خصائص السبائك عالية الحرارة

تتسارع معدلات تدهور المواد بشكل مختلف في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. أثناء الاستخدام، قد تحدث عدم استقرار الأنسجة، والتشوه ونمو الشقوق تحت تأثير درجة الحرارة والضغط، بالإضافة إلى التآكل التأكسدي لسطح المادة.

1. مقاومة درجات الحرارة العالية والتصدّع
تعتمد مقاومة درجات الحرارة العالية، والمقاومة للتآكل وغيرها من الخصائص للمعادن عالية الحرارة بشكل أساسي على تركيبها الكيميائي وبنائها التنظيمي. بأخذ سبيكة النيكل المُشوَّهة GH4169 كمثال، يمكن ملاحظة أن نسبة niobium في سبيكة GH4169 مرتفعة. إن توزيع عنصر النيوبيوم داخل السبيكة يرتبط مباشرة بالعملية الميتالورجية. الأساس لـ GH4169 هو محلول صلب Ni-Gr، ويمكن تحمل نسبة كتلة Ni تزيد عن 50٪. عند درجة حرارة عالية تصل إلى حوالي 1000 درجة مئوية، يكون مشابهًا للعلامة التجارية الأمريكية Inconel718. تتكون السبيكة من طور γ الأساسي، وطور δ، والكربيدات وأطوار التقوية γ' وγ″. تظهر العناصر الكيميائية والهيكل الأساسي لسبيكة GH4169 خواصها الميكانيكية القوية. تكون قوة التحمل والقوة الشدودية عدة مرات أفضل من الفولاذ 45، كما أن المرونة أفضل أيضًا من الفولاذ 45. يساهم الهيكل البلوري المستقر والعوامل العديدة للتقوية في خواصها الميكانيكية الممتازة.

2. صعوبة معالجة عالية
بسبب البيئة التشغيلية المعقدة والقاسية، يلعب سلامة سطح المادة المُعالَجة من السبائك ذات درجات الحرارة العالية دورًا مهمًا في أدائها. ومع ذلك، فإن السبائك عالية الحرارة تعتبر عادة مواد صعبة التصنيع. فهي تتميز بصلابة دقيقة عالية، وتصلد شديد أثناء العمل، ومقاومة عالية للإجهاد القصّي وانخفاض في التوصيل الحراري. تكون قوة القطع ودرجة حرارة القطع في منطقة القطع مرتفعة، مما يؤدي غالبًا إلى انخفاض جودة السطح المُعالج وتلف الأداة بشدة. تحت ظروف القطع الاعتيادية، قد تنتج طبقة سطح السبيكة عالية الحرارة مشاكل مفرطة مثل طبقة متماسكة، وإجهادات متبقية، وطبقة بيضاء، وطبقة سوداء، وطبقة تشوه الحبيبات.