Yüksek sıcaklıklara dayanıklı çelik kaliteleri:
kimyasal yapıları ve belirleyici özellikleri
Isıya dayanıklı ve sürünmeye dayanıklı çelikler, 600 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda kullanılması amaçlanan eleman ve bileşenlerin üretiminde kullanılır.
Kazan çeliklerinin aksine, 800 ile 1150 santigrat derece arasındaki çalışma sıcaklık aralığında ısıya dayanıklı ve sürünmeye dayanıklı parçalar kullanılır. Bunlar yaygın olarak tanınan aralıklardır ve belirli bir alt grup içindeki her kalitenin benzersiz bir işlevi, sürünme sınırı, sürünme gücü ve belirli bir süre boyunca işlev görebileceği ortam vardır. Yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında, bu çelikler oksitleyici ortamın aşındırıcı etkilerine karşı yüksek düzeyde bir direnç gösterirler.
Örneğin H6S2 – X10CrAl7 çeliklerinde bulunan krom miktarı kabaca %5-8 aralığındadır. Bu da ısıya dayanıklılık özelliğine katkı sağlayan faktörlerden biridir. Kararsız ortamda yüksek sıcaklıklara maruz kalan ürün oksidasyon sonucu yüzeyinde oksitler oluşmaya başlayacaktır. Sıcaklık yükseldikçe bu oksitlerin kalınlığı artacaktır. Tüm ürün kaplama işlemi, yalnızca belirli bir ortama direnmek için yeterli bir katman geliştirildiği sürece devam eder. Bu tabaka, ürünün içinde bulunan diğer alaşım katkı maddelerini korumak için ürünün bozulmamış yüzeyine yapışmalı ve çıkarılması zor olmalıdır. Çelik tasarrufu, birçok durumda ürünün ölümünde önemli bir rol oynar. Bunun nedeni, yetersiz miktarda alaşım malzemesinin oksitlerin çatlamasına ve sonraki katmanları yeniden oluşturmasına neden olmasıdır, bu da nihai olarak ürünün nispeten kısa bir süre içinde yok olmasına neden olur.
“Yüksek sıcaklık boruları” terimi, özellikle 425 Santigrat derecenin (800 Fahrenhayt derece) üzerindeki sıcaklıklarda, yükseltilmiş sıcaklıklar için tasarlanan boru sistemini ifade eder. Çelikler yeterli sürünme mukavemetine sahip olmalı ve iyi ısı direnci, korozyon direnci, metalürjik stabilite, oksidasyon direnci, gerilme-kopma direnci ve yanma gazı ve işlenen kimyasallara karşı yüzey stabilitesini korumalıdır. Ayrıca çelikler yeterli oksidasyon direncine sahip olmalıdır. Bu çelikler genellikle aşağıdaki gibi üç kategoriye ayrılır:
Yüksek sıcaklıklara dayanabilecek düşük alaşım içeriğine sahip çelikler:
Yüksek sıcaklık uygulamaları bağlamında çelik, C-Mo alaşımlı çelikler, Cr-Mo alaşımlı çelikler, Mn-Mo alaşımlı çelikler veya Mn-Mo veya Mn anlamına gelebilir. -Mo-Ni alaşımlı çelikler. Çelik bileşiminin molibden bileşeninin arttırılması, genellikle yüksek sıcaklık mukavemeti (sürünme mukavemeti) dikkate alınan birincil husus olduğunda yapılır. Yüksek sıcaklıklarda korozyona karşı direncin çok önemli olduğu durumlarda krom konsantrasyonu artar. Petrol rafinerilerinde kullanılan ve hidrojen saldırısına duyarlı ekipmanlar söz konusu olduğunda, hidrojen saldırısına karşı daha dayanıklı hale getirmek için çeliğe bazen molibden ve krom eklenir. 600 ve 650 Santigrat derece (1112 ve 1200 Fahrenheit derece) arasındaki sıcaklıklarda, genellikle düşük alaşımlı çelikler kullanılır.
Paslanmaz çelikler, 1112 ila 1247 derece Fahrenheit (600 ila 675 Santigrat derece) arasındaki sıcaklıklara dayanabildikleri için yüksek sıcaklık borularında kullanım için idealdir. Paslanmaz çelikler yalnızca bu sıcaklık aralığında güçlü bir sürünme mukavemeti sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yüksek sıcaklıkta korozyona, oksidasyona, kireçlenmeye ve karbonlaşmaya ve ikincil fazların çökelmesine karşı olağanüstü direnç gösterir. 316 kalite paslanmaz çelik ve onun düşük karbonlu çeşidi 316L, çeşitli amaçlar için en sık kullanılanlardır.
Son zamanlarda yüksek sıcaklık borularında kullanılmak üzere üretilen demir alaşımları: Günümüz dünyasında, nükleer, fosil ve petrokimya sektörleri gibi endüstrilerde uygulama için yeni demir alaşımları geliştirilmektedir.
Çelik Isı Dayanımı
Ürünün maruz kaldığı yük dikkate alınmaksızın gaza, kimyasal buharlara, buhara ve reaktiflere karşı dayanıklılık, malzemenin ısıya dayanıklı veya gaz korozyon direncinin yanı sıra 550 derecenin üzerindeki sıcaklık ile tanımlanır. Santigrat aynı zamanda. Isıya dayanıklı çeliklerin kimyasal yapısında bulunan krom miktarı yüzde 5 ila 30 arasında değişebilir. Kroma ek olarak, en sık karşılaşılan alaşım elementleri arasında alüminyum (Al olarak kısaltılır), silikon (Si olarak kısaltılır), titanyum (Ti olarak kısaltılır) ve eser miktarda niyobyum (Nb olarak kısaltılır), seryum (C olarak kısaltılır) bulunur. ve nitrojen (N olarak kısaltılır).
