فولاد ضد زنگ استاندارد به حد عملی خود در حدود دمای غلاف 650 درجه می رسد. فراتر از این نقطه، اکسیداسیون به طرز چشمگیری تسریع می‌شود، تشکیل رسوب مشکل‌ساز می‌شود، و استحکام دمایی بالا تحت تنش مکانیکی کاهش می‌یابد. برای بخاری‌های کارتریج 28 میلی‌متری که به منطقه 700-850 درجه-برخی از فرآیندهای عملیات حرارتی فشار می‌آورند، راکتورهای شیمیایی با دمای بالا-، انتخاب مواد پیشرفته پردازش مواد-غلاف تعیین می‌کند که بخاری‌ها ماه‌ها یا سال‌ها کار می‌کنند.
Inconel 600 با 76٪ نیکل، 15٪ کروم و 8٪ ترکیب آهن، دمای قابل استفاده را تا 980 درجه افزایش می دهد. محتوای بالای نیکل از طریق تشکیل لایه‌های اکسید محافظ که در صورت آسیب‌دیدگی، خود التیام می‌یابند، مقاومت استثنایی در برابر اکسیداسیون ایجاد می‌کند. برای بخاری‌های 28 میلی‌متری در محیط‌های حرارتی تهاجمی، این آلیاژ معمولاً 3 تا 4 برابر عمر مفید فولاد ضد زنگ 304 را به دست می‌آورد که از طریق کاهش فرکانس تعویض و حذف وقفه‌های تولید، حق بیمه 60 تا 80 درصدی هزینه را توجیه می‌کند.
Inconel 800 کربن، آلومینیوم و تیتانیوم کنترل شده را به سیستم آهن پایه نیکل-کروم- اضافه می‌کند. این اضافات باعث ایجاد اثرات سخت شدن بارندگی می شوند و مقاومت در برابر کربنات شدن را به طور چشمگیری بهبود می بخشند. در اتمسفرهای عملیات حرارتی با پتانسیل کربن کنترل‌شده-که در هوافضا و پردازش قطعات خودرو رایج است-800 عملکرد قابل توجهی از 600 دارد. این ماده در برابر اکسیداسیون داخلی مقاومت می کند و یکپارچگی ساختاری را از طریق هزاران چرخه حرارتی حفظ می کند که باعث ایجاد ترک در آلیاژهای کمتر می شود.
Incoloy 840 عملکرد متوسط را با هزینه متوسط ارائه می دهد. با 20-25% نیکل و 19-23% کروم، عملکرد قابل ملاحظه‌ای در دمای بالا بهتر از ضد زنگ سری 300 ارائه می‌کند و در عین حال مقرون به صرفه‌تر از گریدهای Inconel است. برای بخاری‌های 28 میلی‌متری که در محدوده 700-850 درجه کار می‌کنند، جایی که مواد استاندارد خراب می‌شوند اما ممکن است Inconel 600 بیش از حد مشخص باشد، 840 به یک نقطه ارزش بهینه می‌رسد که قابلیت و هزینه را متعادل می‌کند.
فلزات با پوشش سرامیکی{0}}روش‌های جایگزین برای کاربردهای خاص ارائه می‌کنند. پوشش‌های اکسید آلومینیوم یا کاربید سیلیکون که روی بسترهای فلزی اعمال می‌شوند، موانع شیمیایی و عایق الکتریکی ایجاد می‌کنند در حالی که ماده پایه استحکام مکانیکی را فراهم می‌کند. این ساختارهای هیبریدی برای کاربردهایی که هم دمای شدید و هم مقاومت شیمیایی مورد نیاز است-برخی از پردازش نیمه هادی، محیط های شیمیایی واکنشی، یا شرایط اکسیداسیون فوق العاده{4}}در دمای بالا مناسب است.
