Πρώτον, είναι σημαντικό να διευκρινιστούν οι τεχνικοί ορισμοί που διέπουν αυτές τις κατηγορίες υλικών, όπως καθορίζονται από τα πρότυπα της βιομηχανίας (π.χ. αρχές ASTM, ISO και μεταλλουργικών μηχανικών):
Από ανοξείδωτο χάλυβα:IRON (FE) - ΚΑΤΑΛΟΓΟΣπου ορίζεται κυρίως από το περιεχόμενο χρωμίου (CR) -τουλάχιστον 10,5% κατά βάρος CR(ανά ASTM A941). Το χρώμιο αντιδρά με οξυγόνο για να σχηματίσει ένα λεπτό, προσκολλημένο και αυτοκράτορα - θεραπευτικό στρώμα οξειδίου χρωμίου (Cr₂o₃) στην επιφάνεια, γεγονός που εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωση (σκουριά) και παρέχει βασική αντοχή στη διάβρωση. Πρόσθετα στοιχεία κράματος (π.χ. νικέλιο (Ni) για ολκιμότητα σε ωστενιτικούς βαθμούς όπως 304/316, το Molybdenum (MO) για την αντοχή σε 316L ή το τιτάνιο (TI) για σταθεροποίηση στο 321) προστίθενται για την ενίσχυση των συγκεκριμένων ιδιοτήτων, αλλά η μήτρα πυρήνα παραμένει σίδηρο {10} βασισμένο.
Υπαίθριο: Ένα υψηλό - κράμα απόδοσης που σχεδιάστηκε ρητά γιαUltra - Υψηλή - υπηρεσία θερμοκρασίας (τυπικά μεγαλύτερη ή ίση με 800 βαθμούς /1472 βαθμός στ) και παρατεταμένη μηχανική τάση(π.χ., ερπυσμός, θερμική κόπωση ή υψηλή πίεση). Ανά ASTM B625, τα υπερκράματα είναι συνήθωςνικέλιο (ni) - βάση(π.χ., IncoNel® 718, GH4049), αν και κοβάλτιο (CO) - βασισμένο (π.χ. Haynes® 188) ή σίδηρο - νικέλιο (Fe - ni) - βασισμένο (π.χ. Το καθοριστικό χαρακτηριστικό τους είναι μια προσαρμοσμένη μικροδομή - που ενισχύεται συχνά με τις βροχοπτώσεις - φάσεις σκλήρυνσης (π.χ., - ni₃ (al, ti) ή "- ni₃nb) ή στερεά {21} διαλύματα από την εξάλειψη των elements (w) ή rhenium (RE) - που διατηρεί αντοχή στη δύναμη, τη σταθερότητα και τη διάβρωση σε θερμοκρασίες όπου τα περισσότερα άλλα κράματα (συμπεριλαμβανομένου του ανοξείδωτου χάλυβα) μαλακώνουν, παραμορφώνονται ή αποτυγχάνουν.
Η θεμελιώδης αντίθεση σε βασικές μετάλλες και στρατηγικές κράματος επηρεάζει άμεσα την απόδοση:
Η πιο εντυπωσιακή διαφορά έγκειται στον τρόπο με τον οποίο κάθε υλικό εκτελεί υπό ακραίες συνθήκες - ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες και μηχανική τάση:
Από ανοξείδωτο χάλυβα: Ενώ "θερμότητα - ανθεκτικοί" ανοξείδωτοι χάλυβες (π.χ. 310S, 330) μπορούν να αντέξουν τα βραχυπρόθεσμα - έκθεση σε 900-1000 βαθμούς (1652-1832 βαθμός F) Σε αυτές τις θερμοκρασίες:
Το στρώμα οξειδίου του χρωμίου μπορεί να γίνει ασταθής ή σπασμωδική (νιφάδα), οδηγώντας σε ταχεία οξείδωση.
Ο σίδηρος - βασίζεται στη μήτρα μαλακώνει, χάνοντας αντοχή σε εφελκυσμό και αντοχή ερπυσμού (π.χ. 316L έχει αντοχή εφελκυσμού ~ 100 MPa σε 800 βαθμούς, κάτω από ~ 500 MPa σε θερμοκρασία δωματίου).
Η κατακρήμνιση καρβιδίου (π.χ. Cr₂₃c₆) στα όρια των κόκκων μπορεί να προκαλέσει «ευαισθητοποίηση», μειώνοντας την αντίσταση στη διάβρωση και αυξάνοντας την ευκαμψία.
