耐热钢
合金钢-耐热钢
2019/12/4
18
工程材料学
六、耐热钢的组织稳定性
晶粒与J两者高温强爆速度管载相)使荷等T( 如E升短高期 高
T>TE 发生沿晶断裂
2019/12/4
T对晶粒强度与晶界强度的影响
8
工程材料
二、蠕变
（一）蠕变的概念
金属在一定的温度和应力的作用下，随着时间的增加，缓慢地发生塑性变 形的现象，称为蠕变。 某些低熔点的金属（如铅，锡等）在室温下也会发生蠕变。碳钢当温度超 过350℃，低合金钢当温度超过350-400℃，在应力的长期作用下都有蠕变 现象。 温度越高，应力越大，蠕变的速度也就越快。蠕变的形变量，叫做蠕胀。
• 蠕变现象严重会造成管壁的减薄，甚至会引起爆管，因此，抗蠕变能力 的饿大小（蠕变极限）是衡量耐热钢高温机械性能的一个重要技术指标。
高压锅炉和气轮机设备，可能引起蠕变的零部件很多，例如蒸汽过热器的蛇形管及其 出口联箱，过热蒸汽管道和紧固件等。
2019/12/4
9
（二）蠕变曲线
工程材料
描述金属蠕变整个形变过程的曲线，叫做蠕变曲线。典型的蠕变曲线如图 5-3所示。
2019/12/4
24
一、耐热钢的强化原理
工程材料学
提高热强性的途径——合金化+适当的热处理
耐热钢的高温强度主要取决于固溶体的强度、晶界强度和碳化物的强度。钢 中加入合金元素就是为零使这三者强化。
强化基体 强化晶界 弥散强化
耐热钢
5
按制备工艺分类，有变形高温合金， 按制备工艺分类，有变形高温合金，铸造 高温合金和粉末冶金高温合金。 高温合金和粉末冶金高温合金。 按强化方式分类，有固溶强化型、 按强化方式分类，有固溶强化型、沉淀强 化型、金属间化合物、 化型、金属间化合物、氧化物弥散强化型 和纤维强化型等。 和纤维强化型等。 铁基、 铁基、钴基和镍基合金的使用温度一般不 超过1000℃，温度再高就必须选用难熔金 超过 ℃ 指熔点高于1650℃的金属）或其合金 属（指熔点高于 ℃的金属）
Chapter 7 耐热钢和高温合金
1
• 耐热钢和高温合金是指在高温下工作并具有 一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的金属材料。 一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的金属材料。 • 耐热钢按合金元素多少通常可以分为两类： 耐热钢按合金元素多少通常可以分为两类： 在低合金结构钢基础上发展起来的低合金珠 光体型热强钢； 光体型热强钢； 在不锈钢基础上发展起来的高合金专用耐热 钢。
三、合金元素对化学稳定性的影响
1、Cr、Al、Si改善钢的化学稳定性。 、 、 、 改善钢的化学稳定性 改善钢的化学稳定性。 • Cr、Al、Si提高 提高FeO出现的温度，改善钢的高温 出现的温度， 、 、 提高 出现的温度 化学稳定性。 化学稳定性。 钢表面氧化膜的结构： 外层： 钢表面氧化膜的结构 ： 外层 ： Fe 2 O 3 ； 中间层 Fe 3 O4 ； 内层 内层FeO，当 FeO出现时钢的氧化速度 ， 出现时钢的氧化速度 剧增。 剧增。 • Cr、Al含量较高时， 钢的表面出现致密的 2O3 含量较高时， 、 含量较高时 钢的表面出现致密的Cr 保护膜。 或Al2O3保护膜。 • 含硅钢中生成 2 SiO4 氧化膜 ， 具有良好的保护 含硅钢中生成Fe 氧化膜， 作用。 作用。 10 • Cr是提高抗氧化能力的主要元素，Al也能单独提 是提高抗氧化能力的主要元素， 也能单独提 是提高抗氧化能力的主要元素 耐热钢的工作条件及性能 7.1 高钢的抗氧化能力。 高钢的抗氧化能力。
耐热钢与耐热合金
钛基合金
01
钛基合金是以钛为主要成分的合金，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点。
02
钛基合金广泛应用于航空航天、船舶、化工等领域。
03
钛基合金的优点包括优良的高温强度、蠕变强度、抗疲劳性能和耐腐 蚀性能，密度低，减轻设备重量。
04
钛基合金的缺点是加工困难，成本较高，但其使用寿命长，适用于高 温和腐蚀环境。
应用
广泛应用于发动机、涡轮机、热力管道等需要承受交变载荷的设 备。
03 耐热合金的种类与特性
高温合金
01
02
03
04
高温合金是指在高温下具有优 良力学性能和抗氧化、抗腐蚀
能力的合金。
高温合金主要应用于航空航天 、能源、化工等领域，用于制
造高温部件和设备。
高温合金的优点包括良好的高 温强度、蠕变强度、抗疲劳性 能和抗氧化、抗腐蚀能力。
化学性能比较
抗氧化性