با توجه به تحقیقات مهندسی مواد، اکسیداسیون در دماهای متوسط از سینتیک سهموی پیروی می کند اما با نزدیک شدن به محدودیت ها، به صورت تصاعدی شتاب می گیرد. یک غلاف بخاری 28 میلی متری که رشد قابل قبول 0.1 میلی متر اکسید را در 1000 ساعت در 700 درجه نشان می دهد، ممکن است رشد 0.6 میلی متری را در 850 درجه تجربه کند. این رفتار غیرخطی-کنترل دما را حیاتی می‌کند-خروج‌های کوچک به مناطق خطر مادی باعث آسیب نامتناسبی می‌شود که بلافاصله قابل مشاهده نیست اما به سرعت جمع می‌شود.
مقاومت در برابر خستگی حرارتی به طور قابل توجهی در بین آلیاژها متفاوت است. چرخه مکرر بین دمای اتاق و دمای عملیاتی باعث ایجاد تنش ناشی از انبساط حرارتی تفاضلی می شود. مواد با ضرایب بالا و هدایت حرارتی پایین، شیب داخلی تندتر و شروع ترک خستگی سریع‌تر را تجربه می‌کنند. آلیاژهای اینکونل معمولاً به دلیل مقاومت در برابر خزش در دمای بالا و ویژگی‌های انبساط متوسط و قابل پیش‌بینی، عملکرد بهتری نسبت به فولادهای ضد زنگ دارند.
سازگاری شیمیایی فراتر از مقاومت در برابر اکسیداسیون ساده است. ترکیبات گوگردی در برخی از محیط‌های فرآیندی در دمای بالا به آلیاژهای نیکل حمله می‌کنند و سولفیدهای نیکل با ذوب کم{{1} را تشکیل می‌دهند که باعث نفوذ فاجعه‌بار می‌شوند. ترک خوردگی تنش کلریدی بر برخی مواد در ترکیبات خاصی از دما، تنش و غلظت تأثیر می گذارد. تجزیه و تحلیل محیط فرآیند باید با ملاحظات دما در مشخصات مواد همراه باشد.
ملاحظات ساخت بر در دسترس بودن عملی آلیاژهای پیشرفته تأثیر می گذارد. ماشینکاری، شکل دهی و جوشکاری مواد اینکونل سخت تر از فولادهای زنگ نزن است. همه سازندگان بخاری توانایی کارکرد موثر این مواد در قطر 28 میلی متر را با دقت لازم حفظ نمی کنند. زمان سررسید افزایش می یابد، ممکن است حداقل مقادیر سفارش اعمال شود و هزینه ها منعکس کننده این چالش های تولید هستند. برنامه ریزی برای این محدودیت های عملی از تاخیر پروژه جلوگیری می کند.
عملیات سطحی می تواند عملکرد مواد پایه را افزایش دهد. غیرفعال سازی مقاومت در برابر خوردگی درجه های ضد زنگ را بهبود می بخشد. الکترو پولیش مساحت سطح را کاهش می دهد و غلظت تنش را حذف می کند. پوشش های تخصصی موانعی را در برابر حمله شیمیایی خاص ایجاد می کنند. این فرآیندهای ثانویه هزینه اضافه می کنند اما عمر سرویس را در کاربردهای حاشیه ای که ارتقای کامل آلیاژ توجیه اقتصادی ندارد، افزایش می دهند.
توسعه مواد برای کاربردهای نوظهور در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر، هوانوردی الکتریکی و تولید پیشرفته ادامه دارد. آلیاژهای تقویت‌شده با پراکندگی اکسید، کامپوزیت‌های فلزی نسوز، و مواد ماتریس سرامیکی، قابلیت‌هایی فراتر از محدودیت‌های فعلی آلیاژ نیکل را می‌دهند. 28طراحی‌های بخاری برای ادغام این پیشرفت‌ها از آزمایشگاه تا در دسترس بودن تجاری تکامل می‌یابند و امکان پردازش حرارتی را در دماها و کارایی‌هایی که در حال حاضر وجود ندارد، می‌سازد.
