耐热钢及高温合金
耐热钢铸件材质及成分(一)2024
耐热钢铸件材质及成分（一）引言概述：耐热钢铸件材质及成分是指用于在高温环境下工作的铸件所采用的特殊钢材料及其组成成分。
耐热钢铸件材质和成分的选择直接影响到其耐高温性能和使用寿命。
本文将从以下五个大点进行阐述。
大点一：普通耐热钢铸件材质及成分1. 铸造合金的选择：- 铸造合金应具备良好的耐热性和抗氧化性能。
- 常见的普通耐热钢材包括25Cr12Ni、1Cr13Ni、12-2CrNi等。
2. 主要元素成分：- 合金化元素的添加能够提高合金的耐热性能。
- 典型的元素添加包括铬、镍、钼、钒等。
3. 碳含量的控制：- 适量的碳含量可以增加合金的硬度和耐磨性。
- 过高或过低的碳含量都会降低合金的耐热性能。
4. 热处理工艺：- 合适的热处理能够改善耐热钢的组织结构和性能。
- 常见的热处理包括回火、正火、淬火等。
5. 国内外常用的耐热钢铸件材质及成分：- 根据具体工况的不同，国内外常用的耐热钢铸件材质也不相同。
- 例如国内常用的材质有ZG40Cr25Ni35Nb，国外常用的材质有HK，HKNb。
大点二：高合金耐热钢铸件材质及成分1. 概念和特点：- 高合金耐热钢铸件具有更高的耐热性能和抗氧化性能。
- 通常含有更多的合金元素。
2. 典型的高合金元素：- 钼、钨、铌等高合金元素的添加可以提高合金的耐热性能。
- 合金元素的选择需要根据具体工况进行合理搭配。
3. 适用工况和应用领域：- 高合金耐热钢铸件适用于更高温度和更恶劣工况的场合。
- 常见的应用领域包括航空航天、核能等。
4. 国内外常用的高合金耐热钢铸件材质及成分：- 国内外在高合金耐热钢铸件材质的研究和应用方面都有很多进展。
-例如国内常用的材质有ZG40Cr25Ni35Nb，国外常用的材质有HK、HKNb。
大点三：低碳耐热钢铸件材质及成分1. 概念和特点：- 低碳耐热钢铸件具有更低的碳含量和更高的韧性。
- 常用于一些耐磨、耐冲击的工况。
2. 典型的低碳合金元素：- 比普通耐热钢铸件少量的合金元素添加。
高温合金牌号 国标
高温合金牌号国标高温合金是一种在高温环境下具有良好抗氧化性、热疲劳性、蠕变性和耐磨性的合金。
它广泛应用于航空航天、电力、石油化工、核工业以及其他工业领域。
高温合金的种类繁多，根据不同的成分和性能，可以分为以下几类：1.镍基高温合金：以镍为主要基体元素，具有优良的抗氧化性、热疲劳性和蠕变性。
常见的镍基高温合金有IN718、IN738、IN939等。
2.钴基高温合金：以钴为主要基体元素，具有较高的熔点、良好的抗氧化性和耐磨性。
常见的钴基高温合金有CoCrAlY、CoNiCrAlY等。
3.铁基高温合金：以铁为主要基体元素，具有较高的热疲劳性、蠕变性和抗氧化性。
常见的铁基高温合金有Fecralloy、FeNiCrAlY等。
4.金属间化合物高温合金：具有高熔点、高抗氧化性和高蠕变性。
常见的金属间化合物高温合金有Ni3Al、Ni3(Al,Ti)等。
在我国，高温合金牌号按照GB/T 1500-2009《高温合金和耐热钢》进行分类。
根据国标，高温合金牌号分为以下几类：1.镍基高温合金：以Ni-Fe、Ni-Cr为主要成分，如GH30、GH40、GH50等。
2.钴基高温合金：以Co-Cr、Co-Ni为主要成分，如CoCrAlY、CoNiCrAlY等。
3.铁基高温合金：以Fe-Cr、Fe-Ni为主要成分，如Fecralloy、FeNiCrAlY等。
4.金属间化合物高温合金：以Ni3Al、Ni3(Al,Ti)为主要成分，如IN736、IN929等。
在选择高温合金牌号时，需根据实际应用场景和性能要求进行挑选。
以下为国标高温合金牌号选择建议：1.高温抗氧化性：选用Ni基和Co基高温合金。
2.高温蠕变性：选用Ni基和铁基高温合金。
