Hvaða tegund af stáli er mest hiti - ónæmur?

Í iðnaðarnotkun, allt frá geimferðavélum til virkjunar, er hæfileikinn til að standast mikinn hitastig án þess að missa styrk, tæringu eða afmyndun. Hægt er að auka stál, ál af járni og kolefni, með ýmsum þáttum til að bæta hitaþol þess, en ekki eru öll stál jafnt undir miklum hita. Við mat á „hitaþol“ fela lykilþættir í sér getu til að halda vélrænni styrk við hækkað hitastig, standast oxun (algengur bilunarstilling við mikinn hita) og forðast burðarbreytingar eins og kornvöxt eða umbreytingar á fasa. Meðal allra stálgerða, austenitic hita - ónæmir ryðfríu stáli - sérstaklega þeim sem eru með mikið magn af króm, nikkel og viðbótarþáttum eins og molybden, wolfram eða niobium {- eru viðurkenndir sem hita {{-} ónæmisþol.
Austenitic ryðfríu stál eru í eðli sínu hitar - ónæmir vegna austenitic kristalbyggingar þeirra, sem er stöðugt við hátt hitastig (ólíkt járn- eða martensitískum stáli, þar sem mannvirki geta umbreytt og veikst þegar það er hitað). Með því að bæta króm (venjulega 16–26%) myndar verndandi krómoxíðslag á yfirborðinu og kemur í veg fyrir oxun jafnvel við hitastig allt að 2.100 gráðu F (1.150 gráðu). Nikkel (8–24%) stöðugar austenitic uppbygginguna og tryggir að stálið haldi sveigjanleika og styrk þegar hún verður fyrir langvarandi hita. Þessir grunnþættir eru nú þegar betri en kolefnisstál, sem byrja að mýkja yfir 600 gráðu F (315 gráðu) og oxast hratt við hitastig yfir 1.000 gráðu F (538 gráðu).
Til að ýta hitaviðnámi frekar, fella háþróuð austenitic stig molybden (MO), wolfram (W) og niobium (NB). Molybdenum eykur hátt - hitastyrkur og viðnám gegn skrið - smám saman aflögun við stöðugt álag við hækkað hitastig - á meðan wolfram styrkir skriðþol og stöðugleika við mikinn hitastig. Niobium myndar karbíð sem festa kornamörk og kemur í veg fyrir kornvöxt (sem veikir stálið) þegar það er hitað í langan tíma. Aðal dæmi er ál 310 (uns S31000), króm - nikkel austenitic stál með 25–28% króm og 19–22% nikkel. Það getur starfað stöðugt við hitastig allt að 2.000 gráðu F (1.093 gráðu) og staðist stutt - útsetning fyrir 2.100 gráðu F (1.150 gráðu), sem gerir það að hefta í ofnfóðrun, hitaskiptum og kílómum íhlutum.
Fyrir enn hærra hitastig eru austenitísk ryðfríu stáli með auknum kóbalt eða sjaldgæfum jarðþáttum hannaðir fyrir öfgafullt umhverfi. Þessar ofurlyf, oft flokkaðar sem „HEAT - ónæmir Superalloys“ (þó enn byggðir á stálefnafræði), þola stöðuga þjónustu við 2.200–2.400 gráðu F (1.200–1.315 gráðu). Sem dæmi má nefna að sumar séreinkenni sameina 20–30% króm, 15–20% nikkel, 5–10% kóbalt og snefilmagn af lanthanum eða yttrium. Kóbalt bætir hátt - hitastyrk og oxunarþol, en sjaldgæfir jarðþættir betrumbæta oxíðlagið, sem gerir það viðloðandi og ónæmt fyrir spall (flagnað) meðan á hitauppstreymi stendur. Þessar stál eru mikilvægar í geimferðum, svo sem brennsluhólf Jet Engine, þar sem hitastig getur farið yfir 2.000 gráðu F (1.093 gráðu) í langan tíma.
Að bera saman aðrar stálgerðir hápunktur hvers vegna austenitic hiti - ónæmir ryðfríu stáli skera sig úr. Ferritic ryðfrítt stál, með 10–20% króm en lítið sem ekkert nikkel, bjóða upp á hóflega oxunarþol en skortir hátt - hitastig styrkur austenitískra einkenna og mýkist verulega yfir 1.500 gráðu F (815 gráðu). Martensitic ryðfríu stáli, þekkt fyrir hörku og styrk við stofuhita, missa flesta vélrænni eiginleika þeirra yfir 1.000 gráðu F (538 gráðu) og eru viðkvæmir fyrir oxun vegna lægri króminnihalds. Kolefnisstál, jafnvel hátt - kolefnisafbrigði, eru ekki við hæfi fyrir háan hita - þau oxast hratt yfir 1.000 gráðu F (538 gráðu) og missa burðarvirki yfir 1.200 gráðu F (649 gráðu).
Annar flokkur, nikkel - byggir Superalloys, vega oft betur en stál í Ultra - hátt hitastig, en þau eru ekki flokkuð sem „stál“ (eins og þau innihalda lítið sem ekkert járn). Austenitic hiti - ónæmir ryðfríu stáli brúa bilið á milli hefðbundinna stáls og nikkel superalloys og bjóða upp á kostnað Steel - skilvirkni og vinnuhæfni með nálægt- superalloy hitaþol.
Lykilforrit af mestum hita - ónæmum austenitískum ryðfríu stáli innihalda:
• Iðnaðarofnar: fóðurefni og upphitunarþættir sem starfa við 1.800–2.200 gráðu F (982–1.204 gráðu).
• Gasturbínur: Íhlutir eins og hverflahylki og útblástursríkir, útsettir fyrir 1.500–2.000 gráðu F (815–1.093 gráðu) lofttegundir.
• Efnafræðileg vinnsla: reaktorar og meðhöndlun á leiðslum Há - tærandi vökvi, þar sem oxun og skriðþol eru mikilvæg.
• Aerospace: vélarhlutar og hitauppstreymi, sem krefjast styrkleika við 1.800 gráðu F (982 gráðu) og eldri.
Í stuttu máli er mest hiti - ónæmt tegund af stáli hátt - ál austenitic hita - ónæmt ryðfríu stáli, samsett með miklum króm (16–26%), nikkel (8–24%) og viðbótarþáttum eins og molybden, Tungsten, eða niobium. Þessi stál halda styrk, standast oxun og viðhalda byggingarstöðugleika við hitastig allt að 2.400 gráðu F (1.315 gráðu), vega betur en járn-, martensitísk og kolefnisstál. Einstök samsetning þeirra af austenitískri uppbyggingu, verndun oxíðlags og skriðþol gerir þau ómissandi í krefjandi háu - hitastigi iðnaðar.