Resistència a l'oxidació a alta temperatura
La resistència a l'oxidació a alta temperatura del metall es refereix a la resistència a l'oxidació de l'acer a altes temperatures. L'oxidació és una corrosió química típica. La reacció química entre el metall i l'oxigen és corrosió oxidativa. El producte de corrosió (pel·lícula d'òxid) s'adhereix a la superfície metàl·lica en una atmosfera oxidant com l'aire d'alta temperatura i el gas de combustió. Amb el desenvolupament de l'oxidació, el gruix de la pel·lícula d'òxid continua augmentant. Que l'oxidació del metall segueix oxidant-se després d'arribar a un cert nivell depèn directament del rendiment de la pel·lícula d'òxid a la superfície del metall. Si es forma una pel·lícula d'òxid densa i estable, i la pel·lícula d'òxid té una gran força d'unió i una gran resistència amb el metall base, pot evitar que els àtoms d'oxigen es difonguin al metall i reduir la velocitat d'oxidació. En cas contrari, l'oxidació s'accelerarà, provocant que la superfície metàl·lica es desprengui, donant lloc a una fallada primerenca de les peces.
La composició de la capa d'òxid a la superfície d'acer està relacionada amb la temperatura. La capa d'òxid està formada per Fe2O3+Fe3O4 dens, que pot prevenir eficaçment la difusió de l'oxigen per sota dels 570 graus. Quan s'escalfa a més de 570 graus, la pel·lícula d'òxid es compon de FeO+Fe2O3+Fe3O4 des de l'interior cap a l'exterior. FeO és solt i porós, i representa aproximadament el 90% de tot el gruix de la pel·lícula d'òxid. Els àtoms metàl·lics i els àtoms d'oxigen es difonen fàcilment a la capa de FeO i acceleren l'oxidació. FeO a alta temperatura redueix considerablement la resistència a l'oxidació de l'acer. Com més alta sigui la temperatura, més ràpid es difonen els àtoms i més ràpida és la velocitat d'oxidació.
El mètode principal per millorar la resistència a l'oxidació de l'acer és afegir elements d'aliatge com ara crom, silici i alumini. Per tant, quan l'acer entra en contacte amb l'oxigen a altes temperatures, forma una pel·lícula d'oxidació densa d'alt punt de fusió de Cr2O3, sílice i alúmina, que cobreix la superfície de l'acer és ajustada, evitant que s'oxidi més.
Resistència a alta temperatura
La resistència a alta temperatura del metall es refereix a la capacitat dels materials metàl·lics de resistir la càrrega mecànica a altes temperatures, és a dir, la capacitat dels materials metàl·lics de resistir la deformació plàstica i els danys a altes temperatures. Les propietats mecàniques dels metalls a altes temperatures són molt diferents de les que es troben a temperatura ambient. Quan la temperatura de treball és superior a la temperatura de recristal·lització, el metall pateix una deformació plàstica i un enduriment per treball. A més de veure's afectat per forces externes, també es produirà la recristal·lització i el suavització.
Les propietats mecàniques dels metalls a altes temperatures estan relacionades amb la temperatura, el temps i l'estructura. La fluència es produeix sovint a altes temperatures, és a dir, quan la temperatura de treball és superior a la temperatura de recristal·lització, la tensió de treball supera el límit elàstic a aquesta temperatura i el metall es deforma lentament amb el temps. Com més gran sigui la resistència a la fluència d'un metall, més gran serà la seva resistència a alta temperatura.
La resistència a alta temperatura del metall s'expressa generalment pel límit de fluència i la força de durabilitat. El límit de fluència és el valor de tensió quan la deformació residual d'un metall arriba a un determinat valor després d'un període de temps a una determinada temperatura. La resistència duradora es refereix al valor de tensió d'un material metàl·lic durant un període de temps determinat en condicions de temperatura constant. A altes temperatures, la força del límit del gra dels materials metàl·lics és inferior a la dels grans interns, de manera que l'addició d'elements d'aliatge augmenta la temperatura de recristal·lització i es forma carburs especials estables. L'ús de materials de gra gruixut per reduir els límits de gra pot millorar eficaçment la resistència a alta temperatura de l'acer.
Mo és un element clau d'aliatge en acer ferrític resistent a la fluïdesa, que té una temperatura de funcionament de fins a 530 graus. El molibdè en solució sòlida pot reduir eficaçment la velocitat de fluència de l'acer. El molibdè pot frenar l'aglomeració i l'engruiximent dels carburs a altes temperatures. El vanadi, el titani i el niobi són elements forts que formen carburs que poden formar carburs dispersos fins per millorar la resistència a alta temperatura de l'acer. Els compostos de titani, niobi i carboni també poden prevenir la corrosió intergranular dels acers austenítics a altes temperatures o després de la soldadura.