3.高温热疲劳性：选用Ni基、Co基和铁基高温合金。
4.耐磨性：选用Co基和金属间化合物高温合金。
5.焊接性能：选用Ni基和铁基高温合金。
综上，高温合金在各种工业领域具有广泛应用，国标对其进行分类，便于选用。
耐热钢
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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。
耐热钢及高温合金
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§6.1 钢的 热稳定性和 热稳定性钢
牌号 典型钢种 应用 热处理工艺？
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第六章 耐热钢和高温合金
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第六章 耐§热5钢和特高殊温性合能金钢
§6.2 金属的热强性
高温力学性能指标：
①蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢
塑性变形（即蠕变）的抗力；以
1、抗蠕变、抗热松弛和热疲劳性能及抗氧化能力 2、介质中抗腐蚀能力和足够韧性 3、良好加工性能和焊接性 4、合理的组织稳定性
用 途：制造工业加热炉、 热工动力机械（如内燃机）、 石油及化工机械与设备等。
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
一、钢的抗氧化性能及其提高途径 失效：高温下强度不足、表面氧化腐蚀 要求：较好的热稳定性 热稳定性：钢在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀
种类：
1、热稳定钢 高温下抗氧化或抗高温介质腐 蚀而不破坏的钢种。
2、热强钢 高温下具有一定抗氧化能力并具 有足够强度而不产生大量变形或断裂的钢种。
失效形式：高温下强度不足、表面氧化腐蚀
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
服役条件：高温下工作（影响化学稳定性、降强度） 性能要求：
§6.1 §钢6的.2 热金稳属定的性热和强热性稳定性钢
2、提高钢的热强性途径
①基体(固溶)强化元素Cr、Ni、W、Mn、Mo、Nb等，形成单相组 织并提高再结晶温度。
原理：提高原子结合力，降低扩散系数
②第二相沉淀强化元素V、Ti、Nb、Al等，形成细小弥散分布的 稳定碳化物(VC、TiC、NbC)或稳定性更高的金属间化合物(Ni3Ti、 Ni3Nb、Ni3Al)，获得第二相沉淀强化效果并提高组织稳定性。
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。
高温合金牌号 国标
高温合金牌号国标摘要：1.高温合金概述2.高温合金牌号国标分类3.常见高温合金及其应用领域4.高温合金的选材原则与加工工艺5.我国高温合金产业的发展现状与展望正文：一、高温合金概述高温合金是指在高温环境下具有良好抗氧化性、热疲劳性、蠕变性等性能的金属材料。
高温合金通常由铁、镍、钴、钛等金属元素组成，并添加了铬、铝、钨、硼等合金元素。
高温合金广泛应用于航空航天、电力、石油化工、核工业等高温、高压、高氧化性环境下。
二、高温合金牌号国标分类根据我国国家标准GB/T 15000-2017《高温合金和耐热钢分类》，高温合金牌号分为以下几类：1.铁基高温合金：如GH系列、Fecralloy等；2.镍基高温合金：如IN718、IN738、IN939等；3.钴基高温合金：如CoCrAlY、CoNiCrAlY等；4.钛基高温合金：如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn等；5.铜基高温合金：如Cu-Ni-Fe、Cu-Al等。
