
Темір негізіндегі соғылған жоғары температуралы қорытпалар негізгі элементі ретінде темір (Fe) бар металл материалдар класы болып табылады, әдетте 540°C пен 760°C (1000°F пен 1400°F) аралығындағы жоғары температурада жақсы механикалық беріктік пен деградацияға төзімділікті (тотығу сияқты) сақтау үшін әзірленген. «Соғылған» белгісі олардың беріктіктің, иілгіштіктің және икемділіктің қолайлы комбинациясын қамтамасыз ету үшін микроқұрылымын нақтылайтын ыстық илемдеу, соғу немесе экструзия сияқты термомеханикалық процестер арқылы пішінделгенін көрсетеді.
Олар тот баспайтын болаттар мен қымбатырақ никель немесе кобальт негізіндегі суперқорытпалар арасындағы өнімділік алшақтығын жоя отырып, жоғары температуралық қолданбалардың кең ауқымы үшін үнемді және өте әмбебап шешім ретінде қызмет етеді.
Жоғары температураға жақсы төзімділік пен сусымалыға төзімділік: олар жоғары температурада механикалық жүктеме кезінде деформацияға және баяу, уақытқа тәуелді деформацияға (сусылуға) қарсы тұрады, бірақ олардың жоғарғы температура шегі әдетте никель негізіндегі суперқорытпаларға қарағанда төмен.
Өте жақсы тотығуға және коррозияға төзімділік: Олардың негізгі ерекшелігі хромның жоғары мөлшерінің (әдетте 12-28%) арқасында бетінде қорғаныш, жабысатын хром (Cr₂O₃) шкаласын қалыптастыру қабілеті болып табылады. Көптеген сорттарда одан да тұрақты қабыршақтарды қалыптастыру үшін кремний (Si) және алюминий (Al) бар.
Шығындық тиімділік: Темір матрицасына негізделген олар никель немесе кобальт негізіндегі баламаларға қарағанда айтарлықтай арзанырақ, бұл оларды ауқымды немесе шығынды қажет ететін қолданбалар үшін таңдау материалына айналдырады.
Жақсы дайындалу: Олардың өңделген табиғаты стандартты өнеркәсіптік тәжірибелерді қолдана отырып, оларды оңай қалыптастыруға, өңдеуге және күрделі компоненттерге дәнекерлеуге болатындығын білдіреді.
Бұл қорытпалардың жоғары температуралық өнімділігі бірнеше синергетикалық механизмдер арқылы қол жеткізіледі:
Қатты ерітіндіні нығайту: молибден (Mo), вольфрам (W) және хром (Cr) сияқты элементтер темір матрицасында еріп, дислокация қозғалысына кедергі келтіреді және бастапқы беріктік береді.
Карбидтің жауын-шашынның күшеюі: Дән шекараларында және түйіршіктер ішінде тұрақты карбидтердің (мысалы, M₂₃C₆, MC, мұнда M - Cr, Mo, Nb) түзілуі беріктік пен сусымалыға төзімділікті арттыруға көмектеседі.
Нитрид пен карбонитридтің жауын-шашыны: Кейбір қорытпаларда ниобий (Nb) және титан (Ti) сияқты элементтер тұнбаны қосымша күшейтуді қамтамасыз ететін жұқа нитридтерді немесе карбонитридтерді құрайды.
Микроқұрылымдық тұрақтылық: Қорытпа композициялары осы күшейту фазаларының дөрекі болуына және ұзақ уақыт жылу әсерінен зиянды интерметалл қосылыстарының пайда болуына қарсы тұру үшін теңдестірілген.
Темір негізіндегі соғылған жоғары температуралы қорытпалар көптеген салаларда жұмыс істейді:
Қуат өндіру:
Бу турбиналарындағы және газ турбиналарының төменгі температуралық сатыларындағы турбиналық қалақтар мен дискілер.
Қазандық құбырлар, аса қыздырғыш және қыздырғыш түтіктер және қазба отын электр станцияларындағы жылу алмастырғыштар.
Автокөлік:
Шығарылатын газдың температурасына төтеп беруі керек турбокомпрессор корпустары (турбиналық корпустар).
Шығару коллекторлары және түсіру құбырлары.
Өнеркәсіптік пештер және термиялық өңдеу:
Карбюризациялау, күйдіру және басқа да термиялық өңдеу процестерінде қолданылатын сәулелік түтіктер, муфельдер, науалар және себеттер.
Мұнай-химия және өңдеу:
Пеш катушкаларына арналған құбырлар және каталитикалық крекерлер мен риформерлердегі жоғары температуралы технологиялық ағындарға арналған құбырлар.
Төмендегі кестеде жылдам шолу үшін негізгі мүмкіндіктер жинақталған:
| Ерекшелік | Сипаттама | Артықшылық |
| Негізгі элемент | Темір (Fe), жоғары Хром (Cr) мазмұны. | Өзіне тән тотығуға төзімділігі бар үнемді негізді қамтамасыз етеді. |
| Өндіріс жолы | Термомеханикалық өңдеу (ыстық илемдеу, соғу). | Жақсы икемділігі мен қаттылығы бар біркелкі, ұсақ түйіршікті құрылымды береді. |
| Негізгі күшейткіштер | Қатты ерітінді (Mo, W); Карбидтер (Cr, Nb, Mo). | Жоғары температуралық беріктік пен микроқұрылымдық тұрақтылықтың теңдестірілген үйлесімін қамтамасыз етеді. |
| Температура диапазоны | ~760°C (1400°F) дейін жақсы өнімділік. | Стандартты тот баспайтын болаттар мен никельді суперқорытпалар арасындағы маңызды өнімділік алшақтығын толтырады. |
| Негізгі артықшылық | Өнімділік, құрастыру мүмкіндігі және құнының оңтайлы балансы. | Жоғары температурадағы инженерлік қиындықтардың көп саны үшін ең үнемді шешім. |
| Жалпы қорытпалар және түрлері | Аустенитті (мысалы, 304Н, 316Н, 321Н, 347Н); Ферриттік (мысалы, 446); Жауын-шашын-қатайтатын (мысалы, A-286, 17-4PH). | Әртүрлі температура, беріктік және коррозия талаптары үшін кең таңдауды ұсынады. |
Қорытындылай келе, Темір негізіндегі соғылған жоғары температуралы қорытпалар қазіргі заманғы жоғары температура инженериясының кең бөлігін қамтамасыз ететін материалдардың іргелі және жан-жақты класы болып табылады. Оларды әзірлеу құны мен өнімділігін шебер оңтайландыруды білдіреді, бұл оларды отбасылық автокөліктен бастап электр қуатымен қамтамасыз ететін электр станциясына дейінгі қолданбалар үшін таптырмас етеді.