耐热合金的抗氧化性通常优于耐热钢，因为合金元素可以形成更 稳定的氧化膜。
抗腐蚀性
耐热合金的抗腐蚀性也优于耐热钢，因为合金元素可以增强钢的钝 化性能。
高温稳定性
在高温环境下，耐热合金的化学稳定性通常优于耐热钢。
机械性能比较
1 2
强度
耐热合金的强度通常高于耐热钢，因为合金元素 可以细化钢的晶粒，从而提高强度。
韧性
在低温环境下，耐热钢的韧性通常优于耐热合金。 但在高温环境下，耐热合金的韧性可能会降低。
3
疲劳强度
耐热合金的疲劳强度通常高于耐热钢，特别是在 循环载荷下。
06 耐热钢与耐热合金的未来 发展与挑战
新材料的研发与应用
研发新型耐热钢与耐热合金，以满足更高温度和更复杂环境下的应用需求。 探索新型的合金元素和制备工艺，以提高材料的抗氧化、抗蠕变和抗腐蚀性能。
耐热钢
5．1．4．2 耐热钢耐热钢是指在高温下有良好的化学稳定性和较高强度，能较好适应高温条件的特殊合金钢。
主要用于制造工业加热炉、内燃机、石油及化工机械与设备等高温条件工作的零件。
(1)耐热性的概念钢的耐热性包括热化学稳定性和高温强度两方面的涵义。
热化学稳定性是指钢在高温下抵抗各类介质的化学腐蚀的能力，其中最基本且最重要的是抗氧化性。
热化学稳定性主要由钢的化学成分决定。
在钢中加人Cr、Al和Si对提高抗氧化能力有显著的效果，因为Cr、Al和Si在高温氧化时能与氧形成一层完整致密具有保护性的Cr2O3，A12O3或SiO2氧化膜。
其中Cr 是首选的合金元素，当钢中WCr≈15％时，钢的抗氧化温度可达900℃；WCr ≈20％～25％时，钢的抗氧化温度可达1100℃。
稀土(少量的钇、铈等)元素也能提高耐热钢的抗高温氧化的能力。
这主要是由于稀土氧化物除了能改善氧化膜的抗氧化性能外，还能改善氧化膜与金属表面的结合力。
在钢的表面渗铝、渗硅或铬铝、铬硅共渗都有显著的抗氧化能力。
高温强度是指钢在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。
常用蠕变极限和持久强度这两个力学性能指标来考核。
通过在钢中加入Cr、Ni、W、Mo等元素形成固溶体，强化基体，提高再结晶温度，增加基体组织稳定性；加入V、Ti、Nb、Al等元素，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；微量B与稀土(RE)元素，强化晶界等措施可提高钢的高温强度。
(2)常用耐热钢按使用特性不同，耐热钢分为以抗氧化性为主要使用特性的抗氧化钢和以高温强度为主要使用特性的热强钢。
①抗氧化钢抗氧化钢大多数是在碳质量分数较低的高Cr钢、高CrNi钢或高Cr—Mn 钢基础上添加适量Si或Al配制而成的，主要有铁素体型和奥氏体型两类。
铁素体型抗氧化钢，如1Crl3SiAl，其最高使用温度900℃，常用作喷嘴、退火炉罩等。
奥氏体型抗氧化钢，如2Cr20Mn9Ni2Si2N和3Crl8Mnl2Si2N 钢具有良好的抗氧化性能(最高使用温度可达1000℃、抗硫腐蚀和抗渗碳能力，还具有良好的铸造性能，所以常用于制造铸件，还可进行剪切、冷热冲压和焊接。
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。一般用于制作承受载荷较低而要求有高温抗 氧化性的部件。
奥氏体钢
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。
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。
分类
珠光体钢 马氏体钢
铁素体钢 奥氏体钢
珠光体钢
耐热钢合金元素以铬、钼为主，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。
基本信息
简介
类别
常用于
简介
耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。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。
奥氏体抗氧化钢大多采用高温固溶热处理，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 后在高于使用温度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采用相应的热处理的。
用途
用途
耐热钢图册 耐热钢
谢谢观看
典型钢种有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV， 12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。
