Erityisominaisuuksilla varustetut teräkset ja seokset
Sisällysluettelo
Teräkset ja seokset, joilla on erityisominaisuuksia, suunnitellaan silloin, kun komponentin kestävyyttä ei enää määritä pelkästään klassiset mekaaniset parametrit, vaan yksi hallitseva ominaisuus nousee esiin: kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, stabiilius korkeissa lämpötiloissa tai tarkoituksellisesti muotoillut fysikaaliset ominaisuudet, kuten korkea sähkövastus, tietty lämpölaajeneminen tai magneettiset ominaisuudet. Tällaisissa materiaaleissa kemiallista koostumusta ja käsittelyä ei valita ”yleisesti”, vaan suoraan käytön aikana toimivan mekanismin perusteella: materiaalin on kovetuttava pintakerroksessa, passivoiduttava tietyssä ympäristössä tai muodostettava suojaava kuori kuumissa kaasuissa.
Käytännössä on hyvin harvinaista, että metalliseos olisi ”kaikkeen kestävä”. Korroosionkestävyys riippuu voimakkaasti ympäristön tyypistä, kulutuskestävyys riippuu siitä, hallitseeko ”hionta”, kitka vai kuluminen korkeassa paineessa ja iskuissa, ja korkean lämpötilan ominaisuudet on tarkasteltava erikseen lämmönkestävyytenä (hapettumiskestävyys) ja virumiskestävyytenä. Siksi erityisterästen merkityksellinen kuvaus perustuu ”mitä vaikutusta tuottaa” ja ”mitkä ovat rajaolosuhteet” -käsitteiden ymmärtämiseen eikä muutaman nimen muistamiseen.
Kulutusta kestävät teräkset
Erittäin tyypillinen materiaali, jolla on korkea kulutuskestävyys, on austeniittinen mangaaniteräs 11G12, joka sisältää noin 1–1,3 % C ja 11–14 % Mn, ja suositeltava hiilen ja mangaanin suhde on lähellä 1:10, koska vain riittävä hiilipitoisuus takaa austeniittisen rakenteen säilymisen. Tämä teräs, joka tunnetaan nimellä Hadfield-teräs, erottuu epätavallisista ominaisuuksistaan: sillä on matala myötöraja (suuruusluokkaa Re ≈ 400 MPa) ja matala kovuus (noin 210 HB), mutta samalla erittäin korkea vetolujuus (noin Rm ≈ 1050 MPa) ja poikkeuksellisen hyvät plastiset ominaisuudet ja iskulujuus (mukaan lukien A ≈ 50 % ja korkea Charpy-iskulujuus).
Sen kulutuskestävyyden lähde ei ole sen ”alkuperäinen kovuus”, vaan sen käyttäytyminen kuormituksen alaisena. Koska teräksen myötöraja on alhainen, se kovettuu helposti ja erittäin voimakkaasti, huomattavasti voimakkaammin kuin monet tyypilliset rakenneteräkset. Lisäksi paineen alaisena pintakerroksen austeniitti voi muuttua martensiitiksi, mikä lisää paikallisesti kovuutta ja estää kulumista. Tämä mekanismi tekee Hadfield-teräksestä kulutusta ja iskuja kestävän, kun taas klassiset karkaistut teräkset, vaikka ne kestävätkin kulutusta, ovat usein haavoittuvia iskujen suhteen niiden haurauden vuoksi.
Homogeeninen austeniittinen rakenne on edellytys haluttujen ominaisuuksien saavuttamiselle. Hitaasti jäähdytettäessä austeniitin rinnalle muodostuu karbidisaostumia, jotka heikentävät ominaisuuksia. Siksi 11G12-teräs ylikyllästetään noin 950–1000 °C:ssa vesijäähdytyksellä, jotta saadaan mahdollisimman homogeeninen austeniitti. Käytännön kannalta tärkeää on myös soveltuvuuden raja: Hadfield-teräs kestää kulutusta pääasiassa silloin, kun kulutukseen liittyy merkittäviä pintapaineita; ilman painetta tapahtuvissa ”hiomisolosuhteissa” se ei osoita etujaan. Tästä syystä sitä käytetään rautateiden vaihteiden risteyksissä, murskaimen leukoissa ja ajoneuvojen teloissa, eli tilanteissa, joissa esiintyy samanaikaisesti korkeaa painetta ja toistuvia iskuja. Näiden etujen hintana on erittäin vaikea työstettävyys – käytännössä se on mahdollista pääasiassa karbidityökaluilla.
