Karbon, ısıya dayanıklı dökme çeliklerde kritik bir alaşım elementidir. Yüksek sıcaklık mukavemetini, sürünme direncini, oksidasyon davranışını, dökülebilirliği ve mikroyapısal stabiliteyi doğrudan etkiler.
Isıya dayanıklı dökme çeliklerdeki tipik karbon içeriği, ağırlıkça yaklaşık yüzde 0,07 ila 0,75 arasında değişir ve derece ve uygulamaya göre büyük ölçüde değişir. İyi tokluk ve kaynaklanabilirliğin gerekli olduğu, 600 santigrat dereceye yakın çalışan buhar türbini muhafazaları için yüksek kromlu martensitik çeliklerde yüzde 0,07 ila 0,15 civarında düşük karbon seviyeleri kullanılır. Fırın bileşenleri, egzoz manifoldları ve reformer tüpler için birçok östenitik ısıya dayanıklı kalitelerde yüzde 0,2 ila 0,5'lik ara aralıklar yaygındır. Etilen kırma fırın boruları gibi aşırı sürünmeye dirençli uygulamalar için belirli nikel krom kalitelerinde yüzde 0,75'e kadar yüksek karbon seviyeleri görülür.
Karbon esas olarak ostenit stabilizatörü ve karbür oluşturucu olarak işlev görür. Yüksek sıcaklıklarda karbon, krom, niyobyum, tungsten ve diğer karbür oluşturucu elementlerle birleşerek M23C6 ve M7C3 tipi karbürler gibi kararlı çökeltiler oluşturur. Bu karbürler tane sınırlarını sabitler, dislokasyon hareketini engeller ve çökme mukavemetini sağlar, bu da sürünme kopma mukavemetini ve yüksek sıcaklıkta gerilme özelliklerini önemli ölçüde artırır.
Ancak karbon içeriğinin dikkatli bir şekilde dengelenmesi gerekir. Karbonun yükseltilmesi sertliği ve oda sıcaklığında akma mukavemetini artırır ancak sünekliği ve darbe dayanıklılığını azaltır. Aşırı karbon, tanecik sınırlarında kaba karbür ağların oluşmasına neden olur, bu da malzemeyi kırılganlaştırabilir ve termal yorulma direncini azaltabilir. Krom açısından zengin alaşımlarda, yüksek karbon aynı zamanda karbürlerdeki kromu da bağlar, potansiyel olarak koruyucu bir Cr2O3 oksit tabakası oluşturmak için mevcut olan kromu azaltır, böylece oksidasyon direncini azaltır. Bu nedenle, mükemmel oksidasyon direnci gerektiren yüksek sıcaklık dereceleri, fazla krom tüketmeden güçlendirme elde etmek için niyobyum gibi güçlü karbür oluşturucular eklerken genellikle karbonu yüzde 0,2 ila 0,4 gibi orta bir aralıkta tutar.
Dökülebilirlik aynı zamanda daha yüksek karbonla da artar. Karbon, erimiş metalin akışkanlığını arttırır, büzülme gözenekliliğini azaltır ve sıcak yırtılmanın önlenmesine yardımcı olur. Bu özellikle fırın merdaneleri, ızgara çubukları ve reformer tüpleri gibi karmaşık döküm şekilleri için önemlidir.
Tipik örnekler arasında dengeli güç ve dayanıklılık için yaklaşık yüzde 0,4 karbon içeren ZG40Cr25Ni20Si2 ve buhar türbini uygulamaları için yüzde 0,08 ila 0,13 karbon içeren düşük karbonlu martensitik kaliteler yer alır. Her durumda optimum karbon içeriği, spesifik servis sıcaklığına, mekanik yükleme koşullarına, korozyon ortamına ve gerekli bileşen ömrüne göre belirlenir.