第6章 耐热钢和耐热合金
因此，欲得到抗氧化钢，就要形成具有致密晶格、连续、牢固附着的氧化物 层。
2. 提高钢抗氧化性的途径
主要采取合金化的方法。一般加Cr、Al、Si，它们与O亲和力比Fe大，选择 性氧化形成 结构致密、稳定、与基体结合牢固的 Cr2O3、 A12O3、 SiO2 氧化膜。 抑制或避免疏松FeO生成和长大，起保护作用，使钢不发生继续氧化。 铬：提高钢抗氧化性的主要元素。在600-650℃ Cr5％、800℃ Crl2％、 950℃ Cr20％、1100℃ Cr28％才满足抗氧化性。 Al、 Si:也是提高抗氧化性 有效 元素，但增加钢的脆性，因此很少单独加入， 常常和Cr一起加入。 Ni、Mn：对钢的抗氧化性能影响较弱。 C、N：固溶时对钢的抗氧化性影响不大；形成化合物时防碍钢表面氧化膜连 续性，因而↓钢的抗氧化性。 Mo、V：生成氧化物熔点较低，使抗氧化性变坏。 稀土元素：↑钢的抗氧化性。主要是由于稀土元素可消除高温下晶界优先氧化 现象。 除了加入合金元素外，还采用渗金属方法，如渗铝、渗铬或渗硅等以提高 钢的抗氧化能。
四、耐热钢及耐热合金的分类
P耐热钢 Fe 为基的耐热钢 M耐热钢 F抗氧化钢 A耐热钢 Fe为基的耐热钢 A抗氧化钢 镍基耐热合金：以Cr 20 Ni80合金为基础发展起来的，类似的还有钴基合金 Mo基 Ta基 难熔金属耐热合金 Nb基 金属陶瓷
化学成分及热处理：
C高于低碳珠光体热强钢。为↑淬透性和回火稳定性，以Cr、Mo为主适量加 Ti、Nb、V、B等，含量稍高。如25Cr2MoVA、20Cr1Mo1VNbTiB等。
淬火＋高温回火
叶片钢：汽轮机叶片，工作温度450～620℃ 二、马氏体耐热钢 阀门钢：汽车、内燃机排气阀，工作温度700～850℃
耐热钢
耐热钢总论1.耐热钢是指在高温下工作的钢材。
耐热钢的发展与电站、锅炉、燃气轮机、内燃机、航空发动机等各工业部门的技术进步密切相关。
由于各类机器、装置使用的温度和所承受的应力不同，以及所处环境各异，因此所采用的钢材种类也各不相同。
这里所谈的温度是个相对的概念。
最早在锅炉和加热炉中使用的材料是低碳钢，使用的温度一般在200℃左右，压力仅为0.8MPa。
直到现在使用的锅炉用低碳钢，如20g，使用温度也不超过450℃，工作压力不超过6MPa。
随着各类动力装置的使用温度不断提高，工作压力迅速增加，现代耐热钢的使用温度已高达700℃，使用的环境也变得更加复杂与苛刻。
现在，耐热钢的使用温度范围为200～1300℃，工作压力为几兆帕到几十兆帕，工作环境从单纯的氧化气氛，发展到硫化气氛、混合气氛以及熔盐和液金属等更复杂的环境。
为了适应各种工作条件不断发展的要求，耐热钢也在不断地发展。
从最早期的低碳钢、低合金钢，到成分复杂的、多元合金化的高合金耐热钢。
现按珠光体型低合金热强钢、马氏体型热强钢、阀门钢、铁素体型耐热钢、奥氏体型耐热钢、等分别介绍如下。
1）珠光体型低合金热强钢该种钢的代表：12Cr1MoV此种钢组织稳定性较好，当温度高达580℃时仍具有良好的热强性。
2）马氏体型热强钢该种钢的代表：Cr12型马氏体热强钢，有优良的综合力学性能、较好的热强性、耐蚀性及振动衰减性，广泛用于制造汽轮机叶片而形成独特的叶片钢系列，并广泛用作气缸密封环、高温螺栓、转子和锅炉过热器、在热器管、燃气轮机涡轮盘、叶片、压缩机及航空发动机压气机叶片、轮盘、水轮机叶片及宇航导弹部件等。
Cr12型耐热钢的开发与应用已有60多年历史，至少已有300余种牌号。
但其成分的差别不大，都是以Cr12钢为基础在添加钨、钼、钒、镍、铌、硼、氮、钛、钴等元素含量上做些变化。
3）阀门钢阀门钢是耐热钢的一个重要分支，该种钢的代表：21Cr-9Mn-4Ni-N钢（21-4N），与21Cr-12NiN、14Cr-14Ni2W-Mox相比，性能优越较经济，在汽油机排气阀门上迅速得到广泛应用。
耐热钢和耐热合金
使合金表面本来具有的保护作用的氧化物质遭受破坏，从而加 剧腐蚀。
⑶防止措施：
①控制或排出燃料或燃烧空气中的有害杂质，特别是Na，S；
②使用表面防护层。如：金属扩散涂层、陶瓷涂层。
耐蚀材料
7.3 其他耐热钢和耐热合金
7.3.1抗氧化钢
抗氧化钢也称耐热不起皮钢，多属于铁素体与奥氏体钢。 特点：具有良好的抗氧化性，且有一定的高温强度。
反应形式：
Me（金属）+ 1/2 O2 → MeO Me（金属）+ 1/2 S2 → MeS
