Varmebestandigt stål

Sådan måler du ydeevne
Imidlertid er nøglekomponenten i et varmebestandigt stål dets holdbarhed ved høje temperaturer, som kan måles på en række forskellige måder. En måde at måle ydeevnen af ​​et stål ved høje temperaturer er at måle UTS og YS ved forhøjede temperaturer, typisk mere end 1200F. Mange varmebestandige stål kan holde en UTS på 30-50ksi ved 1400F og en YS på op til 30ksi. Legeringer, der har et tilstrækkeligt højt indhold af krom og nikkel, klarer sig typisk bedst i denne kategori af træk- og flydespænding ved forhøjede temperaturer, inklusive HL, HP, HU og HK. Legeringer i denne kategori har typisk en fuldt austenitisk struktur. På grund af den højere tilstedeværelse af legeringselementer har disse legeringer også tendens til at være dyrere.
En anden måde, hvorpå ydeevnen af ​​varmebestandigt stål måles, er i form af dets krybe- og spændingsbrudstyrke. Krybning er ekstremt almindelig i varmebestandige stålstøbegods. For dem, der ikke er bekendte, er kryb den stress, der opstår til støbegods, der er under belastning ved høje temperaturer. Selvom det ikke er muligt helt at forhindre krybning, er de fleste varmebestandige stållegeringer designet til at minimere effekten af ​​krybning til en vis grad, hvilket igen forlænger støbningens levetid. Der, hvor krybning bliver mest problematisk, er i udvalgte tilfælde, hvor det fører til støbedeformation og endda kan føre til brud på grund af styrken af ​​støbegodset kompromitteres, så det brækker under de egenskaber, der er defineret i en trækprøve med forhøjet temperatur.

Valg af legering
Krybning kan tages i betragtning i støbedesign og i valg af legering, en ingeniør kan vælge et støbedesign, der vil tillade støbningen at fortsætte med at fungere i en længere periode i tilfælde af krybning og kan også vælge en legering, der er mere modstandsdygtig over for krybning . Med hensyn til valg af legering bør en ingeniør vælge en legering, der bremser processen med plastisk deformation og har en høj brudspænding, og prioriterer den ene eller den anden baseret på applikationen. Med hensyn til deformationskontrol er det bedste bud typisk at gå med en legering, der indeholder mindst 30 % nikkel og 15 % krom for at opnå en fuldt austenitisk struktur, HT, HU og HP er gode eksempler. Nogle jern-krom-nikkel-legeringer såsom HK klarer sig også godt på denne arena.
Når det kommer til brudspændingen, vil styring af kulstofindholdet til at være i {{0}}.3-0.7 %-området være den vigtigste variabel. I området 0.3-0.7 % kulstof vil metallet være meget mere modstandsdygtigt over for brudspændinger end dem, der er 0,2 % og derunder. Andre legeringselementer er også vigtige, især nok nikkel til at danne en austenitisk struktur (mindst 18 %, fortrinsvis 22 %+) og et kromindhold på mere end 15 % er nøglen, HK, HN og HP er kvalitetseksempler. Nogle af de mest brudbestandige legeringer vil indeholde et vist indhold af specialiserede legeringselementer såsom wolfram eller niobium, selvom kulstofindholdet fortsat er den mest indflydelsesrige variabel at kontrollere.

Undgå oxidation
En anden nøgle i rustfrit stål er modstandsdygtighed over for oxidation ved høje temperaturer. Af denne grund skal et varmebestandigt rustfrit stål indeholde minimum 12 % krom for at modstå jernoxiddannelse ved høje temperaturer. Yderligere oxidationsbestandighed kan opnås gennem et højere indhold af krom og nikkel.

Termisk træthed
Hvis en støbning udsættes for termisk cykling eller stød, skal det også tages i betragtning, når det kommer til valg af legering til et varmebestandigt stål. Der er ikke en god måde at måle termisk træthed på i en støbning, der er termiske træthedstests, men de overfører ikke meget til virkeligheden.

Sådan modstår du karburering
Karbureringsmodstand er en anden overvejelse, der skal tages, især for støbegods, der vil være involveret i en applikation som kommerciel varmebehandling. Højere nikkel- og kromindhold øger i høj grad metallets modstand mod kulstofindtrængning i støbegodset. Silicium spiller også en afgørende rolle i forkulningsmodstand, små stigninger i silicium kan gøre en drastisk forskel på legeringens evne til at modstå kulstofgennemtrængning, typisk bruges omkring 2% silicium i støbegods, der er beregnet til at modstå karburering. Andre legeringselementer er blevet tilføjet til rustfrit stål for at modstå karburering, selvom de ikke er meget udbredte, og deres effektivitet er fortsat diskutabel.
Andre overvejelser
I sjældne tilfælde skal der tages hensyn til et miljø med højt svovlindhold, som vil forårsage oxidation i stålstøbegodset. Varmebestandige legeringer med højt nikkelindhold er meget tilbøjelige til korrosion i et miljø med højt svovlindhold på grund af deres fuldt austenitiske struktur, så legeringer, der er helt ferritiske, er typisk et bedre valg.