
Kalti augstas temperatūras sakausējumi uz dzelzs bāzes ir metālisku materiālu klase ar dzelzi (Fe) kā galveno elementu, kas izstrādāti tā, lai uzturētu labu mehānisko izturību un izturību pret noārdīšanos (piemēram, oksidāciju) paaugstinātā temperatūrā, parasti diapazonā no 540°C līdz 760°C (1000°F līdz 1400°F). Apzīmējums “apstrādāts” norāda, ka tos veido termomehāniski procesi, piemēram, karstā velmēšana, kalšana vai ekstrūzija, kas uzlabo to mikrostruktūru, lai nodrošinātu labvēlīgu stiprības, lokanības un izgatavojamības kombināciju.
Tie kalpo kā rentabls un ļoti daudzpusīgs risinājums plašam augstas temperatūras lietojumu klāstam, mazinot veiktspējas atšķirības starp nerūsējošo tēraudu un dārgākiem niķeļa vai kobalta sakausējumiem.
Laba izturība pret augstu temperatūru un šļūdes izturība: tie ir izturīgi pret deformāciju un lēnu, no laika atkarīgu deformāciju (šļūdei) mehāniskas slodzes ietekmē paaugstinātā temperatūrā, lai gan to augšējā temperatūras robeža parasti ir zemāka nekā supersakausējumiem uz niķeļa bāzes.
Lieliska oksidācijas un korozijas izturība: galvenā iezīme ir to spēja veidot aizsargājošu, pielipušo hroma (Cr₂O₃) skalu uz virsmas, pateicoties augstajam hroma saturam (parasti 12–28%). Daudzas kategorijas satur arī silīciju (Si) un alumīniju (Al), lai veidotu vēl stabilākas skalas.
Izmaksu efektivitāte: pamatojoties uz dzelzs matricu, tie ir ievērojami lētāki nekā niķeļa vai kobalta alternatīvas, padarot tos par izvēlētu materiālu liela mēroga vai izmaksu ziņā jutīgiem lietojumiem.
Laba izgatavojamība: to kalts raksturs nozīmē, ka tos var viegli veidot, apstrādāt un metināt sarežģītos komponentos, izmantojot standarta rūpniecisko praksi.
Šo sakausējumu veiktspēja augstā temperatūrā tiek panākta, izmantojot vairākus sinerģiskus mehānismus:
Cietā šķīduma stiprināšana: tādi elementi kā molibdēns (Mo), volframs (W) un hroms (Cr) izšķīst dzelzs matricā, kavējot dislokācijas kustību un nodrošinot bāzes līnijas izturību.
Karbīda nokrišņu stiprināšana: stabilu karbīdu (piemēram, M₂3C₆, MC, kur M ir Cr, Mo, Nb) veidošanās pie graudu robežām un graudos palīdz nospraust dislokācijas un graudu robežas, uzlabojot izturību un šļūdes pretestību.
Nitrīdu un karbonitrīdu nokrišņi: dažos sakausējumos tādi elementi kā niobijs (Nb) un titāns (Ti) veido smalkus nitrīdus vai karbonitrīdus, kas nodrošina papildu nokrišņu stiprināšanu.
Mikrostrukturālā stabilitāte: sakausējuma kompozīcijas ir līdzsvarotas, lai izturētu šo stiprināšanas fāžu rupju palielināšanos un kaitīgu intermetālisku savienojumu veidošanos ilgstošas siltuma iedarbības laikā.
Kalti augstas temperatūras sakausējumi uz dzelzs bāzes ir darba zirgi daudzās nozarēs:
Enerģijas ražošana:
Turbīnu lāpstiņas un diski tvaika turbīnās un gāzturbīnu zemākas temperatūras posmos.
Katlu caurules, pārkarsētāja un atkārtotas sildīšanas caurules un siltummaiņi fosilā kurināmā spēkstacijās.
Automobiļi:
Turbokompresora korpusi (turbīnu korpusi), kuriem jāiztur izplūdes gāzu temperatūra.
Izplūdes kolektori un notekcaurules.
Rūpnieciskās krāsnis un termiskā apstrāde:
Radiācijas caurules, mufeļi, paplātes un grozi, ko izmanto karburēšanas, atlaidināšanas un citos termiskās apstrādes procesos.
Naftas ķīmija un pārstrāde:
Caurules krāsns spolēm un cauruļvadi augstas temperatūras procesu plūsmām katalītiskajos krekinga iekārtās un riformeros.
Šajā tabulā ir apkopotas galvenās funkcijas, lai iegūtu ātru pārskatu:
| Funkcija | Apraksts | Priekšrocība |
| Bāzes elements | Dzelzs (Fe), ar augstu Hroms (Cr) saturu. | Nodrošina rentablu pamatu ar raksturīgu oksidācijas izturību. |
| Ražošanas ceļš | Termomehāniskā apstrāde (karstā velmēšana, kalšana). | Rezultātā tiek iegūta viendabīga, smalkgraudaina struktūra ar labu elastību un stingrību. |
| Galvenie stiprinātāji | Ciets šķīdums (Mo, W); Karbīdi (Cr, Nb, Mo). | Nodrošina līdzsvarotu augstas temperatūras izturības un mikrostrukturālās stabilitātes kombināciju. |
| Temperatūras diapazons | Laba veiktspēja līdz ~760°C (1400°F). | Aizpilda kritisko veiktspējas plaisu starp standarta nerūsējošajiem tēraudiem un niķeļa supersakausējumiem. |
| Galvenais ieguvums | Optimāls veiktspējas, izgatavojamības un izmaksu līdzsvars. | Ekonomiskākais risinājums daudziem augstas temperatūras inženiertehniskajiem izaicinājumiem. |
| Parastie sakausējumi un veidi | Austenīts (piemēram, 304H, 316H, 321H, 347H); ferīta (piemēram, 446); Nokrišņiem izturīgs (piemēram, A-286, 17-4PH). | Piedāvā plašu izvēli dažādām temperatūras, izturības un korozijas prasībām. |
Rezumējot, Kalti augstas temperatūras sakausējumi uz dzelzs bāzes ir fundamentāla un daudzpusīga materiālu klase, kas nodrošina lielu daļu mūsdienu augstas temperatūras inženierijas. To izstrāde ir meistarīga izmaksu un veiktspējas optimizācija, padarot tos neaizstājamus lietojumos, sākot no ģimenes auto līdz elektrostacijai, kas piegādā elektrību.