Karščiui atsparus plienas

Karščiui atsparus plienas reiškia plieną, turintį atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje ir atsparumą aukštai temperatūrai. Atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje yra svarbi sąlyga norint užtikrinti ilgalaikį gabalo darbą aukštoje temperatūroje. Plieninės dalys aukštos temperatūros ore ir kitoje oksidacijos aplinkoje, deguonies ir plieno paviršiaus cheminė reakcija suformuoja įvairų geležies oksido sluoksnį, oksido sluoksnis yra labai laisvas, prarado pradines plieno savybes, lengvai nukrenta. Siekiant pagerinti plieno atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje, į plieną dedama legiruotų elementų, kad pakeistų oksido struktūrą. Dažniausiai naudojami lydinio elementai yra chromas, silicis, aliuminis ir pan. Jie reaguoja su deguonimi, sudarydami tankų, stabilų oksido sluoksnį arba pasyvavimo sluoksnį Cr2O3, SiO2 arba Al2O3, kad apsaugotų plieną nuo tolesnės oksidacijos. Pridedamas chromo, silicio ir aliuminio kiekis, o plieno atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje yra geras, tačiau jei silicio ir aliuminio pridedama per daug, pablogės plieno mechaninės savybės ir procesas. Todėl karščiui atsparus plienas, kurio pagrindinis lydinio elementas yra chromas, o pagalbinis elementas yra silicis, aliuminis, trumpai tariant, plieno atsparumas aukštai temperatūrai yra susijęs tik su chemine sudėtimi.
Stiprumas aukštoje temperatūroje reiškia plieno gebėjimą ilgą laiką atlaikyti mechaninę apkrovą esant aukštai temperatūrai. Plienas, veikiamas aukštos temperatūros mechaninės apkrovos, minkštėja, tai yra, didėjant temperatūrai mažėja stiprumas. Antrasis yra šliaužimas, tai yra, veikiant nuolatiniam įtempimui, plastinės deformacijos kiekis lėtai didėja ilgėjant laikui, o plieno plastinę deformaciją aukštoje temperatūroje sukelia kristalų slydimas ir grūdelių ribos slydimas. Legiravimo metodas paprastai naudojamas siekiant pagerinti plieno atsparumą aukštai temperatūrai. Taip pat į plieną reikia pridėti legiruotų elementų, kad būtų pagerinta sukibimo jėga tarp atomų ir sudaryta palanki organizacija. Pridėjus chromo, molibdeno, volframo, vanadžio, titano ir kt., galima sustiprinti plieno matricą, pagerinti rekristalizavimo temperatūrą, bet taip pat gali susidaryti sustiprintos fazės karbido arba intermetaliniai junginiai, tokie kaip Cr23C6, VC, TiC ir kt. Šios sustiprintos fazės yra stabilūs aukštoje temperatūroje, netirpūs, nesudaro agregatų ir išlaiko savo kietumą. Pridedama nikelio, daugiausia norint gauti austenitą. Austenitas yra glaudžiau išdėstytas nei ferito atomai, o tarpatominė surišimo jėga yra stipri, todėl atomų difuzija yra sudėtinga. Taigi austenito aukštos temperatūros intensyvumas yra geresnis. Matyti, kad karščiui atsparaus plieno stipris aukštoje temperatūroje yra susijęs ne tik su chemine sudėtimi, bet ir su audiniu.