Ruostumattomat ja haponkestävät teräkset
Korroosio on ulkoisen ympäristön aiheuttama metallin tuhoutumisprosessi, joka alkaa pinnalta ja etenee sisäänpäin, joskus epätasaisesti. Mekanismin osalta erotetaan toisistaan kemiallinen korroosio, joka on tyypillistä kuivien kaasujen vaikutukselle korkeissa lämpötiloissa, ja sähkökemiallinen korroosio, joka tapahtuu nesteissä (useimmiten vesiliuoksissa) elektrolyytin ja paikallisten kennojen virran vaikutuksesta. Keskeinen havainto on, että prosessia voidaan estää, jos pinnalle muodostuu korroosiotuotteiden kerros, joka täyttää ”suojaavan esteen” ehdot: sen on peitettävä metalli tiiviisti, se ei saa liueta ympäristössä, sen on tartuttava hyvin ja sen on oltava metallin kaltainen laajenemiskerroin, jotta se ei halkeile lämpötilan muutoksissa. Tämä johtaa intuitiivisesti ajatukseen ruostumattomista teräksistä, joiden kestävyys johtuu vakaasta, tiiviistä passiivikerroksesta.
Ruostumattomissa teräksissä tärkein komponentti on kromi, koska vain riittävän korkea Cr-pitoisuus mahdollistaa pysyvän passivoitumisen. Materiaali erottaa muun muassa kromiteräkset, joiden hiilipitoisuudet ovat erilaiset, ja osoittaa, miten koostumus vaikuttaa rakenteeseen Fe–Cr–C-järjestelmässä. Erittäin alhaisilla hiilipitoisuuksilla (alle noin 0,1 %) ferriittikenttä voi ulottua koko lämpötila-alueelle, ja teräs on ferriittirakenteinen; keskipitkillä hiilipitoisuuksilla (noin 0,20–0,30 %) osittainen austeniitti ilmestyy kuumennuksen jälkeen, ja jäähdytyksen jälkeen saadaan ferriitin ja martensiitin seos, mikä johtaa puoliferriittisiin teräksiin; korkeammalla hiilipitoisuudella teräs muuttuu kuumennuksen jälkeen kokonaan austeniitiksi ja jäähtymisen jälkeen martensiitiksi. Tätä taustaa vasten annetaan esimerkkejä tyypillisistä kromiteräksistä: 0H13 ferriittinen, 1H13 puoliferriittinen ja 2H13–4H13 martensiittinen, lämpökäsittelynä karkaisu 950–1000 °C:ssa ja karkaisu 600–700 °C:ssa, mikä mahdollistaa laajan lujuusalueen hiilipitoisuudesta riippuen. Nämä teräkset kestävät korroosiota vesihöyryssä ja joissakin hapoissa (esim. typpi- tai etikkahapossa), mutta eivät kloorivety- ja rikkihapossa, mikä osoittaa selvästi, että ”ruostumattomuus” ei ole absoluuttista, vaan riippuu ympäristöstä.
Käytännössä on myös kromia sisältäviä ruostumattomia teräksiä, joiden kromipitoisuus on korkeampi, esimerkiksi laatuja, joiden kromipitoisuus on 16–18 % ja hiilipitoisuus noin 0,1 % (esim. H17), usein ferriittisellä tai ferriittis-martensiittisella rakenteella, joita käytetään elintarviketeollisuudessa tai päivittäistavaroissa, sekä teräkset, joiden Cr-pitoisuus on 25–28 % (esim. H25T) ja ferriittinen rakenne, jotka ovat vähemmän sitkeitä, mutta joita voidaan käyttää myös korkeampien lämpötilojen lämmönkestävänä materiaalina. Ferriittisten terästen merkittävä rajoitus on, että ne eivät käy läpi allotrooppista muutosta, joten niitä ei voida ”parantaa” perinteisellä lämpökäsittelyllä – rakeiden hienontaminen saavutetaan pääasiassa plastisella muokkauksella.