耐蚀材料 ⑵钢的高温氧化结果： 钢在高温下的氧化可以形成三种氧化物：FeO 、Fe3O4 、 Fe2O3 。 在570℃以下，氧化层由Fe3O4 和 Fe2O3组成，570℃以上氧化层由 FeO 、Fe3O4 和 Fe2O3组成
7.3.3高温合金
耐蚀材料
能在高温（600～1100℃）氧化性气氛和燃气腐蚀条件下，长期承 受较大应力的合金材料。
应用：是现在航空发动机，火箭发动机以及燃气轮机必不可少的金 属材料。
钢种： 主要是高Cr 、Ni 、加Mo 、W 等。
2、高温蠕变强度
耐蚀材料
蠕变---指金属材料在一定温度下，即使所承受的应力远低于 屈服极限，也会随时间的增长而慢慢地产生永久塑性变形的现象。
蠕变极限---在给定的温度下和规定的时间内，试样产生一定 量蠕变总变形的应力值。
耐蚀材料
7.2.2应力松弛性能
1、 定义和条件
应力松弛----金属在高温和压力状态下，如果维持总变形量不 变，而随着时间的延长，应力则逐渐减少，这种现象称作应力松弛。
2、按组织分类 ：
耐蚀材料
⑴珠光体耐热钢 ----在正火状态下显微组织由珠光体加铁素体组成的一类钢。
耐热钢材质检验报告
耐热钢材质检验报告一、前言耐热钢材是一种重要的金属材料，广泛应用于航空、航天、核工业等领域中。
为了确保耐热钢材的质量，需要进行严格的质检。
本报告将详细介绍耐热钢材质检的过程及结果。
二、样品准备本次样品为一批耐热钢材，共计10个样品。
在进行质检之前，需要对样品进行准备处理。
首先，将每个样品进行标记，并记录其相关信息，如编号、规格、生产日期等。
然后，在样品表面清洗干净，并用酸洗处理去除表面氧化物和污垢。
三、外观检查外观检查是耐热钢材质检的第一步。
在外观检查中，需要对每个样品进行仔细观察和测量，以确定其尺寸和形状是否符合标准要求。
同时还需要注意是否存在裂纹、缺陷等问题。
四、化学成分分析化学成分分析是确定耐热钢材成分是否符合标准要求的重要步骤。
在化学成分分析中，需要采用光谱仪等专业设备对样品进行分析，以确定其元素含量和化学成分。
同时还需要注意是否存在超标元素等问题。
五、金相组织分析金相组织分析是确定耐热钢材的金相组织结构是否符合标准要求的重要步骤。
在金相组织分析中，需要将样品进行切割、打磨和腐蚀等处理，然后用显微镜观察其组织结构。
同时还需要注意是否存在晶粒过大、夹杂物等问题。
六、机械性能测试机械性能测试是确定耐热钢材的力学性能是否符合标准要求的重要步骤。
在机械性能测试中，需要使用万能试验机等专业设备对样品进行拉伸、压缩等测试，以确定其强度、韧性等力学性能指标。
同时还需要注意是否存在断裂现象、塑性不良等问题。
七、硬度测试硬度测试是确定耐热钢材的硬度值是否符合标准要求的重要步骤。
在硬度测试中，需要使用硬度计等专业设备对样品进行测量，以确定其硬度值。
同时还需要注意是否存在硬度不均匀等问题。
八、磁粉探伤磁粉探伤是确定耐热钢材是否存在表面和内部裂纹等缺陷的重要步骤。
在磁粉探伤中，需要对样品进行磁化处理，并用磁粉检测仪等专业设备进行检测，以确定其是否存在裂纹等问题。
九、总结通过对样品的外观检查、化学成分分析、金相组织分析、机械性能测试、硬度测试和磁粉探伤等多个方面的综合检测，确定本批耐热钢材质量符合标准要求。
碳钢
碳钢一、耐热钢基本概念英文heat-resisting steels在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。
耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。
抗氧化钢又简称不起皮钢。
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。
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。
中国自1952年开始生产耐热钢。
以后研制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、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。
耐热钢分类耐热钢按其组织可分为四类：珠光体钢合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5％。
1cr18ni9ti耐热钢的牌号
1cr18ni9ti耐热钢的牌号
1cr18ni9ti耐热钢是一种常见的耐热钢牌号，具有良好的耐高温
性能和抗氧化能力。
它在工业生产中被广泛应用，尤其在高温环境下
的设备制造和能源领域具有重要地位。
