Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας είναι κράματα που μπορούν να διατηρήσουν τις μηχανικές τους ιδιότητες και τη χημική τους σταθερότητα σε θερμοκρασίες έως και 1300℃ ή και υψηλότερες. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τους αεριοστρόβιλους, τους κλιβάνους υψηλής θερμοκρασίας, την πυρηνική βιομηχανία και τον χημικό εξοπλισμό υψηλής θερμοκρασίας. Με τις αυξανόμενες απαιτήσεις για απόδοση υψηλής θερμοκρασίας στη σύγχρονη βιομηχανία, τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας που μπορούν να αντέξουν τους 1300℃ διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στον τομέα της επιστήμης των υλικών.
Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το νικέλιο είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά σε περιβάλλοντα που αντέχουν στους 1300℃, διαθέτουν υψηλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, ισχυρή αντίσταση ερπυσμού και καλή αντοχή στην οξείδωση. Οι βασικοί βαθμοί και τα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:
Rene 41: Εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και αντοχή σε ερπυσμό. μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας έως 1300℃. χρησιμοποιείται συνήθως σε κρίσιμα εξαρτήματα όπως πτερύγια αεροκινητήρων και δίσκοι τουρμπίνας.
Inconel 718: Αν και η κοινή θερμοκρασία λειτουργίας του είναι 650-700℃, μέσω θεραπειών ενίσχυσης στερεού διαλύματος και ενίσχυσης καθίζησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πτερύγια αεριοστροβίλων, συνδετήρες και δομικά εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
Inconel 625 (N06625): Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και στην οξείδωση, κατάλληλο για εξαρτήματα κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας σε χημικές βιομηχανίες, θαλάσσιο εξοπλισμό υψηλής θερμοκρασίας και εξαρτήματα πυρηνικής βιομηχανίας.
GH4133, GH99: Συνήθως χρησιμοποιούνται κράματα με βάση το νικέλιο υψηλής θερμοκρασίας στην Κίνα, χρησιμοποιήσιμα σε περιβάλλοντα 1200-1300℃, που χρησιμοποιούνται συνήθως σε αεριοστρόβιλους και σωλήνες κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας.
Υπερκράματα με βάση το κοβάλτιο: Τα υπερκράματα με βάση το κοβάλτιο χρησιμοποιούνται ευρέως σε πεδία υψηλής θερμοκρασίας λόγω της εξαιρετικής αντοχής σε ερπυσμό και της θερμικής σταθερότητάς τους, ιδιαίτερα κατάλληλα για περιβάλλοντα ακραίων θερμοκρασιών.
Σειρά Stellite: Εξαιρετική αντοχή στη φθορά και αντοχή στη διάβρωση, θερμοκρασία λειτουργίας έως 1100-1300℃, που χρησιμοποιείται συνήθως σε εργαλεία κοπής υψηλής θερμοκρασίας, λεπίδες στροβίλου και βαλβίδες υψηλής θερμοκρασίας.
Κράμα Co-28Cr-6Mo: Διατηρεί καλές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιείται ευρέως σε εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας αεροκινητήρων και βασικά δομικά εξαρτήματα αεριοστροβίλων.
Υπερκράματα με βάση τον σίδηρο: Τα υπερκράματα με βάση τον σίδηρο είναι σχετικά φθηνά και κατάλληλα για εφαρμογές σε υψηλές θερμοκρασίες αλλά όχι ακραίες. Αν και η αντοχή τους στη θερμοκρασία είναι ελαφρώς χαμηλότερη από τα κράματα με βάση το νικέλιο-κοβάλτιο, παραμένουν ανταγωνιστικά σε ορισμένους βιομηχανικούς τομείς:
HK40: Ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο κράμα με βάση το σίδηρο υψηλής θερμοκρασίας στην Κίνα, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάτω από 1200℃, που χρησιμοποιείται κυρίως σε λέβητες υψηλής θερμοκρασίας και εξοπλισμό ανταλλαγής θερμότητας.
GH3039: Ένα κράμα υψηλής θερμοκρασίας με βάση το σίδηρο με καλή αντοχή στην οξείδωση και ερπυσμό, κατάλληλο για σωλήνες κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας και δομικά εξαρτήματα.
Βασικοί δείκτες απόδοσης κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας
Όταν επιλέγετε κράματα υψηλής θερμοκρασίας ανθεκτικά στους 1300℃, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι ακόλουθοι δείκτες απόδοσης:
Αντίσταση ερπυσμού: Διατήρηση σχήματος και αντοχής κάτω από μακροπρόθεσμα φορτία υψηλής θερμοκρασίας, ιδιαίτερα σημαντική για τα πτερύγια των στροβίλων και τους σωλήνες κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας.
Αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση: Αποτροπή οξείδωσης, διάβρωσης ή ρωγμής της επιφάνειας κατά τη μακροχρόνια λειτουργία σε οξειδωτικά ή διαβρωτικά μέσα.
Θερμική σταθερότητα: Διατήρηση δομικής σταθερότητας σε υψηλές θερμοκρασίες, αποφυγή ανάπτυξης κόκκων ή καθίζησης εύθραυστων φάσεων.
Απόδοση μηχανικής κατεργασίας: Καλές δυνατότητες συγκόλλησης, σφυρηλάτησης και μηχανικής κατεργασίας, διευκολύνοντας την κατασκευή πολύπλοκων δομικών στοιχείων.
Εφαρμογές κραμάτων 1300℃ υψηλής θερμοκρασίας
Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας έχουν ευρείες εφαρμογές στη σύγχρονη βιομηχανία:
Αεροδιαστημική: Βασικά εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας, όπως πτερύγια κινητήρα στροβίλου, θάλαμοι καύσης και ακροφύσια.
Αεριοστρόβιλοι: Δίσκοι στροβίλων, πτερύγια οδηγών, ρουλεμάν υψηλής θερμοκρασίας και επενδύσεις θαλάμου καύσης.
Χημικός εξοπλισμός υψηλής θερμοκρασίας: Αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας, αγωγοί, εναλλάκτες θερμότητας και σωλήνες κλιβάνων ανθεκτικοί στη διάβρωση.
Πυρηνική βιομηχανία: εξαρτήματα πυρηνικών αντιδραστήρων υψηλής θερμοκρασίας, εναλλάκτες θερμότητας και ειδικές σωληνώσεις.
