किस प्रकार का स्टील सबसे अधिक गर्मी है - प्रतिरोधी?

एयरोस्पेस इंजन से लेकर पावर प्लांट टर्बाइनों तक के औद्योगिक अनुप्रयोगों में, ताकत खोए बिना अत्यधिक तापमान का सामना करने की क्षमता, कोरोडिंग या विकृत करना महत्वपूर्ण है। स्टील, लोहे और कार्बन का एक मिश्र धातु, अपने गर्मी प्रतिरोध में सुधार के लिए विभिन्न तत्वों के साथ बढ़ाया जा सकता है, लेकिन सभी स्टील्स उच्च गर्मी के तहत समान रूप से प्रदर्शन नहीं करते हैं। "गर्मी प्रतिरोध" का मूल्यांकन करते समय, प्रमुख कारकों में ऊंचे तापमान पर यांत्रिक शक्ति को बनाए रखने की क्षमता शामिल है, ऑक्सीकरण (उच्च गर्मी पर एक सामान्य विफलता मोड) का विरोध करते हैं, और अनाज के विकास या चरण परिवर्तनों जैसे संरचनात्मक परिवर्तनों से बचते हैं। सभी स्टील प्रकारों के बीच, ऑस्टेनिटिक हीट - प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील्स - विशेष रूप से उन उच्च स्तर के साथ क्रोमियम, निकल, और अतिरिक्त तत्व जैसे कि मोलिब्डेनम, टंगस्टन, या नीबियम - को सबसे अधिक गर्मी {6} के रूप में मान्यता प्राप्त हैं।
Austenitic स्टेनलेस स्टील्स स्वाभाविक रूप से गर्मी हैं - प्रतिरोधी उनके ऑस्टेनिटिक क्रिस्टल संरचना के कारण, जो उच्च तापमान पर स्थिर रहता है (फेरिटिक या मार्टेंसिटिक स्टील्स के विपरीत, जिनकी संरचनाएं बदल सकती हैं और गर्म होने पर कमजोर हो सकती हैं)। क्रोमियम के अलावा (आमतौर पर 16-26%) सतह पर एक सुरक्षात्मक क्रोमियम ऑक्साइड परत बनाता है, जो 2,100 डिग्री एफ (1,150 डिग्री) तक के तापमान पर भी ऑक्सीकरण को रोकता है। निकेल (8-24%) ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करता है, यह सुनिश्चित करता है कि लंबे समय तक गर्मी के संपर्क में आने पर स्टील की लचीलापन और ताकत बनाए रखती है। ये आधार तत्व पहले से ही कार्बन स्टील्स से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जो 600 डिग्री एफ (315 डिग्री) से ऊपर नरम होना शुरू करते हैं और 1,000 डिग्री एफ (538 डिग्री) से अधिक तापमान पर तेजी से ऑक्सीकरण करते हैं।
आगे गर्मी प्रतिरोध को आगे बढ़ाने के लिए, उन्नत ऑस्टेनिटिक ग्रेड में मोलिब्डेनम (एमओ), टंगस्टन (डब्ल्यू), और नाइओबियम (एनबी) शामिल हैं। मोलिब्डेनम उच्च - तापमान की ताकत और रेंगने के लिए प्रतिरोध को बढ़ाता है - ऊंचे तापमान पर निरंतर तनाव के तहत एक क्रमिक विरूपण - जबकि टंगस्टन चरम तापमान पर रेंगना प्रतिरोध और स्थिरता को पुष्ट करता है। Niobium कार्बाइड बनाता है जो अनाज की सीमाओं को पिन करता है, अनाज की वृद्धि को रोकता है (जो स्टील को कमजोर करता है) लंबे समय तक गर्म होने पर। एक प्रमुख उदाहरण मिश्र धातु 310 (UNS S31000), एक क्रोमियम - 25-28% क्रोमियम और 19-22% निकल के साथ निकेल ऑस्टेनिटिक स्टील है। यह 2,000 डिग्री एफ (1,093 डिग्री) तक के तापमान पर लगातार काम कर सकता है और 2,100 डिग्री एफ (1,150 डिग्री) के लिए शॉर्ट - टर्म एक्सपोज़र का सामना कर सकता है, जिससे यह भट्ठी अस्तर, हीट एक्सचेंजर्स और भट्ठा घटकों में एक स्टेपल बन जाता है।
यहां तक ​​कि उच्च तापमान के लिए, जोड़ा कोबाल्ट या दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स को चरम वातावरण के लिए इंजीनियर किया जाता है। इन सुपरलॉय, जिन्हें अक्सर "हीट - प्रतिरोधी सुपरलॉयज़" के रूप में वर्गीकृत किया जाता है (हालांकि अभी भी स्टील केमिस्ट्री पर आधारित), 2,200-2,400 डिग्री एफ (1,200–1,315 डिग्री) पर निरंतर सेवा को सहन कर सकता है। उदाहरण के लिए, कुछ मालिकाना ग्रेड 20-30% क्रोमियम, 15-20% निकल, 5-10% कोबाल्ट, और लैंथेनम या yttrium की मात्रा का पता लगाते हैं। कोबाल्ट उच्च - तापमान की शक्ति और ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करता है, जबकि दुर्लभ पृथ्वी तत्व ऑक्साइड परत को परिष्कृत करते हैं, जिससे यह थर्मल साइकिलिंग के दौरान स्पैलिंग (फ्लेकिंग) के लिए अधिक पालन और प्रतिरोधी बन जाता है। ये स्टील्स एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं, जैसे कि जेट इंजन दहन कक्ष, जहां तापमान विस्तारित अवधि के लिए 2,000 डिग्री एफ (1,093 डिग्री) से अधिक हो सकता है।