1cr18ni9ti钢是一种不锈钢，主要由铁、铬、镍和钛等元素组成。
它的化学成分保证了它具有良好的耐高温和耐腐蚀性能。
由于含钛量
较高，因此该钢种具有较好的抗氧化能力，能够在高温下保持表面不
氧化。
耐热钢的牌号1cr18ni9ti还具有优良的机械性能和加工性能。
它
的强度高、塑性好，能够满足各种复杂工艺条件的要求。
同时，
1cr18ni9ti钢还可焊接性能好，加工过程中不易发生开裂和脆性断裂，有利于工件的加工和制造。
1cr18ni9ti耐热钢主要应用于高温环境下的设备制造，如炉具、
管道、加热元件等。
它的优异性能能够保证设备在高温、高压和腐蚀
等恶劣条件下的安全运行。
同时，在能源领域，1cr18ni9ti钢也被广
泛应用于核电站、火力发电厂等工业设备的制造，确保设备的可靠性
和长期稳定运行。
总之，1cr18ni9ti耐热钢是一种具有优异性能和广泛应用的钢材。
其耐高温、抗氧化、耐腐蚀等特点使其在工业领域中发挥着非常重要
的作用。
作为文档创作者，我们可以通过深入了解耐热钢牌号
1cr18ni9ti的性能特点和应用领域，为读者提供更准确、全面的信息，助力工业生产的进步和发展。
g115 耐热钢材料的发展历史
耐热钢材料的发展历史随着工业的发展和技术的进步，耐热钢材料作为一种重要的材料，在高温高压环境下得到了广泛的应用。
耐热钢材料具有优良的耐热性能，能够在高温环境下保持良好的力学性能和化学稳定性。
随着科技的不断发展，耐热钢材料的种类和性能也在不断改善和提高。
本文将从以下几个方面对耐热钢材料的发展历史进行探讨。
一、早期的耐热钢材料1.1 制造早期耐热钢材料的方法在早期，人们主要通过改进合金元素的配比和热处理工艺来改善钢材的耐热性能。
主要采用的合金元素是镍、铬、钼等，通过对这些合金元素的控制和添加，使钢材在高温下依然能够保持稳定的性能表现。
1.2 早期耐热钢材料在工业中的应用早期的耐热钢材料主要应用于炼油、化工、航空航天等领域，如在高温炉内的炉具、管道、阀门等设备中得到了广泛的应用。
二、耐热钢材料的改进与完善2.1 新的合金元素的应用随着对耐热钢材料性能要求的不断提高，人们开始研究和应用新的合金元素。
钼、钒、钨等元素的添加，可以显著提高钢材的耐热性能，使其能够在更高温度下保持稳定的性能。
2.2 热处理工艺的改进除了合金元素的改进外，热处理工艺的改进也对耐热钢材料的性能提升起到了重要作用。
通过精确控制退火、淬火等工艺参数，可以使钢材的组织结构更加均匀细密，同时提高其晶界的稳定性。
三、耐热钢材料的应用领域拓展3.1 航空航天领域随着航空航天技术的不断发展，对耐热钢材料的性能要求也越来越高。
耐热钢材料被广泛应用于航空发动机内部的高温部件，如涡轮叶片、燃烧室等。
3.2 石油化工领域在炼油、化工等领域，耐热钢材料也起到了不可替代的作用。
它被用于高温高压反应设备、石油精炼设备等，保障了工艺设备的稳定运行。
3.3 太阳能、核能领域随着清洁能源的发展，太阳能和核能的应用也越来越广泛。
在这些领域，对材料的耐热性能要求很高，耐热钢材料也得到了广泛的应用。
四、未来耐热钢材料的发展趋势4.1 多元合金材料的研究未来，人们将继续研究多元合金材料的应用。
耐热钢 热裂倾向 检测
耐热钢热裂倾向检测
耐热钢是一种能够在高温环境下保持其力学性能的钢铁材料。
在高温工作条件下，钢材可能会出现热裂倾向，这是指在冷却过程中由于应力积累而发生的裂纹现象。
为了检测耐热钢的热裂倾向，通常会采取以下几种方法：
1. 热裂倾向实验，通过在特定温度下对钢材进行拉伸或弯曲等实验，观察其是否出现裂纹，从而评估其热裂倾向。
2. 金相显微镜观察，利用金相显微镜对钢材的组织结构进行观察，分析晶粒大小、晶界清晰度等因素，来推断材料的热裂倾向。
3. 热模拟试验，模拟实际工作条件下的温度和应力，对钢材进行热模拟试验，观察其是否发生裂纹，以判断其热裂倾向。
4. 热裂倾向预测模型，利用数学模型和计算机仿真技术，结合材料的物理性能参数，预测耐热钢在特定工作条件下的热裂倾向。
总的来说，对耐热钢的热裂倾向进行检测需要综合考虑材料的
组织结构、力学性能和工作条件等多个因素，采用多种手段和方法相互印证，以确保检测结果的准确性和可靠性。
耐热钢1Cr5Mo热处理淬火温度和回火温度
一、lCr5Mo执行标准
标准：GB/T1221-1992
二、lCr5Mo交货状态
一般以热处理规范状态交货，其热处理种类在合同中注明；未注明者，按不热处理状态交货。
三、lCr5Mo化学成份：
C：≤0.15
Si：≤0.50
Mn：≤0.60
Cr：4.00~6.00
Mo：0.45~0.60
