
लोह-आधारित उच्च-तापमान मिश्रधातू हे मुख्य घटक म्हणून लोह (Fe) असलेल्या धातूच्या पदार्थांचा एक वर्ग आहे, जे भारदस्त तापमानात, सामान्यत: 540°C ते 140°F ते 760°F (760°F) च्या श्रेणीत चांगले यांत्रिक सामर्थ्य आणि अधोगती (ऑक्सिडेशन सारखे) प्रतिकार राखण्यासाठी तयार केलेले आहे. "रॉट" पदनाम सूचित करते की ते हॉट रोलिंग, फोर्जिंग किंवा एक्सट्रूजन यांसारख्या थर्मोमेकॅनिकल प्रक्रियांद्वारे आकारले जातात, जे ताकद, लवचिकता आणि फॅब्रिकॅबिलिटी यांचे अनुकूल संयोजन प्रदान करण्यासाठी त्यांच्या मायक्रोस्ट्रक्चरला परिष्कृत करतात.
ते स्टेनलेस स्टील्स आणि अधिक महाग निकेल किंवा कोबाल्ट-आधारित सुपरॲलॉय यांच्यातील कार्यक्षमतेतील अंतर कमी करून उच्च-तापमान अनुप्रयोगांच्या विस्तृत श्रेणीसाठी एक किफायतशीर आणि अत्यंत बहुमुखी उपाय म्हणून काम करतात.
चांगले उच्च-तापमान सामर्थ्य आणि रेंगाळणे प्रतिकार: ते भारदस्त तापमानात यांत्रिक भाराखाली विकृती आणि मंद, वेळ-अवलंबित ताण (रेंगणे) प्रतिकार करतात, जरी त्यांची वरची तापमान मर्यादा निकेल-आधारित सुपरऑलॉयपेक्षा कमी असते.
उत्कृष्ट ऑक्सिडेशन आणि गंज प्रतिरोध: एक मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांची पृष्ठभागावर संरक्षणात्मक, चिकट क्रोमिया (Cr₂O₃) स्केल तयार करण्याची क्षमता, उच्च क्रोमियम सामग्रीमुळे (सामान्यत: 12-28%). आणखी स्थिर स्केल तयार करण्यासाठी अनेक ग्रेडमध्ये सिलिकॉन (Si) आणि ॲल्युमिनियम (Al) देखील असतात.
किंमत-प्रभावीता: लोह मॅट्रिक्सवर आधारित, ते निकेल किंवा कोबाल्ट-आधारित पर्यायांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी खर्चिक असतात, ज्यामुळे ते मोठ्या प्रमाणात किंवा किमती-संवेदनशील अनुप्रयोगांसाठी निवडीची सामग्री बनतात.
चांगली फॅब्रिकॅबिलिटी: त्यांच्या तयार केलेल्या स्वभावाचा अर्थ असा आहे की ते मानक औद्योगिक पद्धतींचा वापर करून जटिल घटकांमध्ये सहजपणे तयार केले जाऊ शकतात, मशीन बनवू शकतात आणि वेल्डेड करू शकतात.
या मिश्रधातूंचे उच्च-तापमान कार्यप्रदर्शन अनेक समन्वयात्मक यंत्रणेद्वारे प्राप्त केले जाते:
सॉलिड सोल्युशन स्ट्रेंथनिंग: मॉलिब्डेनम (Mo), टंगस्टन (W), आणि क्रोमियम (Cr) सारखे घटक लोह मॅट्रिक्समध्ये विरघळतात, विस्थापनाच्या हालचालीमध्ये अडथळा आणतात आणि आधारभूत शक्ती प्रदान करतात.
कार्बाइड पर्जन्य मजबूत करणे: स्थिर कार्बाइड्सची निर्मिती (उदा., M₂₃C₆, MC, जेथे M म्हणजे Cr, Mo, Nb) धान्याच्या सीमेवर आणि धान्यांच्या आत विस्थापन आणि धान्य सीमा पिन करण्यास मदत करते, शक्ती आणि रेंगाळण्याची प्रतिकारशक्ती वाढवते.
नायट्राइड आणि कार्बोनिट्राइड पर्जन्य: काही मिश्रधातूंमध्ये, नायबियम (Nb) आणि टायटॅनियम (टीआय) सारखे घटक सूक्ष्म नायट्राइड किंवा कार्बोनिट्राइड तयार करतात जे अतिरिक्त पर्जन्य मजबूत करतात.