Υπαλλήλια: Σχεδιασμένο για να υπερέχει σε θερμοκρασίες1000-1200 βαθμούς (1832-2192 βαθμός στ). Για παράδειγμα:
Το νικέλιο - που βασίζεται στο GH4049 διατηρεί μια αντοχή σε εφελκυσμό ~ 300 MPa σε 1000 βαθμούς και αντιστέκεται στην ερμηνεία (αργή, μόνιμη παραμόρφωση κάτω από στρες) για χιλιάδες ώρες.
Η «φάση των υπερκράτων παραμένει σταθερή σε αυτές τις θερμοκρασίες, αποτρέποντας το μαλάκωμα, ενώ οι προχωρημένες βαθμίδες (π.χ. IncoTel® 718) χρησιμοποιούν» - ni₃nb για να διατηρήσουν τη δύναμη έως και 700 βαθμούς.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν έχει κατασκευαστεί για υψηλά μηχανικά φορτία σε αυξημένες θερμοκρασίες. Για παράδειγμα:
Ένας κοινός ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας (304) έχει αντοχή απόδοσης ~ 170 MPa σε 600 βαθμούς - ανεπαρκής για φορτίο - ρουλεμάν, όπως τα πτερύγια αεριοστροβίλων, τα οποία απαιτούν αντοχές απόδοσης> 400 MPa στους 800 βαθμούς.
Οι υπερκράτες, αντίθετα, βελτιστοποιούνται για τέτοιες απαιτήσεις:
Το GH4049 έχει αντοχή απόδοσης ~ 200 MPa σε 1000 βαθμούς και ~ 650 MPa σε 700 βαθμούς, καθιστώντας την κατάλληλη για λεπίδες στροβίλου και θαλάμους καύσης πυραύλων που αντιμετωπίζουν τόσο υψηλή θερμότητα όσο και άγχος.
Τα κενά απόδοσης μεταφράζονται σε εντελώς διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης:
Από ανοξείδωτο χάλυβα: Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπουΑντοχή στη διάβρωση σε μέτριες θερμοκρασίεςείναι η προτεραιότητα, όπως:
Εξοπλισμός επεξεργασίας τροφίμων (304), θαλάσσιο υλικό (316L), δεξαμενές χημικής αποθήκευσης (317L) ή συστήματα εξάτμισης αυτοκινήτων (409).
Ακόμη και "High - θερμοκρασία" Οι ανοξείδωτοι χάλυβες (π.χ. 310s) περιορίζονται σε μη - φόρτωση - ρόλοι εδράνου όπως επενδύσεις κλιβάνου ή σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας σε χαμηλά συστήματα πίεσης -.
Υπαλλήλια: Προορίζεται γιαακραία, υψηλή - περιβάλλοντα απόδοσηςόπου η αποτυχία θα είχε καταστροφικές συνέπειες, όπως:
Αεροδιαστημική: Πλάκες αεριοστροβίλου (IncoLE® 718), ακροφύσια πυραύλων (Haynes® 282).
Ενέργεια: Ultra - Σωλήνες λέβητα υπερκρίσιμου σταθμού (Incoloy® 800H), συστατικά πυρηνικού αντιδραστήρα (κράμα 690).
Βιομηχανική: Υψηλή - Σωλήνες ακτινοβολίας θερμοκρασίας (GH3030) ή εσωτερικά αντιδραστήρα καταλυτικής ρωγμής (Hastelloy® X).
Τα ανοξείδωτα χάλυβα και τα υπερκράματα είναι ξεχωριστές κατηγορίες υλικών, που χωρίζονται από τη σύνθεση της βάσης, τους στόχους σχεδιασμού και τα όρια απόδοσης. Το ανοξείδωτο χάλυβα είναι ένα σίδερο - που βασίζεται σε κράμα βελτιστοποιημένο για αντοχή στη διάβρωση σε μέτριες θερμοκρασίες, ενώ τα υπερκρατία είναι το νικέλιο/κοβάλτιο - βασισμένα σε υλικά που σχεδιάζονται για ultra - υψηλό - ισχύς θερμοκρασίας και ανθεκτικότητα. Ενώ ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ευπροσάρμοστο και κόστος - αποτελεσματικό για τα καθημερινά σκληρά περιβάλλοντα, στερείται της μικροδομής και της σύνθεσης της μηχανικής που απαιτείται για να χαρακτηριστεί ως υπερκράτηση - και θα αποτύχει στις ακραίες συνθήκες όπου είναι απαραίτητα υπερκράματα.
