耐热钢及其化学成分与性能

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：耐热钢指在高温下具有良好的化学稳定性或较高强度的钢。GB/T 4238—2007《耐热钢钢板和钢带》规定了奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢、沉淀硬化型耐热钢等相应钢的化学成分及力学性能。表4-25列出了几种耐热钢的牌号、化学成分、热处理及主要力学性能。

耐热钢指在高温下具有良好的化学稳定性或较高强度的钢。耐热钢应具有两方面的性能，即高温抗氧化性和高温强度，由此耐热钢可分为抗氧化钢和热强钢两类。

抗氧化钢又简称不起皮钢，为提高钢的抗氧化性能，在钢中加入Cr、Al、Si等元素，在钢表面形成致密的Cr₂O₃、Al₂O₃或Fe₂SiO₄氧化膜，阻止其继续氧化。但铝和硅含量过高会使钢的室温塑性和热塑性严重恶化。

热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。用于评定高温强度的指标有蠕变强度和持久强度。为了提高蠕变强度和持久强度，在钢中加入Cr、Mo、W、V等合金元素，以强化基体，提高再结晶温度，形成硬度高、热稳定性好的碳化物，阻止蠕变的发展，起弥散强化的作用。所加入的元素中，铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含铬质量分数为2%时，强化效果最好；镍、锰可以形成和稳定奥氏体；镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性；锰虽然可以代替镍形成奥氏体，但锰会损害耐热钢的抗氧化性；钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度；钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀；碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍；硼、稀土均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。

耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢、沉淀硬化型耐热钢及珠光体耐热钢等。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性以及一定的组织稳定性。耐热钢和不锈耐酸钢在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。

GB/T 4238—2007《耐热钢钢板和钢带》规定了奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢、沉淀硬化型耐热钢等相应钢的化学成分及力学性能。耐热钢牌号很多，标准中规定的耐热钢钢板和钢带的分类及典型牌号见表4-24。另一类珠光体钢，或称铁素体-珠光体耐热钢，合金元素以铬、钼为主，总质量分数一般不超过5%。其组织除珠光体、铁素体外，还有贝氏体。这类钢在500～600℃有良好的高温强度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作600℃以下的耐热部件，如锅炉钢管、汽轮机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。珠光体钢的典型钢种有：16Mo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、10Cr2Mo1、25Cr2Mo1V、20Cr3MoWV等。表4-25列出了几种耐热钢的牌号、化学成分、热处理及主要力学性能。

表4-24 耐热钢钢板和钢带的分类及典型牌号

表4-25 几种耐热钢的牌号、化学成分、热处理及主要力学性能

①拉伸性能试样的钢材厚度为0.30～100mm，此表示出的是经固溶处理后试样的力学性能，经沉淀硬化处理后试样的力学性能可见原标准。

②指HRC。

耐热钢及其化学成分与性能

相关推荐