Gängige Legierungselemente und ihre Funktionen in hitzebeständigem Stahl

Hitzebeständiger Stahl kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine gute Leistung aufrechterhalten, ohne dass verschiedene Legierungselemente hinzugefügt werden müssen. Diese Elemente spielen jeweils eine einzigartige Rolle bei der Verbesserung der Leistung von hitzebeständigem Stahl.

Chrom (Cr) ist ein Schlüsselelement in hitzebeständigem Stahl, das dessen Oxidationsbeständigkeit erhöht. Es bildet einen dichten Chromoxidfilm auf der Stahloberfläche, der als starker Schutz wirksam verhindert, dass Sauerstoff weiter in das Innere des Stahls diffundiert und ihn so vor Oxidation schützt. Unterdessen kann Chrom die Hochtemperaturfestigkeit und Härte von Stahl verbessern und hitzebeständigen Stahl bei hohen Temperaturen haltbarer machen.

Nickel (Ni) kann die Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit von Stahl deutlich verbessern. In Umgebungen mit hohen Temperaturen neigt Stahl aufgrund verschiedener Belastungen zu Ermüdungsrissen. Durch die Zugabe von Nickel kann die gute Leistung des Stahls bei wiederholter Beanspruchung aufrechterhalten und Schäden verhindert werden. Darüber hinaus kann die Verwendung von Nickel in Kombination mit Chrom die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit von hitzebeständigem Stahl erheblich verbessern, sodass dieser auch in rauen, korrosiven Umgebungen mit hohen Temperaturen stabil arbeiten kann.

Die Hauptfunktion von Molybdän (Mo) besteht darin, die Hochtemperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit von Stahl zu verbessern. Bei langfristig hoher Temperatur und Belastung erfährt der Stahl eine langsame plastische Verformung, das sogenannte Kriechphänomen. Molybdän kann diese Verformung wirksam unterdrücken, die Haltbarkeit von Stahl bei hohen Temperaturen verbessern und sicherstellen, dass hitzebeständiger Stahl auch bei langfristigem Hochtemperaturbetrieb seine Form und Leistung stabil behält.

Elemente wie Vanadium (V) und Titan (Ti) können kleine Karbide bilden. Diese Karbide sind in der Stahlstruktur dispergiert und verteilt und spielen eine Rolle bei der Ausscheidungsverfestigung, indem sie dem Stahl unzählige kleine „Nägel“ hinzufügen, seine Festigkeit und Härte verbessern und seine Hochtemperaturleistung verbessern.

Es ist die synergistische Wirkung dieser Legierungselemente, die hitzebeständigem Stahl hervorragende Eigenschaften verleiht und ihn in vielen Hochtemperatur-Industriebereichen weit verbreitet einsetzbar macht.