Čelik otporan na toplotu

Kako izmjeriti učinak
Međutim, ključna komponenta čelika otpornog na toplinu je njegova izdržljivost na visokim temperaturama, koja se može mjeriti na različite načine. Jedan od načina za mjerenje performansi čelika na visokim temperaturama je mjerenje UTS-a i YS-a na povišenim temperaturama, obično više od 1200F. Mnogi čelici otporni na toplinu mogu držati UTS od 30-50ksi na 1400F i YS do 30ksi. Tipično, legure koje imaju dovoljno visok sadržaj hroma i nikla imaju najbolje rezultate u ovoj kategoriji zateznosti i čvrstoće na povišenoj temperaturi, uključujući HL, HP, HU i HK. Legure u ovoj kategoriji obično imaju potpuno austenitnu strukturu. Zbog veće prisutnosti legirajućih elemenata, ove legure imaju tendenciju da budu i skuplje.
Drugi način na koji se mjere performanse čelika otpornog na toplinu je u smislu njegovog puzanja i čvrstoće na lom. Puzanje je izuzetno uobičajeno u čeličnim odljevcima otpornim na toplinu. Za one koji nisu upoznati, puzanje je stres koji se javlja na odljevcima koji su pod opterećenjem pri visokim temperaturama. Iako u potpunosti spriječiti puzanje nije moguće, većina legura čelika otpornih na toplinu je dizajnirana da minimizira učinak puzanja do određenog stepena, što zauzvrat produžuje vijek trajanja odljevka. Ono gdje puzanje postaje najproblematičnije je u odabranim slučajevima gdje dovodi do deformacije odljevka i čak može dovesti do lomova zbog kompromitacije čvrstoće odljevka tako da se lomi ispod svojstava definiranih u testu rastezanja na povišenoj temperaturi.

Izbor legure
Puzanje se može uzeti u obzir u dizajnu odljevka i u odabiru legure, inženjer može odabrati dizajn odljevka koji će omogućiti odljevku da nastavi raditi na duži period u slučaju puzanja, a također može odabrati leguru koja je otpornija na puzanje . U smislu odabira legure, inženjer bi trebao odabrati leguru koja usporava proces plastične deformacije i ima veliko naprezanje lomljenja, dajući prioritet jednom ili drugom na osnovu primjene. Što se tiče kontrole deformacije, najbolje je obično koristiti leguru koja sadrži najmanje 30% nikla i 15% hroma kako bi se dobila potpuno austenitna struktura, HT, HU i HP su odlični primjeri. Neke legure gvožđa-hrom-nikl, kao što je HK, takođe se dobro ponašaju u ovoj areni.
Kada je u pitanju napon lomljenja, kontrola sadržaja ugljika da bude u rasponu {{0}}.3-0.7% će biti najvažnija varijabla. U rasponu od 0.3-0.7% ugljika, metal će biti mnogo otporniji na naprezanja lomljenja od onih koji su 0,2% i niži. Drugi legirajući elementi su takođe ključni, posebno dovoljno nikla da formira austenitnu strukturu (najmanje 18%, poželjno 22%+) i sadržaj hroma više od 15% su ključni, HK, HN i HP su primeri kvaliteta. Neke od legura koje su najotpornije na lomljenje će sadržavati određeni sadržaj specijaliziranih legirajućih elemenata kao što su volfram ili niobij, iako sadržaj ugljika ostaje najutjecajnija varijabla za kontrolu.

Izbjegavanje oksidacije
Drugi ključ za nehrđajući čelik je otpornost na oksidaciju na visokim temperaturama. Iz tog razloga, nehrđajući čelik otporan na toplinu mora sadržavati minimalno 12% hroma kako bi se odupirao stvaranju željeznog oksida na visokim temperaturama. Dalja otpornost na oksidaciju može se postići većim sadržajem hroma i nikla.

Termički zamor
Ako je odljevak podvrgnut termičkom ciklusu ili udaru, to se također mora uzeti u obzir kada je u pitanju odabir legure za čelik otporan na toplinu. Ne postoji odličan način za mjerenje termičkog zamora u odljevku, postoje testovi termičkog zamora, ali oni se ne prenose u velikoj mjeri na stvarnost.

Kako se oduprijeti karburizaciji
Otpornost na karburizaciju je još jedna stvar koju treba uzeti u obzir, posebno za odljevke koji će biti uključeni u primjenu kao što je komercijalna toplinska obrada. Veći sadržaji nikla i hroma u velikoj meri povećavaju otpornost metala na prodiranje ugljenika u površinu odlivaka. Silicij također igra vitalnu ulogu u otpornosti na karburizaciju, mala povećanja silicijuma mogu napraviti drastičnu razliku u sposobnosti legure da se odupre prodiranju ugljika, obično se oko 2% silicija koristi u odljevcima koji su namijenjeni otpornosti na karburizaciju. Ostali legirajući elementi su dodani nerđajućim čelicima kako bi se oduprli karburizaciji, iako se ne koriste široko i njihova efikasnost ostaje diskutabilna.
Ostala razmatranja
U rijetkim slučajevima, potrebno je uzeti u obzir okruženje s visokim sadržajem sumpora koje će uzrokovati oksidaciju u čeličnim odljevcima. Legure sa visokim sadržajem nikla otporne na toplotu su veoma sklone koroziji u okruženju sa visokim sadržajem sumpora zbog svoje potpuno austenitne strukture, tako da su legure koje su u potpunosti feritne obično bolji izbor.