什么是耐熱鋼？

高溫條件下具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼。

耐熱鋼和不銹耐酸鋼在使用范圍上互有交叉，常用于制造鍋爐、汽輪機、動力機械、工業(yè)爐和航空、石油化工等工業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強度和抗高溫氧化腐蝕外，根據(jù)用途不同還要求有足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。

一、按照高溫性能分類

1、抗氧化鋼

一般鋼鐵在高溫下生成松脆多孔的FeO，它與基體結(jié)合能力薄弱而易剝落。氧原子容易通過FeO進行擴散，使鋼的內(nèi)部繼續(xù)進行氧化，最終導致零件破壞?？寡趸撝屑尤牒辖鹪劂t、硅、鋁等，形成一層致密的、高熔點的并牢固覆蓋于鋼表面的氧化膜(Cr2O3、SiO2、Al2O3)，可將金屬與外界高溫氧化性氣體隔絕，從而避免進一步氧化。

2、熱強鋼

金屬在高溫下的強度有兩個特點：一是溫度升高，金屬原子間結(jié)合力減弱和強度下降；二是在再結(jié)晶溫度上即使金屬受的應(yīng)力不超過該溫度下的彈性極限，它也會緩慢地發(fā)生塑性變形，且變形量隨時間的增長而增大，最后導致金屬產(chǎn)生蠕變破壞。

3、常見抗氧化鋼及熱強鋼的成分及用途

二、耐熱鋼的性能

常用耐熱鋼分為珠光體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。

1、珠光體耐熱鋼

含碳量0.1～0.4%，加入Cr、Mo、W、V 等主要是強化鐵素體，防止高溫下片狀Fe3C的球化和石墨化，提高鋼的高溫強度。典型牌號：12CrMo、15CrMoV、25Cr2MoVA 等。

這類鋼在正火狀態(tài)下的顯微組織是P+F。由于含碳量較低，合金元素含量少(不超過3～5%)，因而熱膨脹系數(shù)小，導熱性好，并有良好的冷、熱加工性能。廣泛用于制造工作溫度350～600℃的鍋爐及管道、壓力容器、汽輪機轉(zhuǎn)子等。

2、鐵素體耐熱鋼

這類鋼抗氧化強，但高溫強度低、脆性大和焊接性差，多用于受力不大的加熱爐部件。

成分及性能特點 在鐵素體耐熱鋼的基礎(chǔ)上加入Si、Al等合金元素，提高其抗氧化性能。

典型牌號 1Cr13Si3、1Cr13SiAl、1Cr18Si2等。

3、馬氏體耐熱鋼

這類鋼淬透性好，空冷就能得到馬氏體，在小于620℃范圍內(nèi)使用。常用的鋼號1Cr13、2Cr13及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的1Cr11Mo、 1Cr12WmoV (在500℃以下具有良好的蠕變抗力和優(yōu)良的消震性，最宜于制造汽輪機葉片，故又稱葉片鋼。）

4、奧氏體耐熱鋼

是在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上加入W、Mo、V、Ti、Nb、Al等元素以強化奧氏體，形成穩(wěn)定碳化合物和金屬間化合物，提高鋼的高溫強度。不僅有高的抗氧化性(700～900℃)，且在600℃還有足夠的強度。這類鋼一般在600～700℃范圍內(nèi)使用。

常用的鋼號 1Cr18Ni9Ti(18-8型鋼)、 4Cr14Ni14W2Mo鋼(14-14-2型鋼)等。

5、新型鐵素體耐熱鋼

⑴、T91／P91鋼

新型鐵素體耐熱鋼T91／P91鋼是在9Cr1Mo鋼的基礎(chǔ)上，采用純凈化、細晶化冶金技術(shù)，以及微合金化和控軋、控冷等工藝，開發(fā)出的新一代中合金耐熱鋼。

⑵、T122/P122鋼

鐵素體耐熱鋼T122/P122(HCM12A)是改進的12Cr鋼，添加2％Nb和1％Cu，固溶強化和析出強化的效果都有很大增加，600和650℃的許用應(yīng)力分別比X20CrMoV121提高113％和168％，具有更高的熱強性和耐蝕性。

⑶、T23(HCM2S)、T24鋼

在T22(2.25Cr-1Mo)鋼的基礎(chǔ)上吸收了鋼102的優(yōu)點而改進的。它在600℃時的強度比T22高93％，與鋼102相當。但由于C含量降低，加工性能和焊接性能優(yōu)于鋼102，在一些情況下可以焊前不預熱;當壁厚小于等于8mm時，焊后可不熱處理。

6、耐熱鋼的高溫力學性能

耐熱鋼在高溫、高壓、高速和腐蝕介質(zhì)中長期工作的條件下，將會發(fā)生組織結(jié)構(gòu)和力學性能的變化，以及表面磨損和腐蝕，導致零件失效和造成事故。因此，必須了解高溫高壓設(shè)備用鋼的高溫力學性能和抗蝕性能。常用耐熱鋼的高溫力學性能如下圖：

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