Paras korroosionkestävyys monissa sovelluksissa saavutetaan austeniittisilla kromi-nikkeliteräksillä. Nykyaikaiset laadut sisältävät tyypillisesti 18–25 % Cr ja 8–20 % Ni, ja yleisin on 18/8 teräs (ja sen muunnokset), joka kestää monia syövyttäviä aineita. Seosaineiden lisäykset mahdollistavat kestävyyden ”hienosäätämisen”: molybdeeni (noin 1,5–2,5 %) lisää kestävyyttä rikkihappoympäristöissä, kupari (noin 3 %) vähentää alttiutta jännityskorroosiolle ja pii (noin 2–3 %) voi parantaa vastustuskykyä suolahapolle. Homogeenisen austeniittisen rakenteen varmistamiseksi nämä teräkset altistetaan kyllästykselle 1050–1100 °C:ssa vesijäähdytyksellä, joka on yksi ruostumattoman teräksen teknologian avaintekijöistä.
Samalla austeniittisilla kromi-nikkeliteräksillä on tyypillinen ”käyttöön liittyvä ongelma”: taipumus rakeiden väliseen korroosioon altistumisen jälkeen lämpötiloille, jotka ovat noin 450–700 °C, jolloin kromikarbidit voivat vapautua rakeiden rajoilla, kuluttaen kromia rajoilta ja poistamalla paikallisesti passivoinnin. Materiaalissa on klassisia tapoja rajoittaa tätä ilmiötä: erittäin alhainen hiilipitoisuus (0,02–0,03 %), stabilointi voimakkaasti karbidia muodostavilla alkuaineilla (titaani, niobium), stabiloiva hehkutus noin 850 °C:ssa ja ylikyllästys. Tämä on hyvä esimerkki siitä, kuinka erikoisteräksissä tulos määräytyy paitsi koostumuksen myös materiaalin ”lämpöhistorian” perusteella.
Klassisten ruostumattomien terästen rajalla ovat teräkset, jotka ovat vaikeasti ruostuvia ja joita käytetään pääasiassa ilmakehän korroosiossa. Niiden taustalla on ajatus, että ajan mittaan pinta peittyy tiiviillä, huonosti läpäisevällä ruostekerroksella, joka tarttuu hyvin alustaan ja hidastaa korroosiota. Tätä suojaavaa ruostetta kutsutaan patinaksi. Kupari (noin 0,20–0,50 %) on tärkeä osa tätä ryhmää, ja suojaavan vaikutuksen tehostamiseksi käytetään myös kromia (enintään noin 1,3 %) ja nikkeliä, kun taas fosfori näiden komponenttien läsnä ollessa lisää entisestään kestävyyttä, minkä vuoksi sen pitoisuutta joskus lisätään. Esimerkkeinä mainitaan tunnettu Cor-ten A -teräs ja sen vastine (10HNAP), jotka osoittavat selvästi, että tavoitteena ei aina ole täydellinen ruostumattomuus, vaan pikemminkin vakaa suoja ilmakehän olosuhteissa.
Lämmönkestävyys, viruminen ja materiaaliryhmien valinta
Korkeissa lämpötiloissa työskentely asettaa kaksi erilaista vaatimusta. Lämmönkestävyys tarkoittaa vastustuskykyä kaasujen hapettavaa vaikutusta vastaan lämpötiloissa, jotka ovat yli 550 °C, eli punaisena hehkuvassa lämpötilassa, jossa hiiliteräs muodostaa nopeasti hilseen ja hapettumisen nopeus kasvaa nopeasti lämpötilan noustessa. Lämmönkestävyyttä lisäävät lisäaineet, kuten kromi, pii ja alumiini, jotka ovat happea sitovia kuin rauta ja muodostavat tiiviin, tiukasti tarttuvan oksidikerroksen, joka estää hapettumisen jatkumisen. Materiaali tarjoaa erittäin käytännöllisen suhteen: kun kromipitoisuus on yli 10 %, teräs voi olla lämmönkestävä noin 900 °C:ssa, kun taas lämmönkestävyyden varmistaminen 1100 °C:ssa vaatii yleensä 20–25 % kromia. On myös tärkeää, että lämmönkestävä teräs ei käy läpi allotrooppisia muutoksia käyttölämpötila-alueella, koska siihen liittyvät tilavuuden muutokset voivat vaarantaa suojakerroksen eheyden.
