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耐热钢

在高温下具有足够强度、一定抗氧化性和耐腐蚀性以及长期的组织稳定性的钢。耐热钢包括热强钢和抗氧化钢。

热强钢

在高温下具有足够强度并有一定抗氧化性的钢。热强钢常用于制造汽轮机、燃气轮机的转子和叶片、锅炉过热器、高温下工作的螺栓和弹簧等。常用的热强钢有珠光体热强钢、马氏体热强钢和奥氏体热强钢等。

(1)珠光体热强钢:这类热强钢含合金元素少,其总含量一般不超过3~5%。最常用钢为含铬、钼、钒的钢,如15CrMo、12Cr1MoV等。它们的使用温度在 600℃以下,价格便宜,工艺性好,广泛用于动力、石油等工业部门作为锅炉用钢及高温管道材料。

(2)马氏体热强钢:这类热强钢含合金元素较多,应用最广的是含铬13%的Cr13钢。为了提高热强性,一般还加入强化元素钨、钼、钒等,如1Cr12MoV、1Cr12WMoV等,它们的抗氧化性和消振性能优于珠光体热强钢,广泛用于制造 600℃以下的汽轮机叶片、增压器叶片、阀门、主轴等。另一类是含铬、硅的马氏体热强钢,如4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等。加入铬和硅能提高抗氧化性和抗燃烟气体(包括铅化物)腐蚀的性能,主要用来制造发动机排气阀门,也可制造 800℃以下受力较小的加热炉构件等。

(3)奥氏体热强钢:含有较多的合金元素,尤其是铬和镍。发展最早的是含铬18%、含镍8%的18-8型钢,并在这基础上加入钨、钼、铌、钛等以提高其热强性,从而形成一系列奥氏体热强钢种。这类钢的特点是热强性高,塑性和韧性好,抗氧化性强,在600~700℃范围内使用,常用的1Cr18Ni9Ti钢在700~900℃的还有一定的抗氧化性,在650℃以下有足够的热强性,可用来制作过热器管道、热交换器等。又如4Cr14Ni14W2Mo钢,在合金元素的综合作用下,它的热强性、抗氧化性均比上述的4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等马氏体热强钢为高,可在650℃下长期使用,可制造航空和船舶的内燃机排气阀等。

抗氧化钢

在高温下能保持良好的化学稳定性、能抵抗氧化和介质腐蚀而不起皮的钢,又称耐热不起皮钢。常用的抗氧化钢分为铁素体抗氧化钢和奥氏体抗氧化钢。

(1)铁素体抗氧化钢:这类钢的抗氧化性及耐含硫气体腐蚀性能好。因为含铬量高,能在表面形成一层微密的、能有效地阻止继续氧化的氧化膜,但是有晶粒长大变脆的倾向,不宜承受冲击载荷,可作受力不大的炉用构件。常用的钢号有1Cr13Si3、1Cr13SiAl、1Cr25Ti等。

(2)奥氏体抗氧化钢:这类钢有较高的热强性,好的韧性和抗渗碳性,可在1100~1200℃的温度下使用。常用的钢号有Cr18Ni25Si2,1Cr25Ni20Si2等,可用于制造在炉膛内使用高温下受力的构件。在这类钢中加入锰和氮,可扩大和稳定钢中的奥氏体区域,形成镍锰氮钢系,如3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N等。这类钢的抗氧化性虽稍差,但高温强度和抗硫腐蚀性优于一般含铬镍的奥氏体抗氧化钢,可在900~1000℃高温下工作。

参考书目
    Л.柯洛姆比、И.戈赫曼著,赵忠译:《不锈钢与热强钢》,中国工业出版社,北京,1965。(Л.Коломбье,И.γоⅹман,Нержавеющиеи жаропрочныесmали,Μеталлургиздат,Μосκва, 1958.)Μ.Ф.阿列克森科著,郝应麒、李云盛译:《耐热结构钢及耐热不锈钢的组织和性能》,机械工业出出版社,北京,1965。Μ.Ф., Αлеκсеенκо,Сmрукmура и свойсmва mеплосmойкихконсmрукционных и нержавеющихсmалей,Οборонгз,1962.