
Երկաթի վրա հիմնված բարձր ջերմաստիճանի համաձուլվածքները մետաղական նյութերի դաս են, որոնց հիմնական տարրն է երկաթը (Fe), որը նախագծված է լավ մեխանիկական ամրություն և քայքայման (ինչպես օքսիդացում) դիմադրություն պահպանելու համար բարձր ջերմաստիճաններում, սովորաբար 540°C-ից մինչև 760°C (1000°F-ից մինչև 14°F): «Կռած» անվանումը ցույց է տալիս, որ դրանք ձևավորվում են ջերմամեխանիկական գործընթացներով, ինչպիսիք են տաք գլանումը, դարբնոցը կամ արտամղումը, որոնք կատարելագործում են դրանց միկրոկառուցվածքը՝ ապահովելով ամրության, ճկունության և գործունակության բարենպաստ համադրություն:
Դրանք ծառայում են որպես ծախսարդյունավետ և շատ բազմակողմանի լուծում բարձր ջերմաստիճանի կիրառությունների լայն շրջանակի համար՝ կամրջելով չժանգոտվող պողպատների և ավելի թանկ նիկելի կամ կոբալտի վրա հիմնված գերհամահալվածքների միջև կատարողականության բացը:
Լավ բարձր ջերմաստիճանի դիմացկունություն և սողացող դիմադրություն. նրանք դիմադրում են դեֆորմացիային և դանդաղ, ժամանակից կախված լարվածությանը (սողում) մեխանիկական բեռի տակ բարձր ջերմաստիճաններում, թեև դրանց վերին ջերմաստիճանի սահմանը սովորաբար ավելի ցածր է, քան նիկելի վրա հիմնված գերհամաձուլվածքները:
Գերազանց օքսիդացման և կոռոզիայից դիմադրություն. Հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք մակերեսին պաշտպանիչ, կպչուն քրոմի (Cr2O3) սանդղակ ձևավորելու ունակությունն է՝ շնորհիվ քրոմի բարձր պարունակության (սովորաբար 12-28%): Շատ դասարաններ պարունակում են նաև սիլիցիում (Si) և ալյումին (Al)՝ ավելի կայուն կշեռքներ ձևավորելու համար:
Ծախսերի արդյունավետություն. հիմնվելով երկաթի մատրիցայի վրա՝ դրանք զգալիորեն ավելի էժան են, քան նիկելի կամ կոբալտի վրա հիմնված այլընտրանքները՝ դարձնելով դրանք ընտրված նյութ լայնածավալ կամ ծախսերի նկատմամբ զգայուն կիրառությունների համար:
Լավ պատրաստվածություն. Նրանց դարբնոցային բնույթը նշանակում է, որ դրանք կարող են հեշտությամբ ձևավորվել, մշակվել և եռակցվել բարդ բաղադրիչների մեջ՝ օգտագործելով ստանդարտ արդյունաբերական պրակտիկա:
Այս համաձուլվածքների բարձր ջերմաստիճանի արդյունավետությունը ձեռք է բերվում մի քանի սիներգետիկ մեխանիզմների միջոցով.
Պինդ լուծույթի ամրապնդում. այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են մոլիբդենը (Mo), վոլֆրամը (W) և քրոմը (Cr) լուծվում են երկաթի մատրիցայում՝ խոչընդոտելով տեղահանման շարժումը և ապահովելով ելակետային ուժ:
Կարբիդային տեղումների ուժեղացում. կայուն կարբիդների (օրինակ՝ M23C6, MC, որտեղ M-ը Cr, Mo, Nb է) ձևավորումը հացահատիկի սահմաններում և հատիկների ներսում օգնում է ամրացնել տեղահանումները և հատիկների սահմանները՝ ուժեղացնելով ուժը և սողացող դիմադրությունը:
Նիտրիդ և կարբոնիտրիդ տեղումներ. Որոշ համաձուլվածքներում այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են նիոբիումը (Nb) և տիտանը (Ti) ձևավորում են նուրբ նիտրիդներ կամ կարբոնիտրիդներ, որոնք ապահովում են տեղումների լրացուցիչ ուժեղացում:
Միկրոկառուցվածքային կայունություն. համաձուլվածքները հավասարակշռված են, որպեսզի դիմադրեն այս ամրացման փուլերի կոշտացմանը և ջերմության երկարատև ազդեցության ժամանակ վնասակար միջմետաղական միացությունների ձևավորմանը:
Երկաթի վրա հիմնված դարբնոցային բարձր ջերմաստիճանի համաձուլվածքները աշխատանքային ձիեր են բազմաթիվ ոլորտներում.
