Los aceros de alta temperatura y resistentes a la fluencia se utilizan a temperaturas de hasta 650 °C [1202,0 °F], están aleados principalmente con cromo, molibdeno, vanadio, tungsteno y niobio y presentan una elevada resistencia a la corrosión a alta temperatura. Las precipitaciones estables de los elementos de aleación dan como resultado una alta resistencia a la fluencia. La aplicación de este grupo de aceros está estrechamente vinculada al desarrollo de la tecnología energética.
Los aceros resistentes al calor y a altas temperaturas son materiales metálicos que pueden utilizarse a temperaturas más elevadas y presentan una gran estabilidad frente a la fluencia plástica relacionada con la temperatura y los cambios en las propiedades del material. La temperatura máxima de servicio oscila entre 400 y 620 °C aproximadamente; en el rango superior de temperaturas, se denominan aceros de alta temperatura. Los aceros resistentes al calor y a altas temperaturas deben ser capaces de soportar las mayores cargas mecánicas posibles a temperaturas elevadas y tener suficiente resistencia a la corrosión a altas temperaturas. El criterio de evaluación de la resistencia a altas temperaturas es, por ejemplo, el límite de deformación temporal del 1% Rp1/1000. El límite de deformación temporal del 1% Rp1/1000 indica la tensión a la que se produce una deformación permanente del 1% después de 1000 horas.
Mientras que las resistencias mecánicas de los aceros no aleados convencionales disminuyen significativamente con el aumento de la temperatura de funcionamiento, las propiedades de resistencia de los aceros resistentes al calor se mejoran significativamente a temperaturas más altas mediante medidas de aleación. Los aceros se alean principalmente con cromo, molibdeno, vanadio y wolframio, lo que les confiere una buena resistencia a la fluencia y suficiente estabilidad estructural.
La elección de los aceros depende de su temperatura de funcionamiento, las tensiones mecánicas, el ámbito de aplicación y el uso previsto. El grupo de aceros resistentes al calor y a altas temperaturas incluye numerosos tipos de acero diferentes.
Los aceros resistentes al calor de baja aleación para temperaturas de aplicación en el rango inferior de temperaturas se utilizan en estado normalizado o martensítico-bainítico templado y revenido. Estos aceros están reforzados por carburos y carbonitruros de los elementos Cr, Mo,W,V y Nb.
Los aceros de alta temperatura para uso en el rango superior de temperaturas contienen entre un 9% y un 12% de Cr y están templados y revenidos. Estos aceros también se refuerzan con carburos y carbonitruros de Cr,Mo,W,W y Nb. Sin embargo, mediante una aleación y un tratamiento térmico especiales, se consiguen precipitados más estables térmicamente, principalmente carbonitruros de Nb y una mayor resistencia a la descamación.
A medida que los precipitados se engrosan gradualmente o se disuelven de nuevo debido a la tensión de fluencia, el mecanismo de refuerzo pierde su eficacia y existe una temperatura límite superior para la aplicación de aceros normalizados o templados y revenidos. Los aceros austeníticos basados en Cr-Ni muestran una resistencia a la fluencia significativamente mayor a temperaturas superiores a 600°C y a veces se utilizan semidurados o endurecidos por precipitación.
La aplicación de los aceros resistentes al calor y a altas temperaturas está estrechamente relacionada con el desarrollo de la tecnología energética y se encuentra en el campo de las turbinas de vapor y gas, la petroquímica y, por ejemplo, las válvulas de los motores de combustión. Los aceros se seleccionan en función del diseño térmico, teniendo en cuenta la eficiencia económica. Para las cargas térmicas más elevadas, a veces es necesario utilizar aleaciones con base de Ni.