Hittebestendig staal

Hoe prestaties te meten
Het belangrijkste onderdeel van hittebestendig staal is echter de duurzaamheid bij hoge temperaturen, die op verschillende manieren kan worden gemeten. Eén manier om de prestaties van staal bij hoge temperaturen te meten, is door de UTS en de YS te meten bij verhoogde temperaturen, doorgaans meer dan 1200F. Veel hittebestendige staalsoorten kunnen een UTS van 30-50ksi bij 1400F en een YS van maximaal 30ksi bevatten. Meestal presteren legeringen met een voldoende hoog chroom- en nikkelgehalte het beste in deze categorie van trek- en vloeigrens bij verhoogde temperatuur, waaronder HL, HP, HU en HK. Legeringen in deze categorie hebben doorgaans een volledig austenitische structuur. Vanwege de hogere aanwezigheid van legeringselementen zijn deze legeringen doorgaans ook duurder.
Een andere manier waarop de prestaties van hittebestendig staal worden gemeten, is in termen van de kruip- en spanningsbreuksterkte. Kruip komt zeer vaak voor bij hittebestendige stalen gietstukken. Voor degenen die niet bekend zijn: kruip is de stress die optreedt bij gietstukken die onder spanning staan ​​bij hoge temperaturen. Hoewel het volledig voorkomen van kruip niet mogelijk is, zijn de meeste hittebestendige staallegeringen ontworpen om het effect van kruip tot op zekere hoogte te minimaliseren, wat op zijn beurt de levensduur van het gietstuk verlengt. Waar kruip het meest problematisch wordt, is in bepaalde gevallen waar het leidt tot vervorming van het gietstuk en zelfs kan leiden tot breuken doordat de sterkte van het gietstuk zodanig wordt aangetast dat het breekt onder de eigenschappen die zijn gedefinieerd in een trekproef bij verhoogde temperatuur.

Legering selectie
Er kan rekening worden gehouden met kruip bij het gietontwerp en bij de keuze van de legering. Een ingenieur kan een gietontwerp selecteren waarmee het gietstuk gedurende een langere periode kan blijven presteren in geval van kruip, en hij kan ook een legering kiezen die beter bestand is tegen kruip. . Wat de keuze van de legering betreft, moet een ingenieur een legering selecteren die het proces van plastische vervorming vertraagt ​​en een hoge breukspanning heeft, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan het een of het ander op basis van de toepassing. In termen van vervormingscontrole kun je doorgaans het beste kiezen voor een legering die ten minste 30% nikkel en 15% chroom bevat om een ​​volledig austenitische structuur te verkrijgen; HT, HU en HP zijn geweldige voorbeelden. Sommige ijzer-chroom-nikkellegeringen zoals HK presteren ook goed op dit gebied.
Als het gaat om de breukspanning, zal het beheersen van het koolstofgehalte in het bereik van {{0}}.3-0.7% de belangrijkste variabele zijn. In het koolstofbereik van 0.3-0.7% zal het metaal veel beter bestand zijn tegen breukspanningen dan die van 0,2% en lager. Andere legeringselementen zijn ook van cruciaal belang, vooral voldoende nikkel om een ​​austenitische structuur te vormen (minstens 18%, bij voorkeur 22%+) en een chroomgehalte van meer dan 15% zijn van cruciaal belang, HK, HN en HP zijn kwaliteitsvoorbeelden. Sommige van de meest breukbestendige legeringen zullen een bepaald gehalte aan gespecialiseerde legeringselementen bevatten, zoals wolfraam of niobium, hoewel het koolstofgehalte de meest invloedrijke variabele blijft om te controleren.

Oxidatie vermijden
Een ander belangrijk kenmerk van roestvrij staal is de weerstand tegen oxidatie bij hoge temperaturen. Om deze reden moet hittebestendig roestvrij staal minimaal 12% chroom bevatten om de vorming van ijzeroxide bij hoge temperaturen te weerstaan. Een verdere oxidatieweerstand kan worden verkregen door een hoger chroom- en nikkelgehalte.

Thermische vermoeidheid
Als een gietstuk wordt onderworpen aan thermische cycli of schokken, moet daar ook rekening mee worden gehouden bij de keuze van de legering voor een hittebestendig staal. Er is geen goede manier om thermische vermoeidheid in een gietstuk te meten; er zijn thermische vermoeidheidstests, maar deze zijn niet erg van toepassing op de realiteit.

Hoe weerstand te bieden aan carburatie
Weerstand tegen carbonisatie is een andere overweging die moet worden gemaakt, vooral voor gietstukken die betrokken zullen zijn bij een toepassing zoals commerciële warmtebehandeling. Hogere nikkel- en chroomgehalten verhogen grotendeels de weerstand van het metaal tegen koolstofpenetratie in het oppervlak van het gietstuk. Silicium speelt ook een cruciale rol bij de weerstand tegen carburatie. Een kleine toename van het siliciumgehalte kan een drastisch verschil maken in het vermogen van de legering om koolstofpenetratie te weerstaan; doorgaans wordt ongeveer 2% silicium gebruikt in gietstukken die bedoeld zijn om carbonering te weerstaan. Andere legeringselementen zijn aan roestvrij staal toegevoegd om carbonisatie tegen te gaan, maar worden niet veel gebruikt en hun effectiviteit blijft discutabel.
Andere Overwegingen
In zeldzame gevallen moet rekening worden gehouden met een omgeving met een hoog zwavelgehalte, die oxidatie in de stalen gietstukken zal veroorzaken. Hittebestendige legeringen met een hoog nikkelgehalte zijn zeer gevoelig voor corrosie in een omgeving met hoog zwavelgehalte vanwege hun volledig austenitische structuur, dus legeringen die volledig ferritisch zijn, zijn doorgaans een betere keuze.