فولاد مقاوم در برابر حرارت

فولاد مقاوم در برابر حرارت به فولادی با مقاومت اکسیداسیون در دمای بالا و استحکام در دمای بالا اشاره دارد. مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا شرط مهمی برای اطمینان از کار ماندگار قطعه در دمای بالا است. قطعات فولادی در دمای بالا هوا و سایر محیط های اکسیداسیون، اکسیژن و واکنش شیمیایی سطح فولاد برای تشکیل انواع لایه اکسید آهن، لایه اکسید بسیار شل است، ویژگی های اصلی فولاد را از دست داده، به راحتی سقوط می کند. به منظور بهبود مقاومت اکسیداسیون در دمای بالا فولاد، عناصر آلیاژی به فولاد اضافه می شود تا ساختار اکسید را تغییر دهد. عناصر آلیاژی معمولاً مورد استفاده کروم، سیلیکون، آلومینیوم و غیره هستند. آنها با اکسیژن واکنش می دهند تا یک لایه اکسید متراکم و پایدار یا لایه غیرفعال Cr2O3، SiO2 یا Al2O3 تشکیل دهند تا از فولاد در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت کنند. مقدار کروم، سیلیکون و آلومینیوم اضافه می شود و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا فولاد خوب است، اما اگر مقدار سیلیکون و آلومینیوم بیش از حد اضافه شود، خواص مکانیکی و فرآیند فولاد بدتر می شود. بنابراین، فولاد مقاوم در برابر حرارت با کروم به عنوان عنصر آلیاژی اصلی، سیلیکون، آلومینیوم به عنوان عنصر کمکی، به طور خلاصه، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا فولاد فقط به ترکیب شیمیایی مربوط می شود.
استحکام در دمای بالا به توانایی فولاد برای تحمل بار مکانیکی برای مدت طولانی در دمای بالا اشاره دارد. فولاد تحت بار مکانیکی با دمای بالا نرم می شود، یعنی با افزایش دما، استحکام کاهش می یابد. دوم خزش است، یعنی در اثر تنش ثابت، مقدار تغییر شکل پلاستیک به آرامی با افزایش زمان در حال افزایش است و تغییر شکل پلاستیک فولاد در دمای بالا ناشی از لغزش کریستال و لغزش مرز دانه است. روش آلیاژی معمولاً برای بهبود مقاومت در دمای بالا فولاد استفاده می شود. همچنین افزودن عناصر آلیاژی به فولاد برای بهبود نیروی پیوند بین اتم ها و تشکیل یک سازمان مطلوب است. افزودن کروم، مولیبدن، تنگستن، وانادیم، تیتانیوم و غیره می‌تواند ماتریس فولاد را تقویت کند، دمای تبلور مجدد را بهبود بخشد، اما همچنین می‌تواند کاربید فاز یا ترکیبات بین فلزی تقویت‌شده مانند Cr23C6، VC، TiC و غیره را تشکیل دهد. این فازهای تشدید شده در دمای بالا پایدار هستند، محلول نیستند، سنگدانه ها را جمع نمی کنند و سختی خود را حفظ می کنند. نیکل عمدتاً برای بدست آوردن آستنیت اضافه می شود. آستنیت نزدیک‌تر از اتم‌های موجود در فریت قرار دارد و نیروی اتصال بین اتمی قوی‌تر است، بنابراین انتشار اتمی دشوار است. بنابراین شدت دمای بالای آستنیت بهتر است. مشاهده می شود که استحکام دمای بالا فولاد مقاوم در برابر حرارت نه تنها به ترکیب شیمیایی مربوط می شود، بلکه به بافت نیز مربوط می شود.