ほとんどの熱-耐性はどのタイプのスチールですか？

航空宇宙エンジンから発電所タービンに至るまでの産業用途では、強度、腐食、または変形を失うことなく極端な温度に耐える能力が重要です。鉄と炭素の合金である鋼は、耐熱性を改善するためにさまざまな元素で強化できますが、すべての鋼が高熱の下で等しく機能するわけではありません。 「耐熱性」を評価する場合、重要な要因には、高温で機械的強度を保持し、酸化に抵抗し（高熱での一般的な故障モード）、粒子の成長や相変換などの構造変化を避ける能力が含まれます。すべての鋼のタイプの中で、オーステナイトの熱-耐性ステンレス鋼-特に、モリブデン、タングステン、またはニオビウム-などの高レベルのクロム、ニッケル、および追加の要素が{6}}耐性が広く認識されています。
オーステナイトのステンレス鋼は、高温で安定したままであるオーステナイト系結晶構造のため、本質的に熱-耐性です（フェライトまたはマルテンサイト鋼とは異なり、その構造は加熱すると変換および弱くなります）。クロム（通常16〜26％）を添加すると、表面に保護酸化クロム層が形成され、最大2,100度F（1,150度）までの温度でも酸化を防ぎます。ニッケル（8〜24％）はオーステナイト構造を安定させ、長期の熱にさらされると鋼が延性と強度を保持するようにします。これらの基本要素はすでに炭素鋼を上回っており、600度以上のF（315度）を超えて柔らかくなり、1,000度F（538度）を超える温度で急速に酸化します。
耐熱性をさらに押すために、高度なオーステナイトグレードにモリブデン（MO）、タングステン（W）、ニオビウム（NB）が組み込まれています。モリブデンは、高い-温度強度とクリープに対する抵抗を強化します-タングステンは、極端な温度でのクリープ抵抗と安定性を強化する一方、高温での一定の応力下での段階的な変形を強化します。ニオビウムは穀物の境界をピン留めする炭化物を形成し、長期間加熱すると穀物の成長（鋼を弱める）を防ぎます。主要な例は、合金310（UNS S31000）、25〜28％のクロム、19〜22％のニッケルを備えたクロム-ニッケルオーステナイトスチールです。最大2,000度F（1,093度）までの温度で継続的に動作し、2,100度F（1,150度）への短い-の期間曝露に耐えることができ、炉の裏地、熱交換器、キルン成分の主食になります。
さらに高い温度のために、コバルトまたは希土類元素を追加したオーステナイトのステンレス鋼が極端な環境に合わせて設計されています。これらの超合金は、しばしば「熱-耐性スーパーロイ」（まだ鋼の化学に基づいていますが）に分類され、2,200〜2,400度F（1,200〜1,315度）で継続的なサービスに耐えることができます。たとえば、一部の独自のグレードは、20〜30％のクロム、15〜20％のニッケル、5〜10％のコバルト、および微量のランタナムまたはイットリウムを組み合わせています。コバルトは高-温度強度と酸化抵抗を改善しますが、希土類元素は酸化物層を改良し、熱サイクリング中のスパレング（剥離）に対してより接着性と耐性を高めます。これらの鋼は、ジェットエンジン燃焼チャンバーなどの航空宇宙用途で重要であり、温度は長期間にわたって2,000度（1,093度）を超えることができます。
他のスチールタイプを比較すると、オーステナイトの熱-耐性ステンレス鋼が際立っている理由が強調されています。 10〜20％のクロムがありますが、ニッケルはほとんどまたはまったくないフェライトのステンレス鋼は、中程度の酸化抵抗を提供しますが、オーステナイトグレードの高い-温度強度が欠けており、1,500度F（815度）を超える軟化を軟化させます。室温での硬度と強度で知られているマルテンサイトステンレス鋼は、1,000度（538度）を超える機械的特性のほとんどを失い、クロム含有量が少ないため酸化する傾向があります。炭素鋼は、高-炭素品種でさえも、高熱に適していません-は、1,000度F（538度）を超えて急速に酸化し、1,200度°F（649度）を超える構造的完全性を失います。
別のカテゴリであるニッケル-ベースのスーパーアロは、しばしば超-の高温で鋼を上回るが、「鋼」に分類されていない（鉄はほとんどないか、まったく含まれていない）。オーステナイトの熱-耐性ステンレス鋼は、従来の鋼とニッケルの超合金の間の隙間を橋渡しし、- -超合金耐性で鋼のコスト-効果と作業性を提供します。
最も熱の主要なアプリケーション{-耐性オーステナイトステンレス鋼の存在は次のとおりです。
•産業用炉：1,800〜2,200度F（982〜1,204度）で動作する材料と加熱要素。
•ガスタービン：タービンケーシングや排気マニホールドなどの成分、1,500〜2,000度F（815〜1,093度）ガスにさらされます。
•化学処理：酸化とクリープ抵抗が重要な高{-温度腐食性液の原子炉と配管処理。
•航空宇宙：エンジン部品とサーマルシールド。1,800度F（982度）以上の強度が必要です。
要約すると、最も熱-耐性鋼のタイプは、高-アウストナイト熱-耐性ステンレス鋼であり、高クロム（16〜26％）、ニッケル（8〜24％）、およびモリブデン、トングステン、またはニオビウムなどの追加要素を調合しています。これらの鋼は、強度を保持し、酸化に抵抗し、最大2,400度F（1,315度）までの温度で構造の安定性を維持し、フェライト、マルテンサイト、炭素鋼を上回るパフォーマンスを発揮します。オーステナイト構造、酸化物層の保護、クリープ抵抗の独自の組み合わせにより、世界で最も要求の厳しい高-温度産業用途では不可欠になります。