Ni：≤0.60
Nb：-
P：≤0.030
S：≤0.020
四、lCr5Mo力学性能
交货状态：淬火+回火
屈服强度2390MPa,抗拉强度2590MPa
伸长率218%,硬度≤200HB
五、热处理规范及金相组织
热处理规范：1）淬火,900~950°C油冷;2）回火,600~700°C空冷。
金相组织：组织特征为马氏体型。
六、Ier5Mo特性及适用范围
lCr5Mo耐热钢能抗石油裂化过程中产生的腐蚀，lCr5Mo耐热钢用作再热蒸气管、石油裂解管、锅炉吊架、蒸气轮机气缸衬套、泵的零件、阀、活塞杆、高压加氢设备部件、紧固件等。
中国耐热钢的牌号表示方法
中国耐热钢的牌号表示方法摘要：一、中国耐热钢牌号表示方法的背景和意义二、中国耐热钢牌号表示方法的规范1.牌号构成2.牌号命名原则3.牌号表示方法三、中国耐热钢牌号表示方法的实用性1.便于行业内沟通与交流2.有利于产品研发和生产3.提高市场竞争力和产业效益四、中国耐热钢牌号表示方法的发展趋势与展望正文：一、中国耐热钢牌号表示方法的背景和意义随着我国工业发展的不断壮大，耐热钢作为高温环境下使用的重要材料，其性能和应用领域得到了广泛关注。
然而，在过去的一段时间里，我国耐热钢牌号表示方法混乱，不规范，给行业内沟通与交流带来了诸多不便。
因此，规范我国耐热钢牌号表示方法具有重要意义。
二、中国耐热钢牌号表示方法的规范1.牌号构成我国耐热钢牌号主要由以下几部分组成：品种名称、用途、化学成分、力学性能、热处理状态等。
这些组成部分共同构成了一个完整的耐热钢牌号，为用户提供了一定的参考依据。
2.牌号命名原则我国耐热钢牌号命名原则主要遵循以下几点：（1）以钢的用途为主要依据，突出钢的特性；（2）结合钢的化学成分和力学性能，反映钢的性能特点；（3）兼顾钢的生产工艺和热处理状态，体现钢的使用范围。
3.牌号表示方法我国耐热钢牌号表示方法采用汉语拼音字母、阿拉伯数字和拼音文字相结合的方式。
例如，某耐热钢牌号为“HSn60-1”，其中，“H”表示耐热钢，“S”表示不锈钢，“n”表示镍含量，“60”表示钢的碳含量，“1”表示钢的硫含量。
三、中国耐热钢牌号表示方法的实用性1.便于行业内沟通与交流规范的耐热钢牌号表示方法有助于行业内各类人员之间的沟通与交流，降低信息传递的误差。
2.有利于产品研发和生产通过对耐热钢牌号的规范表示，可以方便企业了解和掌握各种钢材的性能、用途和生产工艺，从而有利于产品研发和生产。
3.提高市场竞争力和产业效益规范的耐热钢牌号表示方法有助于提高我国钢铁产业的产品质量和竞争力，进而提高产业效益。
四、中国耐热钢牌号表示方法的发展趋势与展望随着科技的进步和市场需求的变化，我国耐热钢牌号表示方法将不断完善，朝着更加科学、简便、实用的方向发展。
奥氏体耐热钢的分类
奥氏体耐热钢的分类1. 引言奥氏体耐热钢是一类具有优异耐热性能的钢材。
它们在高温环境下具有良好的强度、塑性和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
本文将对奥氏体耐热钢的分类进行全面、详细、完整和深入的探讨。
2. 奥氏体耐热钢的分类方式2.1 按化学成分分类2.1.1 镍基奥氏体耐热钢镍基奥氏体耐热钢是指以镍为主要合金元素的耐热钢。
镍的添加可以提高钢的耐高温性能和耐腐蚀性能，使钢材具有优良的可塑性和可焊性。
2.1.2 铬镍奥氏体耐热钢铬镍奥氏体耐热钢是指以铬、镍为主要合金元素的耐热钢。
铬的添加可以提高钢的抗氧化性能和耐腐蚀性能，使钢具有良好的高温强度和耐热性能。
2.2 按耐热温度分类2.2.1 中温奥氏体耐热钢中温奥氏体耐热钢是指在500℃至700℃范围内具有良好耐热性能的钢材。
这类钢材在高温环境下仍然保持较高的强度和塑性。
2.2.2 高温奥氏体耐热钢高温奥氏体耐热钢是指在700℃以上具有良好耐热性能的钢材。
这类钢材具有优异的高温强度和抗氧化性能，在极端高温环境下表现出色。
3. 奥氏体耐热钢的应用领域3.1 航空航天领域奥氏体耐热钢在航空航天领域广泛应用于高温发动机部件、复合材料模具和先进燃气轮机等。
其高温强度和耐腐蚀性能能够满足航空航天领域对材料的严格要求。
3.2 能源领域奥氏体耐热钢在能源领域被广泛用于燃气轮机、核电设备和石油化工装置等。
这些设备在高温和强腐蚀环境下工作，奥氏体耐热钢的耐热性能和耐腐蚀性能能够保证其安全可靠的运行。
3.3 化工领域奥氏体耐热钢在化工领域被广泛应用于高温反应器、催化合金和腐蚀性介质装置等。
这些设备对材料的耐高温性能、耐腐蚀性能和抗应力腐蚀开裂性能有较高要求，奥氏体耐热钢能够满足这些要求。
