Ensinnäkin on välttämätöntä selventää näitä aineellisia luokkia hallitsevat tekniset määritelmät teollisuuden standardien (esim. ASTM, ISO ja metallurgisten tekniikan periaatteiden) mukaisesti:
Ruostumaton teräs:rauta (fe) - pohjainen seosmääritellään ensisijaisesti sen kromi (CR) -sisällöllä -Vähintään 10,5 painoprosentti Cr(Per ASTM A941). Kromi reagoi hapen kanssa muodostaen ohuen, tarttuvan ja itsensä - parantava kromioksidi (cr₂o₃) -kerros pinnalla, mikä estää lisää hapettumista (ruostetta) ja tarjoaa peruskorroosionkestävyyttä. Lisäseostamiselementtejä (esim. Nikkel (Ni) austeniittisten luokkien taipuvuuden suhteen, kuten 304/316, molybdeeni (MO) 316L: n tai titaanin (ti) stabilointiin 321), lisätään erityisten ominaisuuksien parantamiseksi, mutta ydinmatriti pysyy - pohjaisia.
Superseos: Korkea - suorituskykyseos, joka on suunniteltu nimenomaisestiUltra - korkea - lämpötilapalvelu (tyypillisesti suurempi tai yhtä suuri kuin 800 astetta /1472 astetta f) ja jatkuva mekaaninen jännitys(esim. Creep, lämpöväsymys tai korkea paine). Per ASTM B625, superseokset ovat yleisimminnikkeli (ni) - -pohjainen(esim. Inconel® 718, GH4049), vaikka Cobalt (Co) - -pohjainen (esim. Haynes® 188) tai rauta - nikkeli (fe - ni) - -pohjainen (EG, Incoloy® 800H) -variantit. Niiden määrittelevä ominaisuus on räätälöity mikrorakenne -, jota vahvistetaan usein sademäärällä - kovettumisvaiheet (esim. '- ni₃ (al, ti) tai "- ni₃nb) tai kiinteä - ratkaisu, joka vahvistaa elementtien kaltaisia elementtejä (W) tai W) (Uudelleen) -, joka ylläpitää lujuutta, stabiilisuutta ja korroosionkestävyyttä lämpötiloissa, joissa useimmat muut seokset (mukaan lukien ruostumaton teräs) pehmenee, muodonmuutos tai epäonnistuminen.
Pohjametallien ja seostusstrategioiden perustavanlaatuinen kontrasti vaikuttaa suoraan suorituskykyyn:
Silmiinpistävin ero on siinä, kuinka kukin materiaali toimii äärimmäisissä olosuhteissa - erityisesti korkeat lämpötilat ja mekaaninen jännitys:
Ruostumaton teräs: Vaikka lämpö - kestävä "ruostumattomat teräkset (esim. 310S, 330) kestää lyhyen - termialtistuksen 900–1000 asteeseen (1652–1832 astetta F), niiden pitkä - Termi suorituskyky hajoaa nopeasti 800 asteen yläpuolella (1472 astetta F). Näissä lämpötiloissa:
Kromioksidikerros voi tulla epävakaa tai spall (hiutale pois), mikä johtaa nopeaan hapettumiseen.
Raudan - -pohjainen matriisi pehmenee, menettäen vetolujuuden ja hiipimisenkestävyyden (esim. 316L: n vetolujuus on ~ 100 MPa 800 asteessa, alas ~ 500 MPa huoneenlämpötilassa).
Karbidin saostuminen (esim. Cr₂₃c₆) viljarajoissa voi aiheuttaa "herkistämistä", vähentäen korroosionkestävyyttä ja lisäämään haurautta.
Superseos: Suunniteltu menestymään lämpötiloissa1000–1200 astetta (1832–2192 aste F). Esimerkiksi:
Nikkeli - -pohjainen GH4049 ylläpitää ~ 300 MPa: n vetolujuutta 1000 asteessa ja vastustaa hiipivää (hidas, pysyvä muodonmuutos stressin alla) tuhansien tuntien ajan.
'Vaihe superseosissa pysyy vakaana näissä lämpötiloissa, estäen pehmennyksen, kun taas edistyneet luokat (esim. Inconel® 718) käyttävät "- ni₃nb: tä lujuuden säilyttämiseen jopa 700 asteeseen.
Ruostumattomasta teräksestä ei ole suunniteltu korkeita mekaanisia kuormituksia kohonneissa lämpötiloissa. Esimerkiksi:
Yleisen austeniittisen ruostumattoman teräksen (304) saantolujuus on ~ 170 MPa 600 asteessa - riittämätön kuormitukseen - laakerikomponentit, kuten kaasuturbiininterät, jotka vaativat saannon vahvuuksia> 400 MPa 800 asteessa.
Superseosit sitä vastoin on optimoitu tällaisiin vaatimuksiin:
GH4049: n saantolujuus on ~ 200 MPa 1000 asteessa ja ~ 650 MPa 700 asteessa, mikä tekee siitä sopivan turbiinin terille ja rakettien palamiskammioille, joilla on sekä korkea lämpö että stressi.
Suorituskyvyn aukot kääntyvät täysin erilaisiin käyttötapauksiin:
Ruostumaton teräs: Käytetään sovelluksissa, joissakorroosionkestävyys kohtalaisissa lämpötiloissaon prioriteetti, kuten:
Elintarvikkeidenjalostuslaitteet (304), merilaitteistot (316L), kemialliset varastosäiliöt (317L) tai autojen pakokaasujärjestelmät (409).
Jopa "korkeat - lämpötila" ruostumattomat teräkset (esim. 310S) on rajoitettu - kuormitukseen -, laakeriroolit, kuten uunin vuoraukset tai lämmönvaihdinputket alhaisissa - painejärjestelmissä.
Superseos: VarattuExtreme, korkea - SuorituskykyympäristötJos epäonnistumisella olisi katastrofaalisia seurauksia, kuten:
Aerospace: Kaasuturbiiniterät (Inconel® 718), rakettien suuttimet (Haynes® 282).
Energia: Ultra - ylikriittiset voimalaitoksen kattilaputket (Incoloy® 800H), ydinreaktorikomponentit (seos 690).
Teollisuus: Korkea - lämpötila uunin säteilyputket (GH3030) tai katalyyttiset halkeamisreaktorin sisäosat (Hastelloy® X).
Ruostumattomasta teräksestä valmistetut ja superseokset ovat erillisiä materiaaliluokkia, jotka on erotettu niiden peruskoostumuksen, suunnittelutavoitteiden ja suorituskykyrajojen perusteella. Ruostumaton teräs on rauta - -pohjainen seos, joka on optimoitu korroosionkestämään kohtalaisissa lämpötiloissa, kun taas superseokset ovat nikkeli/koboltti - -pohjaisia materiaaleja, jotka on suunniteltu ultra - korkealle - lämpötilavoimakkuudelle ja kestävyydelle. Vaikka ruostumaton teräs on monipuolinen ja kustannukset - tehokas päivittäisessä ankarissa ympäristöissä, siitä puuttuu mikrorakenteellinen ja koostumuksen tekniikka, jota vaaditaan superseoksen -, ja se epäonnistuisi äärimmäisissä olosuhteissa, joissa superseosit ovat välttämättömiä.