Toinen vaatimus on virumiskestävyys, eli kyky kestää pitkäaikaisia kuormituksia korkeissa lämpötiloissa ilman liiallista muodonmuutosta. Tässä tulee esiin virumisen ilmiö: jatkuvassa rasituksessa materiaali venyy ajan myötä, ja tyypillisessä virumiskäyrässä on osa, jossa muodonmuutoksen nopeus on suunnilleen vakio; juuri tämä osa on erityisen tärkeä materiaaleja vertailtaessa. Virumisen voi ymmärtää kahden prosessin välisenä ”taisteluna”: vahvistuminen dislokaatiotiheyden kasvun kautta ja korkean lämpötilan palautuminen, joka poistaa tämän vahvistumisen. Lämmönkestävissä materiaaleissa tavoitteena on siis varmistaa, että rakenne vastustaa palautumista ja kiteytymistä mahdollisimman tehokkaasti käyttölämpötiloissa.
Lämmönkestävissä teräksissä molybdeenin, volframin ja vanadiinin lisäykset ovat tärkeitä, mutta ne eivät yksinään tarjoa hapettumiskestävyyttä, minkä vuoksi käytännössä lämmönkestävissä teräksissä niitä yhdistetään lämmönkestävyyttä lisääviin lisäaineisiin, pääasiassa kromiin, mutta myös piihin ja alumiiniin. Jos tarvitaan austeniittinen rakenne, käytetään myös nikkeliä ja mangaania. Materiaali osoittaa myös standardin mukaisen lähestymistavan lämmönkestävyysominaisuuksiin (virumisen yhteydessä) aikaarvojen kautta: jännitys, joka aiheuttaa tietyn pysyvän muodonmuutoksen tietyn ajan kuluttua tietyssä lämpötilassa, ja jännitys, joka aiheuttaa murtuman tietyn ajan kuluttua tietyssä lämpötilassa, mikä korostaa, että ”korkean lämpötilan lujuus” liittyy aina altistumisaikaan.
Materiaalin valinta korkeissa lämpötiloissa riippuu suuresti käyttöalueesta. Materiaali voidaan jakaa käytännöllisesti: noin 350–500 °C:n alueella käytetään ferriittisiä tai ferriittis-perliittisiä seosteräksiä; 500–650 °C:n alueella austeniittiset teräkset ovat yleisempiä; 650–900 °C:n alueella käytetään nikkeli- ja kobolttipohjaisia seoksia ja yli 900 °C:n alueella tulenkestäviä metalleja (mukaan lukien molybdeeni ja kromi) sisältäviä seoksia. Tämä jako selittää hyvin, miksi Cr-Mo-teräkset, joissa on kohtuullisesti lisäaineita, ovat tyypillisiä kattiloissa ja voimalaitoksissa, kun taas turbiinit ja suihkumoottorit vaativat seoksia, joiden rakenteellinen vakaus on täysin eri luokkaa.
Lämmönkestävien ferriittisten ja ferriittis-perliittisten terästen ryhmässä, jotka on tarkoitettu pitkäaikaiseen käyttöön yleensä noin 500–550 °C:n lämpötilassa, materiaali antaa esimerkkejä kattilaputkiteräksistä, jotka sisältävät noin 0,1–0,2 % C, noin 1–2 % Cr:tä, ja 0,5–1 % Mo:ta. Ne ovat hitsattavia, mutta vaativat esilämmityksen ennen hitsausta, ja hitsauksen jälkeen liitos normalisoidaan ja karkaistaan (materiaalissa määritellään karkaisulämpötilaksi noin 700 °C), jotta saadaan mahdollisimman vakaa rakenne. Tämä osoittaa, että korkean lämpötilan teräksissä liitosten valmistustekniikka on osa ”materiaalipakettia” eikä lisäys lopussa.
Lämmönkestäviä teräksiä ovat kromi-alumiini-, kromi-pii- ja kromi-nikkeliteräkset, ja esimerkiksi moottorin venttiileissä käytetään teräksiä, joiden kromi- ja pii-pitoisuus on suurempi, esimerkiksi niin kutsuttuja silkromia, jotka sisältävät noin 0,4–0,5 % C, 8–10 % Cr:tä ja 2–3 % Si:taa. Niiden lämpökäsittely sisältää karkaisun noin 1050 °C:ssa ja karkaisun 680–700 °C:ssa, mikä yhdistää komponentin lämmönkestävyyden (kromi/pii) ja elementin lujuusvaatimukset.