4. 奥氏体耐热钢的制备工艺4.1 熔炼工艺奥氏体耐热钢的制备首先需要通过熔炼工艺得到合金液。
通常采用电弧炉、感应炉等设备进行熔炼，控制合金液的成分和温度。
4.2 精炼工艺合金液熔炼后需要进行精炼处理，以去除杂质和气体。
不锈钢和耐热钢
第四节不锈钢和耐热钢通常所说的不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。
所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质的钢；而耐酸钢是指在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。
实际上没有绝对不锈、不受腐蚀的钢种，只是在不同介质中腐蚀速度不用而已。
通常分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢以及奥氏体不锈钢三类。
马氏体不锈钢：含Cr量w cr>12%,主要包括1Cr13,2Cr13 不锈钢，具有较高的塑性、冲击韧性和良好的综合力学性能，常用来制造汽轮机叶片、水压机阀以及在较高温度下工作的螺钉、螺帽等机器零件。
马氏体不锈钢多用于制造机械性能要求较高、耐蚀性要求较低的零件。
该型不锈钢淬透性好，锻造后应缓慢冷却，以防残余应力过大引起锻件表面产生裂纹，锻造后应立即进行完全退火或高温回火以提高钢的塑性。
为了提高钢的耐蚀性和机械性能，Cr13型钢要进行淬火与回火。
马氏体不锈钢有回火脆性倾向，回火后应采用较快速度冷却。
铁素体不锈钢：含Cr量W cr>15%,含碳量低W c<0.15%, 在加热和冷却过程中没有或很少发生〉= 转变。
该类钢在氧化性酸中具有良好的耐蚀性，同时具有较高的抗氧化性能，广泛用于硝酸、氮肥、磷酸等工业，也可作为高温下的抗氧化材料。
常用牌号为：1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28、1Cr25Ti 及1Cr17Mo2Ti等。
该类钢的主要缺点是韧性低，脆性大。
引起脆性的原因有三方面：①晶粒粗大；②475C脆性；③二相脆性。
奥氏体不锈钢：工业上应用最广泛的不锈钢，含碳量小于0.1%,最常见的是W cr= 18%、W Ni = 9%的所谓的18-8型不锈钢。
0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti 等都属于18-8型钢。
加Ti和Nb是为了消除晶间腐蚀，加入Mo和Cu是为了提高钢在盐酸、硫酸、磷酸、尿素中的耐蚀性。
该类钢具有很好的耐蚀性，同时具有优良的抗氧化性和高的机械性能。
耐热钢性能和耐热腐蚀指标
耐热钢性能和耐腐蚀指标耐热钢基本信息镍、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、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。
耐热钢分类珠光体钢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,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。
此外,作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo 等也属于马氏体耐热钢。
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。
一般用于制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。
耐热钢生产工艺冶炼耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。
质量要求高的往往采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，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。
提高耐热钢高温强度的途径
提高耐热钢高温强度的途径耐热钢是一种具有优异高温强度和耐热性能的特殊材料，广泛应用于航空航天、核工业、石化等领域。
然而，随着工作条件的不断提高，对耐热钢高温强度的要求也越来越高。
为了满足这一需求，科学家和工程师们通过改变合金组成、优化热处理工艺和改进材料微观结构等途径，不断探索提高耐热钢高温强度的方法。
改变合金组成是提高耐热钢高温强度的关键。
