Acer resistent a la calor

Com mesurar el rendiment
Tanmateix, el component clau d'un acer resistent a la calor és la seva durabilitat a altes temperatures, que es pot mesurar de diferents maneres. Una manera de mesurar el rendiment d'un acer a altes temperatures és mesurar l'UTS i l'YS a temperatures elevades, normalment més de 1200F. Molts acers resistents a la calor poden contenir un UTS de 30-50ksi a 1400F i un YS de fins a 30ksi. Normalment, els aliatges que tenen un contingut prou elevat de crom i níquel tenen el millor rendiment en aquesta categoria de resistència a la tracció i elàstic a temperatura elevada, inclosos HL, HP, HU i HK. Els aliatges d'aquesta categoria solen tenir una estructura totalment austenítica. A causa de la major presència d'elements d'aliatge, aquests aliatges també solen ser més cars.
Una altra manera de mesurar el rendiment de l'acer resistent a la calor és en termes de la seva resistència a la ruptura i la fluència. La fluència és extremadament comú a les peces d'acer resistents a la calor. Per a aquells que no estan familiaritzats, el fluiment és l'estrès que es produeix a les peces de fosa que estan sota tensió a altes temperatures. Tot i que no és possible prevenir completament la fluència, la majoria d'aliatges d'acer resistents a la calor estan dissenyats per minimitzar l'efecte de la fluència fins a cert punt, que al seu torn allarga la vida útil de la fosa. On la fluència esdevé més problemàtica és en casos selectes en què condueix a deformacions de la fosa i fins i tot pot provocar fractures a causa de la resistència de la fosa compromesa de manera que es fractura per sota de les propietats definides en un assaig de tracció a temperatura elevada.

Selecció d'aliatges
La fluència es pot tenir en compte en el disseny de la fosa i en la selecció d'aliatges, un enginyer pot seleccionar un disseny de fosa que permetrà que la fosa continuï funcionant durant un període prolongat en cas de fluència i també pot seleccionar un aliatge que sigui més resistent a la fluència. . Pel que fa a la selecció d'aliatges, un enginyer hauria de seleccionar un aliatge que alenti el procés de deformació plàstica i tingui un alt esforç de ruptura, prioritzant l'un o l'altre en funció de l'aplicació. Pel que fa al control de la deformació, la millor aposta normalment és anar amb un aliatge que contingui almenys un 30% de níquel i un 15% de crom per obtenir una estructura totalment austenítica, HT, HU i HP són grans exemples. Alguns aliatges de ferro-crom-níquel com HK també funcionen bé en aquest àmbit.
Quan es tracta de l'estrès de ruptura, controlar el contingut de carboni per tal que estigui en el rang {{0}}.3-0.7% serà la variable més important. En l'interval de carboni 0.3-0,7%, el metall serà molt més resistent a les tensions de ruptura que els que són del 0,2% i per sota. Altres elements d'aliatge també són clau, especialment níquel suficient per formar una estructura austenítica (Almenys un 18%, preferiblement un 22% +) i un contingut de crom superior al 15% són clau, HK, HN i HP són exemples de qualitat. Alguns dels aliatges més resistents a la ruptura contindran algun contingut d'elements d'aliatge especialitzats com el tungstè o el niobi, tot i que el contingut de carboni segueix sent la variable més impactant a controlar.

Evitant l'oxidació
Una altra clau de l'acer inoxidable és la resistència a l'oxidació a altes temperatures. Per aquest motiu, un acer inoxidable resistent a la calor ha de contenir un mínim del 12% de crom per resistir la formació d'òxid de ferro a altes temperatures. Es pot obtenir més resistència a l'oxidació mitjançant un contingut més elevat de crom i níquel.

Fatiga tèrmica
Si una fosa està sotmesa a cicles tèrmics o xocs, això també s'ha de tenir en compte a l'hora de seleccionar l'aliatge per a un acer resistent a la calor. No hi ha una bona manera de mesurar la fatiga tèrmica en una fosa, hi ha proves de fatiga tèrmica, però no es transmeten gaire a la realitat.

Com resistir la carburació
La resistència a la carburació és una altra consideració a tenir en compte, especialment per a peces de fosa que estaran implicades en una aplicació com el tractament tèrmic comercial. Els continguts més elevats de níquel i crom augmenten en gran mesura la resistència del metall a la penetració de carboni a la superfície de la fosa. El silici també té un paper vital en la resistència a la carburació, els petits augments de silici poden fer una diferència dràstica en la capacitat de l'aliatge de resistir la penetració del carboni, normalment al voltant del 2% de silici s'utilitza en peces de fosa destinades a resistir la carburació. S'han afegit altres elements d'aliatge als acers inoxidables per resistir la carburació, encara que no s'utilitzen àmpliament i la seva efectivitat segueix sent discutible.
Altres consideracions
En casos rars, s'han de tenir en compte un entorn alt en sofre que provocarà oxidació a les peces de fosa d'acer. Els aliatges resistents a la calor d'alt contingut de níquel són molt propensos a la corrosió en un entorn amb alt contingut de sofre a causa de la seva estructura totalment austenítica, de manera que els aliatges que són totalment ferrítics solen ser una millor selecció.