Vaativimpiin olosuhteisiin, erityisesti turbiineissa ja suihkumoottoreissa, materiaalia kuvaavat erityiset lämmönkestävien seosten ryhmiä: austeniittiset rautapohjaiset seokset, joissa on kromia ja nikkeliä, monimutkaiset Cr-Ni-Co-Fe-seokset, kobolttipohjaiset seokset ja nikkelipohjaiset seokset (nimonic). Tyypilliset käyttölämpötila-alueet ja ominaiset lämpökäsittelyt on ilmoitettu, esimerkiksi ylikyllästys ja vanhentaminen (Cr-Ni-Co-Fe-seoksille ylikyllästys erittäin korkeassa lämpötila-alueessa ja vanhentaminen noin useiden satojen asteiden lämpötilassa; Nimonic-seoksille ylikyllästys noin 1050–1200 °C:n lämpötila-alueella ja vanhentaminen noin 700 °C:n lämpötilassa). Tämä on erilainen lähestymistapa kuin rakenneteräksissä: tässä ominaisuudet johtuvat suurelta osin virumisvastuksesta ja hallitusta saostumiskarkaisusta korkeissa lämpötiloissa, eivätkä pelkästään ”karkaisusta ja karkaisusta”.
Erityiset fysikaaliset ominaisuudet
Sähkölämmityksessä ja vastuselementissä tarvitaan materiaaleja, joilla on korkea ominaisvastus, pieni vastuksen kasvu korkeissa lämpötiloissa ja samalla korkea lämmönkestävyys, pieni lämpölaajeneminen ja korkea sulamispiste. Materiaalin osalta on tärkeää, että se on kiinteä liuosrakenne, koska tällainen rakenne edistää suurempaa sähkövastusta kuin faasiseokset. Käytännössä käytetään kahta pääasiallista materiaaliryhmää: nikkelikromiseokset (nikromit) tai austeniittiset krominikkeli-teräkset, joiden koostumus on samanlainen kuin lämmönkestävien terästen, sekä ferriittiset kromi-alumiini-teräkset, jotka tunnetaan kauppanimillä (esim. Kanthal, Alchrom).
Erillinen ryhmä koostuu seoksista, jotka on suunniteltu tietylle lämpölaajenemiskertoimelle. Materiaalin laajeneminen riippuu erityisen voimakkaasti Fe-Ni-seosten koostumuksesta. Klassinen esimerkki on invar, joka sisältää noin 36 % Ni ja jonka laajeneminen on erittäin vähäistä noin –80…+150 °C:n lämpötila-alueella, mutta jonka kerroin kasvaa merkittävästi tämän alueen ulkopuolella. Vielä pienempi laajeneminen tietyllä lämpötila-alueella saavutetaan superinvarilla, joka sisältää noin 30–32 % Ni, 4–6 % Co, ja hyvin vähän hiiltä. Näitä seoksia käytetään instrumenteissa ja mekanismeissa, joiden mitat eivät saa muuttua lämpötilan vaihteluiden myötä, sekä kaasun tiivistyslaitteissa.
Toinen Fe-Ni-seosten ryhmä valitaan siten, että sen laajeneminen vastaa lasin laajenemista. Esimerkkinä voidaan mainita platinaatti, jonka Ni-pitoisuus on noin 46 % ja hiilipitoisuus alhainen ja jota käytetään lasin liittämiseen hehkulampuissa ja elektroniputkissa. Samalla käyttöalueella on myös bimetalleja, eli kaksikerroksisia nauhoja, jotka on saatu hitsaamalla materiaaleja, joilla on erilaiset laajenemiskertoimet. Kun tällainen elementti kuumenee, laajenemisero saa sen taipumaan, mitä käytetään lämpötilan mittaus- ja säätölaitteissa, kytkimissä, releissä ja lämpösuojalaitteissa.
Magneettiset ominaisuudet – pehmeät, kovat ja ei-magneettiset materiaalit
Sähkötekniikassa materiaalit jaetaan magneettisesti pehmeisiin, magneettisesti koviin ja ei-magneettisiin, ja vaatimukset ovat erilaiset kunkin ryhmän osalta. Magneettisesti pehmeät materiaalit ovat helppoja magnetoida ja demagnetoida, joten niiden rakenteen tulisi olla karkea ja mahdollisimman lähellä tasapainotilaa, ja hiilen ja haitallisten epäpuhtauksien (rikki, fosfori, happi, typpi) pitoisuuden tulisi olla mahdollisimman alhainen, koska ne lisäävät koersitiivisuutta ja häviöitä. Yksinkertaisin esimerkki on teknisesti puhdas rauta, jota käytetään sähkömagneeteissa ja releiden ytimissä, mutta myös vähähiilisiä teräksiä käytetään yleisesti. Käytännössä piiteräkset, joissa pii on läsnä kiinteässä liuoksessa, ovat myös erittäin tärkeitä; nämä ovat sähköteräslevyjen perusmateriaaleja.