अन्य स्टील प्रकारों की तुलना में प्रकाश डाला गया है कि क्यों ऑस्टेनिटिक हीट - प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील्स बाहर खड़े हैं। फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स, 10-20% क्रोमियम के साथ, लेकिन कोई भी निकेल नहीं है, मध्यम ऑक्सीकरण प्रतिरोध की पेशकश करता है, लेकिन उच्च - ऑस्टेनिटिक ग्रेड की तापमान की ताकत की कमी है, जो 1,500 डिग्री एफ (815 डिग्री) से काफी ऊपर है। कमरे के तापमान पर कठोरता और शक्ति के लिए जाने जाने वाले मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील्स, अपने अधिकांश यांत्रिक गुणों को 1,000 डिग्री एफ (538 डिग्री) से ऊपर खो देते हैं और कम क्रोमियम सामग्री के कारण ऑक्सीकरण के लिए प्रवण होते हैं। कार्बन स्टील्स, यहां तक ​​कि उच्च - कार्बन किस्में, उच्च गर्मी के लिए अनुपयुक्त हैं - वे 1,000 डिग्री एफ (538 डिग्री) से ऊपर तेजी से ऑक्सीकरण करते हैं और 1,200 डिग्री एफ (649 डिग्री) से ऊपर संरचनात्मक अखंडता खो देते हैं।
एक अन्य श्रेणी, निकेल - आधारित सुपरलॉय, अक्सर अल्ट्रा - उच्च तापमान में स्टील्स से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, लेकिन उन्हें "स्टील" के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है (क्योंकि वे बहुत कम लोहे के लिए होते हैं)। ऑस्टेनिटिक हीट - प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील्स पारंपरिक स्टील्स और निकल सुपरलॉय के बीच की खाई को पाटते हैं, स्टील की लागत - प्रभावशीलता और काम की पेशकश करते हैं, जो - सुपरलॉय हीट प्रतिरोध के साथ है।
सबसे गर्मी के प्रमुख अनुप्रयोग - प्रतिरोधी ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स में शामिल हैं:
• औद्योगिक भट्टियां: अस्तर सामग्री और हीटिंग तत्व जो 1,800–2,200 डिग्री एफ (982–1,204 डिग्री) पर संचालित होते हैं।
• गैस टर्बाइन: टरबाइन केसिंग और एग्जॉस्ट मैनिफोल्ड जैसे घटक, 1,500-2,000 डिग्री एफ (815–1,093 डिग्री) गैसों के संपर्क में हैं।
• रासायनिक प्रसंस्करण: रिएक्टर और पाइपिंग हैंडलिंग उच्च - तापमान संक्षारक तरल पदार्थ, जहां ऑक्सीकरण और रेंगना प्रतिरोध महत्वपूर्ण हैं।
• एयरोस्पेस: इंजन पार्ट्स और थर्मल शील्ड्स, 1,800 डिग्री एफ (982 डिग्री) और उससे ऊपर की ताकत की आवश्यकता होती है।
सारांश में, सबसे अधिक गर्मी - स्टील का प्रतिरोधी प्रकार उच्च - मिश्र धातु ऑस्टेनिटिक हीट - प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील, उच्च क्रोमियम (16-26%), निकेल (8-24%) के साथ तैयार किया गया, और अतिरिक्त तत्वों जैसे मोलिबडेनम, टंगस्टेन, टंगस्टेन। ये स्टील्स ताकत बनाए रखते हैं, ऑक्सीकरण का विरोध करते हैं, और 2,400 डिग्री एफ (1,315 डिग्री) तक के तापमान पर संरचनात्मक स्थिरता बनाए रखते हैं, फेरिटिक, मार्टेंसिटिक और कार्बन स्टील्स को बेहतर ढंग से बेहतर बनाते हैं। ऑस्टेनिटिक संरचना, ऑक्साइड परत संरक्षण, और रेंगना प्रतिरोध का उनका अनूठा संयोजन उन्हें दुनिया के सबसे अधिक मांग वाले उच्च - तापमान औद्योगिक अनुप्रयोगों में अपरिहार्य बनाता है।