Hőálló acél

A hőálló acél olyan acélra vonatkozik, amely magas hőmérsékleten oxidálódik és magas hőmérsékleti szilárdságú. A magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállás fontos feltétele a darab tartós működésének magas hőmérsékleten. Acél alkatrészek a magas hőmérsékletű levegőben és más oxidációs környezetben, az oxigén és az acél felületének kémiai reakciója különféle vas-oxid réteget képez, az oxidréteg nagyon laza, elvesztette az acél eredeti tulajdonságait, könnyen leesik. Az acél magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállásának javítása érdekében ötvözött elemeket adnak az acélhoz, hogy megváltoztassák az oxid szerkezetét. Az általánosan használt ötvözetelemek a króm, a szilícium, az alumínium és így tovább. Oxigénnel reagálva sűrű, stabil oxidréteget vagy passzivációs réteget képeznek, Cr2O3, SiO2 vagy Al2O3, hogy megvédjék az acélt a további oxidációtól. A króm, a szilícium és az alumínium mennyisége hozzáadódik, és az acél magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállása jó, de ha túl sok szilíciumot és alumíniumot adnak hozzá, az acél mechanikai tulajdonságai és folyamata romlik. Ezért a hőálló acél, amelynek fő ötvözőeleme a króm, a szilícium, az alumínium a segédelem, röviden az acél magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállása csak a kémiai összetétellel függ össze.
A magas hőmérsékleti szilárdság az acél azon képességét jelenti, hogy hosszú ideig ellenáll a mechanikai terhelésnek magas hőmérsékleten. A magas hőmérsékletű mechanikai terhelés hatására az acél meglágyul, vagyis a hőmérséklet emelkedésével a szilárdsága csökken. A második a kúszás, vagyis állandó feszültség hatására a képlékeny alakváltozás mértéke az idő elhúzódásával lassan növekszik, az acél magas hőmérsékleten bekövetkező képlékeny alakváltozását pedig a kristálycsúszás és a szemcsehatár-csúszás okozza. Az ötvözési módszert általában az acél magas hőmérsékleti szilárdságának javítására használják. Az is, hogy ötvözött elemeket adjunk az acélhoz, hogy javítsuk az atomok közötti kötőerőt és kedvező szerveződést alakítsunk ki. Króm, molibdén, volfrám, vanádium, titán stb. hozzáadása megerősítheti az acél mátrixát, javíthatja az átkristályosodási hőmérsékletet, de javított fázisú karbid vagy intermetallikus vegyületeket is képezhet, mint például Cr23C6, VC, TiC stb. Ezek az intenzívebb fázisok magas hőmérsékleten stabilak, nem oldódnak, nem halmozódnak fel, és megőrzik keménységüket. Nikkelt adnak hozzá, főként az ausztenit előállításához. Az ausztenit szorosabban van elrendezve, mint a ferritben lévő atomok, és az atomok közötti kötőerő erős, ezért az atomok diffúziója nehéz. Tehát az ausztenit magas hőmérsékleti intenzitása jobb. Látható, hogy a hőálló acél magas hőmérsékleti szilárdsága nemcsak a kémiai összetétellel, hanem a szövettel is összefügg.