三、常见高温合金及其应用领域1.铁基高温合金：广泛应用于涡轮叶片、涡轮盘、热交换器、螺栓等部件；2.镍基高温合金：应用于涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室、喷嘴等高温高压环境；3.钴基高温合金：主要应用于航空航天、核工业等领域的高温部件；4.钛基高温合金：应用于航空航天、化工、医疗等领域的耐磨、耐腐蚀部件；5.铜基高温合金：应用于导热、导电、耐磨等高温环境。
四、高温合金的选材原则与加工工艺1.选材原则：根据使用环境、力学性能、加工性能等方面进行选择；2.加工工艺：包括熔炼、铸造、锻造、焊接、热处理等。
加工过程中应注意控制晶粒度、组织形态、杂质含量等，以保证高温合金的性能。
五、我国高温合金产业的发展现状与展望1.发展现状：我国高温合金产业已具备一定的规模，产品种类日益丰富，部分产品达到国际先进水平；2.发展趋势：高端化、轻质化、环保化、智能化。
未来我国高温合金产业将加大对新材料、新技术的研发投入，提高产品质量，拓宽应用领域。
耐热钢及耐热合金
10.3 珠光体及马氏体耐热钢
10.3.1 珠光体耐热钢 一、概述 定义：珠光体耐热钢指在正火状态下，显微组 织是珠光体的耐热钢。 应用：石油化工，动力工业 分类：低碳珠光体耐热钢和中碳珠光体耐热钢。
二、低碳珠光体耐热钢（锅炉管子用钢）
内燃机排气阀用钢
工作环境：700-850℃，燃气中含有Na，S，V等气 体和盐类介质
损伤形式：机械疲劳，热疲劳，气体冲刷等 性能要求：高温强度，硬度，韧性，抗氧性，耐
蚀性，组织稳定 成分特点：添加Si提高抗氧化性，Mo提高淬透性和
第二类回火脆性 代表钢种：4Cr9Si2，4Cr14Ni14W2Mo
固溶强化型
合金化特点 低碳，主加元素为Cr，Ni形
成奥氏体组织，添加W，Mo固溶 强化提供固溶强化
特点：焊接及冷加工成型性好 使用环境：温度较高，承受载
荷不大的零件上，如高温传送 带，喷气发动机的喷嘴等
代表钢种：Incoloy800 『Cr20Ni32』
碳化物沉淀强化型
化学成分特点 高Cr，Ni％以形成奥氏体； 含有强碳化物形成元素：W，Mo，Nb，V等； 特点：以碳化物为沉淀强化相 热处理：铸态使用或锻轧后经固溶处理＋时效处理后使用 代表钢种：4Cr25Ni20（HK40）
二、中碳珠光体耐热钢（紧固件及汽轮机转子用钢）
使用环境特点： 温度低于锅炉管子 承受扭转，弯曲，震动所产生的应力和温度梯度引起的热应力
性能要求 较高的热强性，热疲劳性，高温塑性，韧性的综合性能
加工 一般采用锻造加工，少用焊接
合金化特点 含碳量较高＋Cr，Mo（提高淬透性和回火稳定性）＋适量的Ti， Nb，V，B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℃
最耐高温的钢材排名
最耐高温的钢材排名一、铬镍奥氏体不锈钢（如310S）1. 耐温性能- 310S不锈钢具有良好的耐高温性能，能在900 - 1150℃的高温环境下保持较好的强度和抗氧化性。
其铬含量高达24 - 26%，镍含量为19 - 22%，这种高铬镍的成分组合使其在高温下形成致密的氧化铬保护膜，阻止进一步氧化。
2. 应用领域- 常用于高温炉部件，如炉胆、炉管等，在化工、石油等行业的高温反应设备中也有广泛应用。
二、镍基高温合金（如Inconel 600、Inconel 718等）1. Inconel 600- 耐温性能- 可以承受高达1100℃左右的高温。
它具有优异的高温强度和抗氧化、抗腐蚀性能，镍含量超过72%，还含有铬（14 - 17%）等元素。