Aineistossa todetaan myös, että Fe-Ni-seokset voivat olla magneettisilta ominaisuuksiltaan erityisen hyviä, ja permalloy (Fe-Ni-seos, jossa on paljon nikkeliä) mainitaan usein esimerkkinä klassisesta seoksesta, jolla on erittäin korkea magneettinen läpäisevyys, mikä vastaa hyvin nikkeliseosten käyttöä tarkkuuslaitteissa. Kestomagneettien, eli magneettisesti kovien materiaalien, alalla tavoitteena on, että materiaali säilyttää magnetointinsa magnetoinnin jälkeen, mikä vaatii erilaisia rakenteellisia ominaisuuksia ja usein erilaisia seosaineita. Materiaalissa korostetaan, että parhaat magneettiset ominaisuudet (magneettien kontekstissa) ovat kobolttia sisältävillä teräksillä, vaikka niiden käyttöä rajoittaa koboltin saatavuus.
Erittäin tärkeä metalliseosmagneettien ryhmä ovat Fe-Ni-Al-Co-metalliseokset, jotka tunnetaan nimellä alniko ja jotka sisältävät tyypillisesti 14–28 % Ni, 6–12 % Al ja 5–35 % Co. Niiden ominaisuudet saadaan aikaan paitsi niiden koostumuksen avulla myös lämpökäsittelyllä, johon kuuluu homogenisointi korkeassa lämpötilassa, jota seuraa ylikyllästys (vedessä tai öljyssä) ja sitten keskilämpötilassa tapahtuva vanhennus. Tämän ansiosta alnikoa voidaan käyttää pienikokoisten ja kevyiden voimakkaiden magneettien valmistukseen, mikä on tärkeää monissa laitteissa.
Joissakin sovelluksissa tarvitaan kuitenkin ei-magneettisia materiaaleja, jotka käyttäytyvät neutraalisti magneettikentässä. Tällainen materiaali on kromi-nikkeli-mangaaniteräs (esim. H12N11G6) ja kromi-mangaaniteräs (esim. G18H3), jotka on lämpökäsitelty ylikyllästämällä ja joiden mekaanisia ominaisuuksia voidaan parantaa edelleen kylmämuovauksella. Tämä osoittaa, että ”magneettisessa” ryhmässä erikoisterästä voidaan suunnitella sekä magneettisten ilmiöiden maksimoimiseksi että minimoimiseksi.
Erityisominaisuuksilla varustetut teräkset ja seokset – yhteenveto
Erityisominaisuuksilla varustetut teräkset ja seokset ovat materiaaleja, jotka on suunniteltu ensisijaisesti hallitsevaa toimintamekanismia varten eikä ”keskimääräistä” lujuutta varten. Kulumista kestävissä teräksissä, kuten Hadfield-teräksessä, kuormituksen alaisessa itsestään kovettumisessa ja pinnan muutoksen mahdollisuudessa on avainasemassa, mikä tarjoaa kulumiskestävyyttä ja säilyttää samalla iskulujuuden, mutta samalla aiheuttaa toiminnallisia ja teknologisia rajoituksia (paine, työstettävyys). Ruostumattomissa ja haponkestävissä teräksissä perustana on passivointi, joka perustuu pääasiassa kromiin, kun taas todellinen kestävyys riippuu rakenteesta, seosaineista ja lämpöhistoriasta. Esimerkkinä tästä on austeniittisten terästen rakeiden välinen korroosio ongelma, kun ne lämmitetään tiettyihin lämpötiloihin. Korkean lämpötilan sovelluksissa lämmönkestävyyden ja lämmönkestävyyden vaatimukset on erotettava toisistaan, ja on ymmärrettävä suojakalvon ja virumisen merkitys. Materiaalivalinta vaihtelee Cr-Mo-teräksistä nikkeli- ja kobolttipohjaisiin superseoksiin käyttölämpötilan noustessa. Lopuksi, fysikaaliset ominaisuudet, kuten sähkövastus, lämpölaajeneminen ja magnetismi, osoittavat, että terästä ja seoksia voidaan suunnitella laitteen toiminnallisiksi komponenteiksi, vastuslangasta ja lämpöbimetaalista aina ei-magneettisiin teräksiin ja kestomagneetteihin.