通过增加合金元素的含量，可以提高钢材的强度和硬度。
例如，添加钼、钽、钨等元素可以增加钢材的耐高温性能，提高其高温强度。
此外，添加少量的稀土元素可以改善钢材的高温氧化和腐蚀性能，进一步提高其高温强度。
优化热处理工艺也是提高耐热钢高温强度的重要手段。
热处理是通过加热和冷却的过程来改变材料的组织结构和性能。
对于耐热钢而言，合理的热处理工艺可以使其获得良好的高温强度。
常用的热处理方法包括正火、淬火、回火等。
通过调整热处理工艺参数，如温度、保温时间和冷却速度等，可以控制钢材的组织结构，从而达到提高高温强度的目的。
改进材料的微观结构也是提高耐热钢高温强度的重要途径。
耐热钢的高温强度主要取决于其晶粒尺寸和相分布等微观结构特征。
通过合理的热处理工艺和热压缩工艺，可以控制钢材的晶粒尺寸和相分布，从而提高其高温强度。
研究新型耐热钢材料也是提高高温强度的重要途径。
随着科技的进步，新型耐热钢材料不断涌现。
例如，马氏体耐热钢具有较高的高温强度和较好的耐腐蚀性能，被广泛应用于高温环境中。
此外，奥氏体耐热钢、双相耐热钢等也具有良好的高温强度和耐热性能。
通过研究新型耐热钢材料，并对其合金组成和热处理工艺进行优化，可以进一步提高耐热钢的高温强度。
提高耐热钢高温强度的途径包括改变合金组成、优化热处理工艺、改进材料微观结构和研究新型耐热钢材料等。
这些方法可以相互结合，为提高耐热钢高温强度提供科学依据和技术支持。
随着科学技术的不断进步，相信耐热钢材料的高温强度将会得到进一步提高，为各个领域的高温应用提供更好的材料选择。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
耐热钢
在高温条件下，具有抗氧化性和主够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。
耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。
抗氧化钢又简称不起皮钢。
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。
耐热钢主要用于在高温下长期使用的零件
heat-resisting steels
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。
中国自1952年开始生产耐热钢。
以后研制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、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。
类别耐热钢按其组织可分为四类：
珠光体钢合金元素以铬、钼为主，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。
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,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。
此外,作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也属于马氏体耐热钢。
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。
一般用于制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。
生产工艺
冶炼耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。
质量要求高的往往采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，生产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占有相当大的比例。
铸造方法除采用砂型铸造外，还可用精密铸造工艺以获得表面光滑、尺寸精确的产品。
对合成氨和乙烯裂解用的高温炉管往往采用离心铸造的方法。
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采用高温固溶热处理，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，然后在高于使用温度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采用相应的热处理的。