मायक्रोस्ट्रक्चरल स्थिरता: या बळकटीकरणाच्या टप्प्यांचे खडबडीत होणे आणि उष्णतेच्या दीर्घकालीन प्रदर्शनादरम्यान हानिकारक इंटरमेटॅलिक संयुगे तयार होण्यास प्रतिकार करण्यासाठी मिश्रधातूच्या रचना संतुलित असतात.
लोह-आधारित उच्च-तापमान मिश्र धातु असंख्य उद्योगांमध्ये कामाचे घोडे आहेत:
वीज निर्मिती:
स्टीम टर्बाइनमधील टर्बाइन ब्लेड आणि डिस्क आणि गॅस टर्बाइनच्या कमी-तापमानाच्या टप्प्यात.
जीवाश्म इंधन उर्जा संयंत्रांमध्ये बॉयलर टयूबिंग, सुपरहीटर आणि रीहीटर ट्यूब आणि हीट एक्सचेंजर्स.
ऑटोमोटिव्ह:
टर्बोचार्जर हाऊसिंग्ज (टर्बाइन हाऊसिंग्ज) ज्याने एक्झॉस्ट गॅस तापमानाचा सामना केला पाहिजे.
एक्झॉस्ट मॅनिफोल्ड्स आणि डाउनपाइप्स.
औद्योगिक भट्टी आणि उष्णता उपचार:
रेडियंट ट्यूब, मफल, ट्रे आणि बास्केट कार्ब्युरिझिंग, एनीलिंग आणि इतर उष्मा-उपचार प्रक्रियांमध्ये वापरल्या जातात.
पेट्रोकेमिकल आणि परिष्करण:
फर्नेस कॉइलसाठी टयूबिंग आणि उत्प्रेरक क्रॅकर्स आणि सुधारकांमध्ये उच्च-तापमान प्रक्रिया प्रवाहांसाठी पाइपिंग.
द्रुत विहंगावलोकनासाठी खालील सारणी मुख्य वैशिष्ट्यांचा सारांश देते:
| वैशिष्ट्य | वर्णन | फायदा |
| मूळ घटक | लोह (Fe), उच्च सह Chromium (Cr) सामग्री | अंतर्निहित ऑक्सिडेशन प्रतिरोधनासह एक किफायतशीर पाया प्रदान करते. |
| उत्पादन मार्ग | थर्मोमेकॅनिकल प्रोसेसिंग (हॉट रोलिंग, फोर्जिंग). | चांगल्या लवचिकता आणि कणखरपणासह एकसमान, बारीक-बारीक रचनामध्ये परिणाम. |
| Key Strengtheners | घन उपाय (मो, डब्ल्यू); कार्बाइड्स (Cr, Nb, Mo). | उच्च-तापमान सामर्थ्य आणि मायक्रोस्ट्रक्चरल स्थिरता यांचे संतुलित संयोजन प्रदान करते. |
| तापमान श्रेणी | ~760°C (1400°F) पर्यंत चांगली कामगिरी. | स्टँडर्ड स्टेनलेस स्टील्स आणि निकेल सुपरॲलॉय यांच्यातील महत्त्वपूर्ण कामगिरीतील अंतर भरून काढते. |
| मुख्य फायदा | कार्यप्रदर्शन, बनावटपणा आणि खर्चाचा इष्टतम समतोल. | उच्च-तापमान अभियांत्रिकी आव्हानांच्या मोठ्या संख्येसाठी सर्वात किफायतशीर उपाय. |
| सामान्य मिश्रधातू आणि प्रकार | ऑस्टेनिटिक (उदा., 304H, 316H, 321H, 347H); फेरीटिक (उदा., 446); पर्जन्य-कठोर (उदा., A-286, 17-4PH). | भिन्न तापमान, ताकद आणि गंज आवश्यकतांसाठी विस्तृत निवड ऑफर करते. |
सारांश, लोह-आधारित उच्च-तापमान मिश्र धातु आधुनिक उच्च-तापमान अभियांत्रिकीचा एक मोठा भाग सक्षम करणाऱ्या सामग्रीचा एक मूलभूत आणि बहुमुखी वर्ग आहे. त्यांचा विकास खर्च आणि कार्यक्षमतेच्या उत्कृष्ट ऑप्टिमायझेशनचे प्रतिनिधित्व करतो, ज्यामुळे ते फॅमिली कारपासून वीज पुरवठा करणाऱ्या पॉवर प्लांटपर्यंतच्या अनुप्रयोगांसाठी अपरिहार्य बनतात.