
Aloi suhu tinggi tempa berasaskan besi ialah kelas bahan logam dengan besi (Fe) sebagai unsur utama, direka bentuk untuk mengekalkan kekuatan mekanikal yang baik dan ketahanan terhadap degradasi (seperti pengoksidaan) pada suhu tinggi, biasanya dalam julat 540°C hingga 760°C (1000°F hingga 1400°F). Penamaan "tempa" menunjukkan ia dibentuk oleh proses termomekanikal seperti penggulungan panas, penempaan, atau penyemperitan, yang memperhalusi struktur mikronya untuk memberikan gabungan kekuatan, kemuluran dan kebolehfabrikan yang menguntungkan.
Ia berfungsi sebagai penyelesaian yang kos efektif dan sangat serba boleh untuk pelbagai aplikasi suhu tinggi, merapatkan jurang prestasi antara keluli tahan karat dan superaloi berasaskan nikel atau kobalt yang lebih mahal.
Kekuatan Suhu Tinggi & Rintangan Rayapan yang Baik: Mereka menentang ubah bentuk dan terikan bergantung masa (rayapan) yang perlahan di bawah beban mekanikal pada suhu tinggi, walaupun had suhu atasnya secara amnya lebih rendah daripada aloi super berasaskan nikel.
Pengoksidaan & Rintangan Kakisan Cemerlang: Ciri utama ialah keupayaannya untuk membentuk skala pelindung kromia (Cr₂O₃) pada permukaan, berkat kandungan kromium yang tinggi (biasanya 12-28%). Banyak gred juga mengandungi silikon (Si) dan aluminium (Al) untuk membentuk skala yang lebih stabil.
Keberkesanan Kos: Berdasarkan matriks besi, ia jauh lebih murah daripada alternatif berasaskan nikel atau kobalt, menjadikannya bahan pilihan untuk aplikasi berskala besar atau sensitif kos.
Kebolehfabrikan yang Baik: Sifat tempanya bermakna ia boleh dibentuk, dimesin dan dikimpal dengan mudah menjadi komponen kompleks menggunakan amalan industri standard.
Prestasi suhu tinggi aloi ini dicapai melalui beberapa mekanisme sinergi:
Pengukuhan Penyelesaian Pepejal: Unsur-unsur seperti molibdenum (Mo), tungsten (W), dan kromium (Cr) larut dalam matriks besi, menghalang pergerakan kehelan dan memberikan kekuatan garis dasar.
Pengukuhan Kerpasan Karbida: Pembentukan karbida yang stabil (cth., M₂₃C₆, MC, di mana M ialah Cr, Mo, Nb) pada sempadan butiran dan dalam butiran membantu menyematkan kehelan dan sempadan butiran, meningkatkan kekuatan dan rintangan rayapan.
Kerpasan Nitrida dan Karbonitrida: Dalam aloi tertentu, unsur-unsur seperti niobium (Nb) dan titanium (Ti) membentuk nitrida halus atau karbonitrida yang memberikan pengukuhan kerpasan tambahan.
Kestabilan Mikrostruktur: Komposisi aloi adalah seimbang untuk menahan kekasaran fasa pengukuhan ini dan pembentukan sebatian antara logam yang memudaratkan semasa pendedahan jangka panjang kepada haba.
Aloi suhu tinggi tempa berasaskan besi adalah tenaga kerja dalam pelbagai industri:
Penjanaan Kuasa:
Bilah & Cakera Turbin dalam turbin stim dan tahap suhu rendah turbin gas.
Tiub Dandang, Tiub Pemanas Super & Pemanas Semula, dan penukar haba dalam loji kuasa bahan api fosil.
Automotif:
Perumah Pengecas Turbo (Perumah Turbin) yang mesti menahan suhu gas ekzos.
Manifold ekzos dan paip bawah.
Relau Industri & Rawatan Haba:
Tiub Sinaran, Peredam, Dulang dan bakul yang digunakan dalam proses pengkarburan, penyepuhlindapan dan proses rawatan haba yang lain.
Petrokimia & Penapisan:
Tiub untuk gegelung relau dan paip untuk aliran proses suhu tinggi dalam keropok pemangkin dan reformer.
Jadual berikut meringkaskan ciri utama untuk gambaran keseluruhan pantas:
| Ciri | Penerangan | Kelebihan |
| Elemen Asas | Besi (Fe), dengan tinggi Chromium (Cr) kandungan. | Menyediakan asas kos efektif dengan rintangan pengoksidaan yang wujud. |
| Laluan Pengilangan | Pemprosesan Termomekanikal (Hot Rolling, Forging). | Menghasilkan struktur seragam, berbutir halus dengan kemuluran dan keliatan yang baik. |
| Penguat Utama | Penyelesaian Pepejal (Mo, W); Karbida (Cr, Nb, Mo). | Menyediakan gabungan seimbang kekuatan suhu tinggi dan kestabilan mikrostruktur. |
| Julat Suhu | Prestasi yang baik sehingga ~760°C (1400°F). | Mengisi jurang prestasi kritikal antara keluli tahan karat standard dan aloi super nikel. |
| Faedah Utama | Keseimbangan prestasi, kebolehfabrikan dan kos yang optimum. | Penyelesaian paling menjimatkan untuk sejumlah besar cabaran kejuruteraan suhu tinggi. |
| Aloi & Jenis Biasa | Austenit (cth., 304H, 316H, 321H, 347H); Feritik (cth., 446); Kerpasan-Boleh Mengeras (cth., A-286, 17-4PH). | Menawarkan pelbagai pilihan untuk keperluan suhu, kekuatan dan kakisan yang berbeza. |
Secara ringkasnya, Aloi Suhu Tinggi Tempa Berasaskan Besi ialah kelas bahan asas dan serba boleh yang membolehkan sebahagian besar kejuruteraan suhu tinggi moden. Pembangunan mereka mewakili pengoptimuman yang mahir bagi kos dan prestasi, menjadikannya amat diperlukan untuk aplikasi daripada kereta keluarga kepada loji kuasa yang membekalkan elektriknya.