Isıya dayanıklı olan çeliklerin bir kısmı aynı zamanda sürünmeye dayanıklı çelikler olarak da kullanılabilir; nikel içeren ve östenitik veya östenitik-ferritik yapıya sahip alaşımlardır. Isıya dayanıklı çelikler %0,30’a kadar çıkabilen karbon içeriğine sahiptir ve bunun sonucunda uygun düzeyde sertlik ve aşınma direncine sahiptir. Buna ek olarak, eser miktarda silikon ve alüminyumun dahil edilmesiyle malzemenin ısıl işleminin iyileştirildiğini belirtmek gerekir. Farklı yapıları nedeniyle ferritik çelikler, ısıya dayanıklı östenitik çelikler ve ısıya dayanıklı östenitik-ferritik çelikler birbirinden ayrılır. Yüksek sıcaklıklara ek olarak kükürt bileşiklerine, motor egzozlarına, nitrürlemeye ve karbonlamaya karşı dayanıklı maddelere ihtiyaç duyulan durumlarda kullanılırlar. Bu ürünler arasında çubuklar, borular ve levhalar bulunur. Karbonlama kutuları için çelikler, termokupl kılıfları için çelikler, fırınlardaki raylar, vakum odaları için bileşenler ve endüstriyel fırınlarda kullanılan ısıya dayanıklı borular bu metallerin uygulamalarından bazılarıdır.
Sürünme direnci
Buna karşılık, sürünme direnci, bir alaşımın veya yüksek alaşımlı çeliğin, elemanın yüksek sıcaklıklarda çalışmasının neden olduğu gerilimlerin neden olduğu çeşitli deformasyonlara karşı ne kadar dirençli olacağını belirleyen şeydir. Sürünmeye dayanıklı çelik kalitelerinin östenitik yapısı, ağırlıkça %13 ila %28 arasında değişen bir krom içeriği ve %8 ila %27 arasında herhangi bir yerde olabilen bir nikel içeriği ile tamamlanır.
Bu bileşenlerin oranları, alternatif olarak, alaşım derecesine (özellikle krom-nikel alaşımlarında) bağlı olarak değişebilen, spesifik ürünün istenen ortamı temelinde kontrol edilir. Krom, Titanyum ve Silikon, kristal ağ içindeki atomik bağ miktarını artıran bazı alaşım örnekleridir. Diğer örnekler Vanadyum, Molibden, Tungsten ve Kobalt’tır. Bu alaşımlar ayrıca yeniden kristalleşme ve erimenin meydana gelebileceği sıcaklık aralığını genişletir. Normalde sürünmeye dayanıklı çeliklerdeki karbon içeriği, ısıya dayanıklı çeliklere kıyasla düşük seviyede tutulur; bununla birlikte, sürünmeye dayanıklı çelikler, östenitik yapılarda çok sık görülen bir seviye olan %0,16’ya kadar karbon içerebilir. Sürünmeye dayanıklı çeliklerin özellikleri kürleme ve ezme ile iyileştirilebilir; ancak bu iyileştirmeler, her ikisi de özelliklerin bozulmasına neden olan soğuk plastik deformasyon ve fazların ayrılmasının pıhtılaşması yoluyla reddedilebilir.
Silkrom valf çelikleri için uygulamalar ve teknik özellikler
Bazen CrSi olarak bilinen krom ve silikon kombinasyonu, resmi adı Valve Steels iken SilChrom Steel olarak bilinen bir malzemenin yaratılmasından sorumludur. Bunlar, sorumlu makinelerin yanma motorlarında, havacılık motorlarında, otomobil bileşenlerinde ve valflerinde ve sorumlu ekipmanda kullanılmak üzere tasarlanmış sınırlı bir sürünme dirençli çelik kategorisidir. Uçak motorlarının egzoz gazlarına karşı dirençlidirler, egzoz gazlarından çıkan tozlarla aşınmazlar, yüksek sertlik-sıcaklık oranı sergilerler, çalışırken deforme olmazlar, plastik ve mekanik işlemler sırasında kolayca şekillenirler ve bunlardan bir tanesidir.
Martensitik bir yapıya sahip olan az sayıdaki sürünmeye dayanıklı çeliklerden biridir. Çoğu vanalar için dövme olarak üretilmektedir. Valf çeliklerinde bulunan kimyasalların bileşimi Bu çelik grubu, yaklaşık %0,4 ila 0,6 arasında bir karbon içeriğine, 750 santigrat dereceye kadar çalışma sıcaklığına ve yumuşatılmış biçimde sunulan bir çalışma ürününe sahiptir.
Temperleme işlemi sırasında, tungsten ve molibden içeren martensitik valf çelikleri, kırılganlığa karşı gelişmiş bir dirence ve daha yüksek bir genel güvenliğe sahiptir. Valf çeliğinin üretimi, 900-1100 santigrat derece sıcaklıklarda sertleştirmeyi, ardından 720-850 santigrat derecede temperlemeyi ve ardından suda veya havada soğutmayı gerektirir. Valf çeliği kategorisinde, östenitik veya östenitik-ferritik yapıya sahip daha az yaygın çelikler de vardır. Bu çelikler daha az yaygındır.
Azot, Nikel ve Manganez, östenitik çeliklerde kullanılan birincil katkılardır. Bu üç element, Krom ile birlikte östenitojenik elementlerin oluşumundan sorumludur. Östenitik çelikler, krom silisyum çeliklerle karşılaştırıldığında, güçlerini kaybetmeden yüksek sıcaklıklara dayanma konusunda daha da büyük kapasiteleri ile ayırt edilirler.