Էլեկտրաէներգիայի արտադրություն.
Տուրբինային շեղբեր և սկավառակներ գոլորշու տուրբիններում և գազատուրբինների ցածր ջերմաստիճանի փուլերում:
Կաթսայի խողովակներ, գերտաքացուցիչ և տաքացուցիչ խողովակներ և ջերմափոխանակիչներ հանածո վառելիքի էլեկտրակայաններում:
Ավտոմեքենաներ.
Տուրբո լիցքավորիչի պատյաններ (տուրբինային պատյաններ), որոնք պետք է դիմակայեն արտանետվող գազերի ջերմաստիճանին:
Արտանետվող կոլեկտորներ և խողովակներ:
Արդյունաբերական վառարաններ և ջերմային բուժում.
Ճառագայթային խողովակներ, խլացուցիչներ, սկուտեղներ և զամբյուղներ, որոնք օգտագործվում են կարբյուրացման, եռացման և ջերմամշակման այլ գործընթացներում:
Petrochemical & Refining:
Վառարանների կծիկների խողովակներ և կատալիտիկ կոտրիչներում և ռեֆորմատորներում բարձր ջերմաստիճանի պրոցեսի հոսքերի համար խողովակներ:
Հետևյալ աղյուսակը ամփոփում է հիմնական հատկանիշները արագ ակնարկի համար.
| Առանձնահատկություն | Նկարագրություն | Առավելություն |
| Հիմնական տարր | Երկաթ (Fe), բարձր Chromium (Cr) բովանդակությունը։ | Ապահովում է ծախսարդյունավետ հիմք՝ բնորոշ օքսիդացման դիմադրությամբ: |
| Արտադրական երթուղի | Ջերմամեխանիկական մշակում (տաք գլանվածք, դարբնագործություն). | Ստացվում է միատեսակ, նուրբ կառուցվածք՝ լավ ճկունությամբ և ամրությամբ: |
| Հիմնական ուժեղացուցիչներ | Պինդ լուծույթ (Mo, W); Կարբիդներ (Cr, Nb, Mo): | Ապահովում է բարձր ջերմաստիճանի ուժի և միկրոկառուցվածքային կայունության հավասարակշռված համադրություն: |
| Ջերմաստիճանի միջակայք | Լավ կատարում մինչև ~760°C (1400°F): | Լրացնում է ստանդարտ չժանգոտվող պողպատների և նիկելի սուպերհամաձուլվածքների միջև եղած կրիտիկական աշխատանքի բացը: |
| Հիմնական առավելություն | Կատարման, պատրաստման և արժեքի օպտիմալ հավասարակշռություն: | Առավել տնտեսող լուծումը բարձր ջերմաստիճանի ինժեներական մեծ թվով մարտահրավերների համար: |
| Ընդհանուր համաձուլվածքներ և տեսակներ | Austenitic (օրինակ, 304H, 316H, 321H, 347H); Ֆերիտիկ (օրինակ, 446); Տեղումներ-կարծրացնող (օրինակ՝ A-286, 17-4PH): | Առաջարկում է լայն ընտրություն տարբեր ջերմաստիճանի, ուժի և կոռոզիայի պահանջների համար: |
Ամփոփելով՝ Երկաթի վրա հիմնված կռած բարձր ջերմաստիճանի համաձուլվածքներ նյութերի հիմնարար և բազմակողմանի դասակարգ են, որոնք հնարավորություն են տալիս ժամանակակից բարձր ջերմաստիճանի ճարտարագիտության զգալի մասի: Դրանց մշակումը ներկայացնում է ծախսերի և կատարողականի վարպետորեն օպտիմիզացում՝ դարձնելով դրանք անփոխարինելի ծրագրերի համար՝ սկսած ընտանեկան մեքենայից մինչև էլեկտրակայան, որն ապահովում է դրա էլեկտրաէներգիան: