פלדה עמידה בחום מתייחסת לפלדה בעלת עמידות חמצון בטמפרטורה גבוהה וחוזק בטמפרטורה גבוהה.עמידות חמצון בטמפרטורה גבוהה היא תנאי חשוב כדי להבטיח שחומר העבודה יעבוד לאורך זמן בטמפרטורה גבוהה.בסביבה מחמצת כמו אוויר בטמפרטורה גבוהה, חמצן מגיב כימית עם משטח הפלדה ליצירת מגוון שכבות תחמוצת ברזל.שכבת התחמוצת רופפת מאוד, מאבדת את המאפיינים המקוריים של פלדה, וקל ליפול ממנה.על מנת לשפר את עמידות החמצון בטמפרטורה גבוהה של פלדה, מוסיפים לפלדה אלמנטים מתגזרים כדי לשנות את מבנה התחמוצת.יסודות סגסוגת הנפוצים הם כרום, ניקל, כרום, סיליקון, אלומיניום וכן הלאה.עמידות החמצון בטמפרטורה גבוהה של פלדה קשורה רק להרכב הכימי.
חוזק בטמפרטורה גבוהה מתייחס ליכולתה של פלדה לשאת עומסים מכניים לאורך זמן בטמפרטורות גבוהות.ישנן שתי השפעות עיקריות של פלדה תחת עומס מכני בטמפרטורה גבוהה.האחת היא ריכוך, כלומר החוזק פוחת עם עליית הטמפרטורה.השני הוא זחילה, כלומר, תחת פעולה של לחץ מתמיד, כמות העיוות הפלסטי עולה לאט עם הזמן.העיוות הפלסטי של פלדה בטמפרטורה גבוהה נגרמת מהחלקה תוך גרגירית והחלקת גבול גרגר.כדי לשפר את חוזק הטמפרטורה הגבוהה של פלדה, משתמשים בדרך כלל בשיטות סגסוגת.כלומר, אלמנטים סגסוגת מתווספים לפלדה כדי לשפר את כוח הקשר בין אטומים וליצור מבנה נוח.הוספת כרום, מוליבדן, טונגסטן, ונדיום, טיטניום וכו' יכולה לחזק את מטריצת הפלדה, להגביר את טמפרטורת ההתגבשות, ויכולה גם ליצור קרבידים מחזקים או תרכובות בין-מתכתיות, כגון Cr23C6, VC, TiC וכו'. שלבי חיזוק אלו הם יציבים בטמפרטורות גבוהות, אינם מתמוססים, אינם מתקבצים לגדול ושומרים על קשיותם.ניקל מתווסף בעיקר כדי להשיגאוסטניט.האטומים באוסטניט מסודרים הדוקים יותר מפריט, כוח הקשר בין האטומים חזק יותר, והדיפוזיה של האטומים קשה יותר.לכן, חוזק הטמפרטורה הגבוהה של אוסטניט טוב יותר.ניתן לראות כי החוזק בטמפרטורה גבוהה של פלדה עמידה בחום אינו קשור רק להרכב הכימי, אלא גם קשור למבנה המיקרו.
עמיד בחום מסגסוגת גבוההיציקות פלדהנמצאים בשימוש נרחב במקרים בהם טמפרטורת העבודה עולה על 650 ℃.יציקות פלדה עמידות בחום מתייחסות לפלדות הפועלות בטמפרטורות גבוהות.פיתוח יציקות פלדה עמידות בחום קשור קשר הדוק להתקדמות הטכנולוגית של מגזרים תעשייתיים שונים כגון תחנות כוח, דוודים, טורבינות גז, מנועי בעירה פנימית ומנועי אוויר.בשל הטמפרטורות והלחצים השונים המשמשים מכונות והתקנים שונים, כמו גם סביבות שונות, גם סוגי הפלדה המשמשים שונים.
כיתה שווה של נירוסטה | |||||||||
| קבוצות | AISI | W-stoff | רַעַשׁ | BS | SS | AFNOR | UNE / IHA | JIS | חַד |
| פלדת אל חלד מרטנסיטית ופריטית | 420 C | 1,4034 | X43Cr16 | ||||||
| 440 ב/1 | 1,4112 | X90 Cr Mo V18 | |||||||
| - | 1.2083 | X42 Cr 13 | - | 2314 | Z 40 C 14 | F.5263 | SUS 420 J1 | - | |
| 403 | 1.4000 | X6Cr13 | 403 S 17 | 2301 | Z 6 C 13 | F.3110 | SUS 403 | X6Cr13 | |
| (410S) | 1.4001 | X7 Cr 14 | (403 S17) | 2301 | Z 8 C 13 | F.3110 | SUS 410 S | X6Cr13 | |
| 405 | 1.4002 | X6 CrAl 13 | 405 S 17 | - | Z 8 CA 12 | F.3111 | SUS 405 | X6 CrAl 13 | |
| 416 | 1.4005 | X12 CrS 13 | 416 S 21 | 2380 | Z 11 CF 13 | F.3411 | SUS 416 | X12CrS13 | |
| 410 | 1.4006 | X 10 Cr 13 | 410 S21 | 2302 | Z 10 C 14 | F.3401 | SUS 410 | X12Cr13 | |
| 430 | 1.4016 | X6 Cr 17 | 430 S 17 | 2320 | Z 8 C 17 | F.3113 | SUS 430 | X8Cr17 | |
| 420 | 1.4021 | X20 Cr 13 | 420 S 37 | 2303 | Z 20 C 13 | F.3402 | SUS 420 J1 | X20Cr13 | |
| 420F | 1.4028 | X30 Cr 13 | 420 S 45 | (2304) | Z 30 C 13 | F.3403 | SUS 420 J2 | X30Cr13 | |
| (420) | 1.4031 | X39Cr13 | 420 S 45 | (2304) | Z 40 C 14 | F.3404 | (SUS 420 J1) | - | |
| 431 | 1.4057 | X20 CrNi 17 2 | 431 S 29 | 2321 | Z 15 CNi 16.02 | F.3427 | SUS 431 | X16CrNi16 | |
| 430F | 1.4104 | X12 CrMoS 17 | - | 2383 | Z 10 CF 17 | F.3117 | SUS 430 F | X10CrS17 | |
| 434 | 1.4113 | X6 CrMo 17 | 434 S 17 | 2325 | Z 8 CD 17.01 | - | SUS 434 | X8CrMo17 | |
| 430Ti | 1.4510 | X6 CrTi 17 | - | - | Z 4 CT 17 | - | SUS 430 LX | X6CrTi17 | |
| 409 | 1.4512 | X5 CrTi 12 | 409 S 17 | - | Z 6 CT 12 | - | SUH 409 | X6CrTi12 | |
| נירוסטה אוסטינית | 304 | 1.4301 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 15 | 2332 | Z 6 CN 18.09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 |
| 305 | 1.4303 | X5 CrNi 18 12 | 305 S 19 | - | Z 8 CN 18.12 | - | SUS 305 | X8CrNi19 10 | |
| 303 | 1.4305 | X12 CrNiS 18 8 | 303 S 21 | 2346 | Z 10 CNF 18.09 | F.3508 | SUS 303 | X10CrNiS 18 09 | |
| 304L | 1.4306 | X2 CrNiS 18 9 | 304 S 12 | 2352 | Z 2 CN 18.10 | F.3503 | SUS 304L | X2CrNi18 11 | |
| 301 | 1.4310 | X12 CrNi 17 7 | - | 2331 | Z 12 CN 17.07 | F.3517 | SUS 301 | X12CrNi17 07 | |
| 304 | 1.4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 31 | 2332 | Z 6 CN 18.09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
| 304 | 1.4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 31 | 2333 | Z 6 CN 18.09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
| 304LN | 1.4311 | X2 CrNiN 18 10 | 304 S 62 | 2371 | Z 2 CN 18.10 | - | SUS 304 LN | - | |
| 316 | 1.4401 | X5 CrNiMo 18 10 | 316 S 16 | 2347 | Z 6 CND 17.11 | F.3543 | SUS 316 | X5CrNiMo17 12 | |
| 316L | 1.4404 | - | 316 ס 13/12/14/22/24 | 2348 | Z 2 CND 17.13 | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | ||
| 316LN | 1.4429 | X2 CrNiMoN 18 13 | - | 2375 | Z 2 CND 17.13 | - | SUS 316 LN | - | |
| 316L | 1.4435 | X2 CrNiMo 18 12 | 316 ס 13/12/14/22/24 | 2353 | Z 2 CND 17.13 | - | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | |
| 316 | 1.4436 | - | 316 S 33 | 2343 | Z 6 CND18-12-03 | - | - | X8CrNiMo 17 13 | |
| 317L | 1.4438 | X2 CrNiMo 18 16 | 317 S 12 | 2367 | Z 2 CND 19.15 | - | SUS 317 L | X2CrNiMo18 16 | |
| 329 | 1.4460 | X3 CrNiMoN 27 5 2 | - | 2324 | Z5 CND 27.05.Az | F.3309 | SUS 329 J1 | - | |
| 321 | 1.4541 | X10 CrNiTi 18 9 | 321 S 12 | 2337 | Z 6 CND 18.10 | F.3553 | SUS 321 | X6CrNiTi18 11 | |
| 347 | 1.4550 | X10 CrNiNb 18 9 | 347 S 17 | 2338 | Z 6 CNNb 18.10 | F.3552 | SUS 347 | X6CrNiNb18 11 | |
| 316Ti | 1.4571 | X10 CrNiMoTi 18 10 | 320 S 17 | 2350 | Z 6 CNDT 17.12 | F.3535 | - | X6CrNiMoTi 17 12 | |
| 309 | 1.4828 | X15 CrNiSi 20 12 | 309 S 24 | - | Z 15 CNS 20.12 | - | SUH 309 | X16 CrNi 24 14 | |
| 330 | 1.4864 | X12 NiCrSi 36 16 | - | - | Z 12 NCS 35.16 | - | SUH 330 | - | |
| נירוסטה דופלקס | S32750 | 1.4410 | X 2 CrNiMoN 25 7 4 | - | 2328 | Z3 CND 25.06 Az | - | - | - |
| S31500 | 1.4417 | X 2 CrNiMoSi 19 5 | - | 2376 | Z2 CND 18.05.03 | - | - | - | |
| S31803 | 1.4462 | X 2 CrNiMoN 22 5 3 | - | 2377 | Z 3 CND 22.05 (Az) | - | - | - | |
| S32760 | 1.4501 | X 3 CrNiMoN 25 7 | - | - | Z 3 CND 25.06 Az | - | - | - | |
| 630 | 1.4542 | X5CrNiCNb16-4 | - | - | - | - | - | - | |
| A564/630 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
תקנים של פלדה יצוקה עמידה בחום במדינות שונות
1) תקן סיני
GB/T 8492-2002 "תנאים טכניים ליציקות פלדה עמידות בחום" מפרט את הדרגות והתכונות המכניות בטמפרטורת החדר של פלדות יצוק שונות עמידות חום.
2) תקן אירופאי
תקני פלדה יצוקה עמידה בחום EN 10295-2002 כוללים פלדת אל-חלד עמידה בחום אוסטניטית, נירוסטה עמידה בחום פריטית ופלדת אל-חלד דופלקסית דופלקסת עמידה בחום, כמו גם סגסוגות על בסיס ניקל וסגסוגות על בסיס קובלט.
3) תקנים אמריקאים
ההרכב הכימי המצוין ב-ANSI/ASTM 297-2008 "ברזל-כרום תעשייתי כללי, יציקות פלדה עמידות בחום ברזל-כרום-ניקל" הוא הבסיס לקבלה, ובדיקת הביצועים המכנית מתבצעת רק כאשר הקונה מבקש זאת ב- זמן ההזמנה.תקנים אמריקאים אחרים הכוללים פלדה יצוקה עמידה בחום כוללים ASTM A447/A447M-2003 ו-ASTM A560/560M-2005.
4) תקן גרמני
ב-DIN 17465 "תנאים טכניים ליציקות פלדה עמידות בחום", מצוינים בנפרד ההרכב הכימי, התכונות המכניות בטמפרטורת החדר ותכונות מכניות בטמפרטורה גבוהה של דרגות פלדה יצוקות עמידות חום שונות.
5) תקן יפני
הציונים ב-JISG5122-2003 "יציקות פלדה עמידות בחום" זהות בעצם לתקן האמריקאי ASTM.
6) תקן רוסי
ישנן 19 דרגות פלדה יצוקה עמידות בחום המפורטות ב-GOST 977-1988, כולל פלדות עמידות בחום בינוני וגרום כרום.
השפעת ההרכב הכימי על חיי השירות של פלדה עמידה בחום
יש מגוון רחב של אלמנטים כימיים שיכולים להשפיע על חיי השירות של פלדה עמידה בחום.השפעות אלו באות לידי ביטוי בהגברת יציבות המבנה, מניעת חמצון, יצירה וייצוב של אוסטניט ומניעת קורוזיה.לדוגמה, יסודות אדמה נדירים, שהם יסודות קורט בפלדה עמידה בחום, יכולים לשפר משמעותית את עמידות החמצון של פלדה ולשנות את התרמופלסטיות.החומרים הבסיסיים של פלדה וסגסוגות עמידים בחום בוחרים בדרך כלל מתכות וסגסוגות עם נקודת התכה גבוהה יחסית, אנרגיית הפעלה גבוהה של פיזור עצמי או אנרגיית תקלות ערימה נמוכה.לפלדות שונות עמידות חום וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה יש דרישות גבוהות מאוד לתהליך ההתכה, מכיוון שנוכחות של תכלילים או פגמים מתכתיים מסוימים בפלדה יפחיתו את מגבלת חוזק הסיבולת של החומר.
השפעת טכנולוגיה מתקדמת כגון טיפול בתמיסה על חיי השירות של פלדה עמידה בחום
עבור חומרי מתכת, שימוש בתהליכי טיפול בחום שונים ישפיע על המבנה וגודל הגרגירים, ובכך ישנה את דרגת הקושי של ההפעלה התרמית.בניתוח של כשל ביציקה, ישנם גורמים רבים המובילים לכשל, בעיקר עייפות תרמית מובילה להתחלת ופיתוח סדקים.בהתאם, יש שורה של גורמים המשפיעים על התחלת סדקים והתפשטותם.ביניהם, תכולת הגופרית חשובה ביותר מכיוון שהסדקים מתפתחים בעיקר לאורך סולפידים.תכולת הגופרית מושפעת מאיכות חומרי הגלם ומהתכתם.עבור יציקות שעובדות תחת אטמוספרה מגנה של מימן, אם מימן גופרתי כלול במימן, היציקות יגפרו.שנית, נאותות הטיפול בתמיסה תשפיע על החוזק והקשיחות של היציקה.
