktir. Bu çelikler mukavemeti korur, oksidasyona direnir ve 1.315 dereceye kadar ferritik, martensitik ve karbon çeliklerden daha iyi performans gösteren sıcaklıklarda yapısal stabiliteyi korur. Östenitik yapı, oksit tabakası koruması ve sürünme direncinin eşsiz kombinasyonu onları dünyanın en zorlu - sıcaklık endüstriyel uygulamalarında vazgeçilmez hale getirir.