Isıya Dayanıklı Çelik

Performans nasıl ölçülür?
Bununla birlikte, ısıya dayanıklı bir çeliğin temel bileşeni, çeşitli şekillerde ölçülebilen yüksek sıcaklıklardaki dayanıklılığıdır. Bir çeliğin yüksek sıcaklıklardaki performansını ölçmenin bir yolu, UTS ve YS'yi yüksek sıcaklıklarda, genellikle 1200F'nin üzerinde ölçmektir. Birçok ısıya dayanıklı çelik, 1400F'de 30-50ksi'lik bir UTS'yi ve 30ksi'ye kadar bir YS'yi tutabilir. Tipik olarak, yeterince yüksek krom ve nikel içeriğine sahip alaşımlar, HL, HP, HU ve HK dahil olmak üzere yüksek sıcaklıkta çekme ve akma mukavemeti kategorisinde en iyi performansı gösterir. Bu kategorideki alaşımlar tipik olarak tamamen östenitik bir yapıya sahiptir. Alaşım elementlerinin daha yüksek mevcudiyeti nedeniyle, bu alaşımlar aynı zamanda daha pahalı olma eğilimindedir.
Isıya dayanıklı çeliğin performansının ölçülmesinin bir başka yolu da sürünme ve gerilme kopma mukavemeti açısındandır. Isıya dayanıklı çelik dökümlerde sürünme oldukça yaygındır. Bilmeyenler için sünme, yüksek sıcaklıklarda zorlanan dökümlerde meydana gelen gerilimdir. Sünmeyi tamamen önlemek mümkün olmasa da, ısıya dayanıklı çelik alaşımların çoğu, sünme etkisini bir dereceye kadar en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır, bu da dökümün servis ömrünü uzatır. Sünmenin en sorunlu hale geldiği bazı durumlarda döküm deformasyonuna neden olur ve hatta dökümün mukavemetinin yüksek sıcaklık çekme testinde tanımlanan özelliklerin altında kırılacağı şekilde tehlikeye girmesi nedeniyle kırılmalara yol açabilir.

Alaşım seçimi
Sünme, döküm tasarımında ve alaşım seçiminde hesaba katılabilir; bir mühendis, sünme durumunda dökümün uzun bir süre performans göstermeye devam etmesine izin verecek bir döküm tasarımı seçebilir ve ayrıca sünmeye karşı daha dirençli bir alaşım seçebilir. . Alaşım seçimi açısından bir mühendis, uygulamaya bağlı olarak birine veya diğerine öncelik vererek, plastik deformasyon sürecini yavaşlatan ve yüksek kopma gerilimine sahip bir alaşım seçmelidir. Deformasyon kontrolü açısından en iyi bahis, tamamen ostenitik bir yapı elde etmek için tipik olarak en az %30 nikel ve %15 krom içeren bir alaşımla gitmektir; HT, HU ve HP harika örneklerdir. HK gibi bazı demir-krom-nikel alaşımları da bu alanda iyi performans göstermektedir.
Kopma gerilimi söz konusu olduğunda, karbon içeriğinin {{0}.3-0.7% aralığında olmasını kontrol etmek en önemli değişken olacaktır. 0.3-0.7% karbon aralığında metal, kopma gerilimlerine karşı %0.2 ve altındakilere göre çok daha dirençli olacaktır. Diğer alaşım elementleri de önemlidir; özellikle ostenitik bir yapı oluşturmaya yetecek kadar nikel (en az %18, tercihen %22+) ve %15'ten fazla krom içeriği anahtardır; HK, HN ve HP kalite örnekleridir. Kırılmaya en dayanıklı alaşımlardan bazıları, tungsten veya niyobyum gibi özel alaşım elementlerinin bir kısmını içerecektir, ancak karbon içeriği kontrol edilmesi en etkili değişken olmaya devam etmektedir.

Oksitlenmeyi önlemek
Paslanmaz çeliğin bir diğer anahtarı da yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı dirençtir. Bu nedenle ısıya dayanıklı bir paslanmaz çeliğin yüksek sıcaklıklarda demir oksit oluşumuna karşı koyabilmesi için minimum %12 krom içermesi gerekir. Daha yüksek krom ve nikel içeriği sayesinde daha fazla oksidasyon direnci elde edilebilir.

Termal yorgunluk
Bir dökümün termal döngüye veya şoka maruz kalması durumunda, ısıya dayanıklı çelik için alaşım seçimi söz konusu olduğunda bu durum da dikkate alınmalıdır. Bir dökümdeki termal yorgunluğu ölçmenin harika bir yolu yoktur, termal yorulma testleri vardır, ancak bunlar gerçeğe büyük ölçüde yansımamaktadır.

Karbürizasyona nasıl direnilir
Karbürizasyon direnci, özellikle ticari ısıl işlem gibi bir uygulamada yer alacak dökümler için dikkate alınması gereken bir diğer husustur. Daha yüksek nikel ve krom içeriği, metalin döküm yüzeyine karbon nüfuzuna karşı direncini büyük ölçüde artırır. Silikon, karbürizasyon direncinde de hayati bir rol oynar; silikondaki küçük artışlar, alaşımın karbon penetrasyonuna direnç gösterme yeteneği üzerinde büyük bir fark yaratabilir; tipik olarak, karbürizasyona direnç göstermesi amaçlanan dökümlerde yaklaşık %2 silikon kullanılır. Karbürizasyona direnmek için paslanmaz çeliklere başka alaşım elementleri eklenmiştir, ancak yaygın olarak kullanılmamaktadır ve bunların etkinliği tartışmalıdır.
Diğer hususlar
Nadir durumlarda, çelik dökümlerde oksidasyona neden olacak yüksek kükürtlü bir ortamın dikkate alınması gerekir. Yüksek nikel içerikli, ısıya dayanıklı alaşımlar, tamamen östenitik yapıları nedeniyle yüksek sülfürlü ortamlarda korozyona çok yatkındır, dolayısıyla tamamen ferritik olan alaşımlar genellikle daha iyi bir seçimdir.