机械工程材料: 耐热钢

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

机械工程材料: 耐热钢关键字：耐热钢 耐热钢是在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性?但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用於?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。中国自1952年开始生?耐热钢。以后研?出一些新型的低合金热强钢?从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620?此外?还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。 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?既可用作为不锈耐酸钢?也可作为耐热钢使用。 合金元素的作用 铬?铝?硅 这些铁素体形成的元素?在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜?防止继续氧化?是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度?含量为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。锰虽然可以代镍形成奥氏体?但损害了耐热钢的抗氧化性。 钒 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。?与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后?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。 类别 耐热钢按其组织可分为四类? 珠光体钢 合金元素以铬为主?总量一般不超过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?广泛用於?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。典型钢种有?16Mo?15CrMo?12Cr1MoV?12Cr2MoWVTiB?10Cr2Mo1?25Cr2Mo1V?20Cr3MoWV等。 马氏体钢 含铬量一般为7～13%?在650以下有较高的高温强度?抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力?但焊接性较差?含铬12%左右的1Cr13?2Cr13?以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV?1Cr12WMoV?2Cr12WMoNbVB等?通常用来?作汽轮机叶片?轮盘?轴?紧固件等?此外?作为?造内燃机排气阀用的4Cr9Si2?4Cr10Si2Mo等也属於马氏体耐热钢。 铁素体钢 含有较多的铬?铝?硅等元素?形成单相铁素体组织?有良好的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力?但高温强度较低?室温脆性较大?焊接性较差。如1Cr13SiAl?1Cr25Si2等。一般用於?作承受载荷较低而要求有高温抗氧化性的部件。 奥氏体钢 含有较多的镍?锰?氮等奥氏体形成元素?在 600以上时?有较好的高温强度和组织稳定性?焊接性能良好。通常用作在 600以上工作的热强材料。典型钢种有 1Cr18Ni9Ti?1Cr23Ni13?1Cr25Ni20Si2?2Cr20Mn9Ni2Si2N?4Cr14Ni14W2Mo等。 生?工艺 冶炼 耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。质量要求高的往往?用真空精炼和炉外精炼工艺。 铸造 某些高合金耐热钢难以加工变形?生?铸件不仅比轧材合算?而且铸件还有较高的持久强度。所以在耐热钢中耐热铸钢?有相当大的比例。铸造方法除?用砂型铸造外?还可用精密铸造工艺以获得表面光滑?尺寸精确的?品。对合成氨和乙烯裂解用的高温炉管往往?用离心铸造的方法。 热处理 珠光体热强钢通常经正火或调质后使用?马氏体耐热钢用调质处理?以稳定组织?得到良好的综合力学性能和高温强度。 铁素体钢不能通过热处理强化。为消除因冷塑性变形加工和焊接所导致的内应力?可在650～830进行退火处理?退火后快速冷却?以便迅速地经过475脆性温度范围。 奥氏体抗氧化钢大多?用高温固溶热处理?以获得良好的冷变形性。奥氏体热强钢则先用高温固溶处理?然后在高於使用温度60～100条件下进行时效处理?使组织稳定化?同时析出第二相?以强化基体。耐热铸钢多在铸态下使用?也有根据耐热钢的种类?用相应的热处理的。