耐熱性能是指在高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質腐蝕的性能(即熱穩定性),同時又有足夠的強度(即熱強性)。不銹鋼除了不生銹外,還具有優良的耐高、低溫性能,許多不銹鋼可兼作耐熱鋼或低溫鋼使用。


  作為耐熱鋼使用的不銹鋼,多為含碳量較高的鐵素體、馬氏體和奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang),它們具有下列特點。


 ①. 保證抗氧(yang)化性能需(xu)較高含鉻量以形成致(zhi)密(mi)氧(yang)化膜(mo)


    能在800℃、1000℃、1100℃仍保持熱穩定性的鉻的質量分數分別為10%~12%、22%和30%。含Cr量越高抗氧化能力越強。在鋼中加入Al和Si等合金元素有助于增強Cr的影響,使鋼材表面形成結構致密并與鋼材表面牢固結合的氧化膜,如Cr2O3、Al2O3等合金氧化膜。這種合金氧化膜具有良好的保護作用,從而可延長鋼材的使用壽命或提高使用溫度。在不銹鋼中、若氧化膜主要以(Fe,Cr)2O3的形式出現時,其抗氧化溫度劇變的能力最為優越。


 ②. 保證熱(re)強要求的(de)措(cuo)施(shi)


   a. 增(zeng)Ni以得到穩定的奧氏體組織,利用Mo、W固溶(rong)強化(hua),提高原子間結合力。但加Mo對抗氧化(hua)性不利。


   b. 形成(cheng)碳化物(wu)(MC、M23C6)為(wei)(wei)主的第二相,為(wei)(wei)此應適當提高含碳量。


   c. 加入(ru)微量(liang)硼或稀土(tu)等以控(kong)制(zhi)晶粒度并強化晶界,如耐熱奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。


 ③. 高(gao)溫脆(cui)化(hua)問題(ti)


    耐熱(re)不銹鋼在(zai)熱(re)加工(gong)或(huo)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)下長(chang)期工(gong)作時會產生(sheng)各種脆(cui)(cui)化現象(xiang),如06Cr13(0Cr13)鋼在(zai)550℃左(zuo)右的(de)回火(huo)脆(cui)(cui)性(xing),高(gao)(gao)(gao)鉻鐵(tie)素體鋼的(de)晶粒(li)長(chang)大脆(cui)(cui)化,奧氏體鋼沿晶界析出碳化物造成的(de)脆(cui)(cui)化以及鐵(tie)素體鋼的(de)475℃脆(cui)(cui)性(xing)、850℃附(fu)近的(de)。相析出脆(cui)(cui)化,甚至(zhi)高(gao)(gao)(gao)Cr-Ni奧氏體鋼(如25-20)也有(you)。相析出脆(cui)(cui)化問題。耐熱(re)鋼在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)使用過程中要考慮到長(chang)期高(gao)(gao)(gao)溫(wen)工(gong)作時可能產生(sheng)的(de)脆(cui)(cui)化現象(xiang)和高(gao)(gao)(gao)溫(wen)疲勞(lao)破壞。疲勞(lao)破壞一般由表層或(huo)者表面下某些缺陷形(xing)成裂(lie)紋,裂(lie)紋在(zai)交變載(zai)荷作用下,逐(zhu)漸擴大,直至(zhi)斷裂(lie)。


  不銹鋼的主要合金(jin)元(yuan)素對耐(nai)熱性能的影響(xiang)將在(zai)本章第(di)4節予以介紹(表(biao)1-13)。表(biao)1-11列出了幾種耐(nai)熱鋼適(shi)用溫度范(fan)圍及主要用途。


  在(zai)較(jiao)低溫度下(xia),疲勞裂紋(wen)是穿晶的(de),而在(zai)高(gao)溫下(xia)的(de)疲勞裂紋(wen)是沿晶間(jian)發展的(de)。


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