Угљеник је критични легирајући елемент у ливеним челицима отпорним на топлоту. Он директно утиче на чврстоћу при високим температурама, отпорност на пузање, оксидационо понашање, способност ливења и микроструктурну стабилност.
Типичан садржај угљеника у ливеном челику отпорном на топлоту креће се од око 0,07 до 0,75 процента по тежини, у великој мери варирајући у зависности од квалитета и примене. Низак ниво угљеника од око 0,07 до 0,15 процената се користи у мартензитним челицима са високим садржајем хрома за кућишта парних турбина које раде на температури близу 600 степени Целзијуса, где је потребна добра жилавост и заварљивост. Међуопсези од 0,2 до 0,5 процената су уобичајени у многим аустенитним класама отпорним на топлоту за компоненте пећи, издувне колекторе и реформске цеви. Високи нивои угљеника до 0,75 процената појављују се у одређеним врстама никл хрома за апликације које су отпорне на екстремно пузање, као што су цеви пећи за пуцање етилена.
Угљеник функционише првенствено као стабилизатор аустенита и стваралац карбида. На високим температурама, угљеник се комбинује са хромом, ниобијумом, волфрамом и другим елементима који формирају карбид да би се створиле стабилне талоге као што су карбиди типа М23Ц6 и М7Ц3. Ови карбиди причвршћују границе зрна, ометају кретање дислокације и обезбеђују ојачање падавинама, што значајно побољшава отпорност на пуцање при пузању и затезна својства при високим температурама.
Међутим, садржај угљеника мора бити пажљиво избалансиран. Подизање угљеника повећава тврдоћу и снагу течења на собној температури, али смањује дуктилност и ударну жилавост. Превише угљеника доводи до грубих карбидних мрежа на границама зрна, што може да направи кртост материјала и смањи отпорност на топлотни замор. У легурама богатим хромом, високи угљеник такође везује хром у карбиде, потенцијално смањујући расположиви хром да би се формирао заштитни слој Цр2О3 оксида, чиме се смањује отпорност на оксидацију. Из тог разлога, високотемпературни разреди који захтевају одличну отпорност на оксидацију често држе угљеник у умереном опсегу од 0,2 до 0,4 процента док се додају јаки ствараоци карбида као што је ниобијум да би се постигло јачање без потрошње вишка хрома.
Способност ливења се такође побољшава са већим садржајем угљеника. Угљеник повећава флуидност растопљеног метала, смањује порозност скупљања и помаже у спречавању врућег цепања. Ово је посебно важно за сложене ливене облике као што су ролне за пећи, решетке и цеви за реформирање.
Типични примери укључују ЗГ40Цр25Ни20Си2 са приближно 0,4 процента угљеника за уравнотежену снагу и жилавост, и нискоугљеничне мартензитне класе које садрже 0,08 до 0,13 процената угљеника за примене у парним турбинама. У свим случајевима, оптимални садржај угљеника је одређен специфичном радном температуром, условима механичког оптерећења, корозивним окружењем и потребним веком трајања компоненте.
