Először is, elengedhetetlen az ezen anyagkategóriák szabályozó műszaki meghatározásainak tisztázása, az ipari szabványok (pl. ASTM, ISO és a kohászati mérnöki alapelvek) által meghatározottak szerint:
Rozsdamentes acél: EgyIron (Fe) - alapú ötvözetElsősorban a króm (CR) tartalma által definiálva -Legalább 10,5 tömeg% Cr(Per ASTM A941). A króm reagál az oxigénnel, hogy vékony, tapadó és önmagát képez - gyógyító króm -oxid (CR₂O₃) réteget a felületen, ami megakadályozza a további oxidációt (rozsdásodást) és biztosítja az alapvető korrózióállóságot. További ötvöző elemeket (pl. Nikkel (NI) a rugalmassághoz austenit fokozatban, mint például a 304/316, a molibdén (MO) a 316L -es rezisztencia pontozására, vagy a Titanium (TI) a 321 -es stabilizáláshoz) hozzáadunk a specifikus tulajdonságok fokozásához, de a magmatrix - alapú.
Szuperötvözet: Egy magas - teljesítményötvözet, amelyet kifejezetten terveztekUltra - magas - hőmérsékleti szolgáltatás (általában nagyobb vagy egyenlő 800 fok /1472 fok) és tartós mechanikai feszültség(pl. Kúszó, termikus fáradtság vagy nagy nyomás). Per ASTM B625, a szuperfüzetek leggyakrabbannikkel (ni) - alapú(pl. Inconel® 718, GH4049), bár kobalt (CO) - alapú (pl. Haynes® 188) vagy vas - nikkel (fe - ni) - alapú (pl. Incoloy® 800h) variánsok léteznek. Meghatározó tulajdonságuk egy testreszabott mikroszerkezet, amelyet - {- kanyargós fázisok (pl. (Re) -, amely fenntartja az erőt, a stabilitást és a korrózióállóságot olyan hőmérsékleten, ahol a legtöbb más ötvözet (beleértve a rozsdamentes acél) lágyul, deformálódik vagy meghibásodik.
Az alapfém és az ötvözési stratégiák alapvető kontrasztja közvetlenül befolyásolja a teljesítményt:
A legszembetűnőbb különbség abban rejlik, hogy az egyes anyagok szélsőséges körülmények között teljesítenek -, különösen a magas hőmérséklet és a mechanikai stressz:
Rozsdamentes acél: Míg a "Heat - rezisztens" rozsdamentes acélok (pl. 310s, 330) ellenállnak a rövid - 900–1000 fokos expozíciónak (1652–1832 F fok), hosszú - kifejezés teljesítménye gyorsan lebomlik 800 fok felett (1472 fok). Ezen a hőmérsékleten:
A króm -oxidréteg instabilá vagy spallsá válhat (pehely le), ami gyors oxidációhoz vezethet.
A vas - alapú mátrix lágyul, elveszti a szakítószilárdságot és a kúszó ellenállást (pl. A 316L szakítószilárdsága ~ 100 MPa, 800 fokos, ~ 500 MPa -tól lefelé szobahőmérsékleten).
A karbid csapadék (pl. Cr₂₃c₆) a gabonahatárokon "szenzibilizációt" okozhat, csökkentve a korrózióállóságot és a törékenységet.
Szuperfémek: A hőmérsékleten történő kiemelkedésre tervezték1000–1200 fok (1832–2192 F fok)- Például:
A nikkel - alapú GH4049 ~ 300 MPa szakítószilárdságát tartja fenn 1000 fokon, és ellenáll a kúszásnak (lassú, állandó deformáció stressz alatt) ezer órán keresztül.
A szuperötvözetek fázisa stabil marad ezekben a hőmérsékletekben, megakadályozva a lágyulást, míg a fejlett fokozatok (pl. Inconel® 718) használják a "{3}} ni₃nb -t, hogy az erőt 700 fokig tartsák.
A rozsdamentes acélt nem fejlesztették ki a magas mechanikus terhelésekre emelkedett hőmérsékleten. Például:
A szokásos austenit rozsdamentes acél (304) hozamszilárdsága ~ 170 MPa, 600 fokos - nem elegendő a - csapágy alkatrészekhez, például a gázturbinapengékhez, amelyek 800 fokos hozamszilárdsághoz szükségesek.
Ezzel szemben a szuperfémek optimalizálják az ilyen követelményeket:
A GH4049 hozamszilárdsága ~ 200 MPa 1000 fokos és ~ 650 MPa 700 fokon, így alkalmas turbina pengékre és rakétavégzési kamrákra, amelyek mind a magas hőt, mind a stresszt.
A teljesítmény hiányosságai teljesen eltérő felhasználási esetekké válnak:
Rozsdamentes acél: Az alkalmazásokban használják, aholkorrózióállóság mérsékelt hőmérsékletena prioritás, mint például:
Élelmiszer -feldolgozó berendezések (304), tengeri hardver (316L), kémiai tárolótartályok (317L) vagy autóipari kipufogórendszerek (409).
Még a "magas - hőmérséklet" rozsdamentes acélok (pl. 310s) nem korlátozódnak a nem - terhelésre - csapágyszerepek, mint a kemence bélés vagy a hőcserélő csövek alacsony - nyomásrendszerekben.
Szuperfémek: FenntartvaExtrém, magas - teljesítménykörnyezetekAhol a kudarc katasztrofális következményekkel járna, például:
Repülőgép: Gázturbina pengék (Inconel® 718), Rocket fúvókák (Haynes® 282).
Energia: Ultra - szuperkritikus erőmű kazáncsövek (Incoloy® 800H), nukleáris reaktor komponensek (Alloy 690).
Ipari: Magas - hőmérsékletű kemencék sugárzó csövek (GH3030) vagy katalitikus repedési reaktor belső (Hastelloy® X).
A rozsdamentes acél és a szuperfémek különálló anyagosztályok, amelyeket alapösszetételük, tervezési célok és teljesítménykorlátozások választanak el. A rozsdamentes acél egy vas - alapú ötvözet, amely mérsékelt hőmérsékleten optimalizálva van a korrózióállósághoz, míg a szuperfüzetek nikkel/kobalt - alapú anyagok, amelyek Ultra - magas - hőmérsékleti szilárdságra és tartósságra készültek. Noha a rozsdamentes acél sokoldalú és költsége - Hatékony a mindennapi durva környezetben, hiányzik a mikroszerkezeti és kompozíciós tervezés, amely ahhoz szükséges, hogy szuper- - -nek minősüljenek, és a szélsőséges körülmények között kudarcot vallnak, ahol a szuperfémek nélkülözhetetlenek.
