Yüksek sıcaklığa ve sürünmeye dayanıklı çelikler 650 °C'ye [1202.0°F] kadar olan sıcaklıklarda kullanılır, çoğunlukla Krom, Molibden, Vanadyum, Tungsten ve Niyobyum ile alaşımlıdır ve yüksek sıcaklık korozyonuna karşı yüksek direnç gösterir. Alaşım elementlerinin kararlı çökeltileri yüksek sürünme direnci ile sonuçlanır. Bu çelik grubunun kullanım alanı enerji teknolojisinin gelişimiyle yakından bağlantılıdır.
“Isıya dayanıklı ve yüksek sıcaklık çelikleri, daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilen ve sıcaklığa bağlı plastik sünme ve malzeme özelliklerindeki değişikliklere karşı yüksek stabiliteye sahip metalik malzemelerdir. Maksimum çalışma sıcaklığı yaklaşık 400 ila yaklaşık 620 °C’dir; üst sıcaklık aralığında bunlar yüksek sıcaklık çelikleri olarak adlandırılır. Isıya dayanıklı ve yüksek sıcaklık çelikleri, yüksek sıcaklıklarda mümkün olan en yüksek mekanik yüklere dayanabilmeli ve yüksek sıcaklık korozyonuna karşı yeterli dirence sahip olmalıdır. Yüksek sıcaklıklarda mukavemet için değerlendirme kriteri, örneğin, %1 zaman gerinim sınırı Rp1/1000’dir. 1 zaman gerinim sınırı Rp1/1000, 1000 saat sonra %1’lik kalıcı bir gerinimin mevcut olduğu gerilimi gösterir.
Geleneksel alaşımsız çeliklerin mekanik mukavemetleri artan çalışma sıcaklığı ile önemli ölçüde düşerken, ısıya dayanıklı çeliklerin mukavemet özellikleri alaşımlama önlemleri ile daha yüksek sıcaklıklarda önemli ölçüde iyileştirilir. Çelikler çoğunlukla krom, molibden, vanadyum ve tungsten ile alaşımlandırılır, bu da bu çeliklere iyi sürünme direnci ve yeterli yapısal stabilite sağlar.
Çeliklerin seçimi, çalışma sıcaklıklarına, mekanik gerilimlere, uygulama alanına ve kullanım amacına bağlıdır. Isıya dayanıklı ve yüksek sıcaklık çelikleri grubu çok sayıda farklı çelik türünü içerir.
Düşük sıcaklık aralığındaki uygulama sıcaklıkları için düşük alaşımlı, ısıya dayanıklı çelikler normalize edilmiş veya martensitik-bainitik su verilmiş ve temperlenmiş durumda kullanılır. Bu çelikler Cr, Mo, W, V ve Nb elementlerinin karbürleri ve karbonitrürleri ile güçlendirilir.
Üst sıcaklık aralığında kullanım için yüksek sıcaklık çelikleri %9 ila 12 Cr içerir ve su verilmiş ve temperlenmiştir. Bu çelikler ayrıca Cr, Mo, W, W ve Nb’nin karbürleri ve karbonitrürleri ile güçlendirilir. Bununla birlikte, özel alaşımlama ve ısıl işlem yoluyla, başta Nb karbonitrürler ve gelişmiş kireçlenme direnci olmak üzere termal olarak daha kararlı çökeltiler elde edilir.
Çökeltiler yavaş yavaş kabalaştıkça veya sürünme gerilimi nedeniyle tekrar çözündükçe, güçlendirme mekanizması etkinliğini kaybeder ve normalize edilmiş veya su verilmiş ve temperlenmiş çeliklerin uygulanması için bir üst sınır sıcaklığı vardır. Cr-Ni bazlı östenitik çelikler 600°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda önemli ölçüde daha yüksek sürünme direnci gösterir ve bazen yarı sertleştirilmiş veya çökeltme ile sertleştirilmiş olarak kullanılır.
Isıya dayanıklı ve yüksek sıcaklık çeliklerinin uygulaması, enerji teknolojisinin gelişimi ile yakından ilgilidir ve buhar ve gaz türbinleri, petrokimyasallar ve örneğin yanmalı motorlardaki valfler alanındadır. Çelikler, ekonomik verimlilik dikkate alınarak termal tasarıma göre seçilir. En yüksek termal yükler için bazen Ni bazlı alaşımların kullanılması gerekir.”