铬元素有助于提高抗氧化性，而镍则赋予合金良好的高温稳定性。
- 应用领域- 在核工业中的高温反应堆部件、化工行业的高温耐腐蚀设备等方面应用广泛。
2. Inconel 718- 耐温性能- 在650 - 980℃范围内具有较高的强度和良好的抗疲劳性能。
它含有镍（约50 - 55%）、铬（17 - 21%）、铌（4.75 - 5.5%）等多种元素，铌的加入通过形成γ''相沉淀强化，提高合金在高温下的强度。
- 应用领域- 常用于航空发动机高温部件，如涡轮盘、叶片等，也在石油开采的高温高压环境设备中有应用。
三、钴基高温合金（如Haynes 188）1. 耐温性能- Haynes 188钴基高温合金的熔点较高，可在1090℃左右的高温下使用。
它含有约22%的铬、22%的镍、14%的钨等元素。
钨元素提高了合金的高温强度，铬和镍有助于抗氧化和抗腐蚀。
2. 应用领域- 在航空航天领域的高温燃烧室部件、燃气轮机的高温部件等方面有应用。
四、铁素体耐热钢（如1Cr13）1. 耐温性能- 1Cr13铁素体耐热钢能够在500 - 700℃的温度范围内工作。
它的铬含量为11.5 - 13.5%，铬元素使钢在高温下形成抗氧化的保护膜，具有一定的高温强度和抗氧化性。
母材与焊材选用对照表
母材与焊材选用对照表
母材与焊材选用对照表是一个重要的参考资料，用于选择适合的焊接材料以进行有效的焊接。
以下是一个常见的母材与焊材选用对照表：
一、碳钢和低合金钢
母材：碳钢和低合金钢
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E4303（J422）、E4316（J426）、E4315（J427）等
二、不锈钢
母材：奥氏体不锈钢（如304、316）
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E308-16（A102）、E310-15（A307）等
预热要求：根据具体材质和焊接条件，可能需要预热
三、耐热钢和高温合金
母材：Cr-Mo钢、Cr-Ni-Mo钢等
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E309-15（A307）、E310-15（A312）等
预热要求：根据具体材质和焊接条件，可能需要预热
四、异种钢
母材：不同型号或种类的钢
焊材：选择能满足两种母材中耐蚀性、强度和导热性等要求的最接近的焊材
五、有特殊要求的场合
对于有特殊耐蚀性、强度或其他要求的应用场合，应选择符合相应要求的焊材
六、其他材质
对于其他非铁质金属（如铝、铜、钛等），应根据其材质和性能选择适合的焊材。
耐热钢的比热容
耐热钢的比热容一、介绍耐热钢耐热钢是一种高温合金材料，具有优异的高温性能，主要用于制造高温工作环境下的零部件。
它具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性和机械强度，能够承受高温下的重载荷。
耐热钢通常被用于航空发动机、石油化工设备、核反应堆等领域。
二、比热容的定义比热容是指物质单位质量在吸收或释放一定量热量时所需要的温度变化。
它是描述物体对热能响应能力的物理量，通常用J/(kg·K)来表示。
三、耐热钢的比热容耐热钢由于其材料特性，其比热容通常较低。
比如INCOLOY 800HT 这种高温合金材料，其比热容为0.46 J/(g·K)，而普通碳素钢的比热容则为0.46-0.51 J/(g·K)。
四、影响耐热钢比热容的因素1.组成成分：不同成分的合金材料其比热容也会有所不同。
例如，镍基合金的比热容通常较低，而钼基合金的比热容则较高。
2.温度：温度对于耐热钢的比热容也有一定影响。
随着温度的升高，耐热钢的比热容通常会减小。
3.晶体结构：晶体结构也是影响耐热钢比热容的因素之一。
不同晶体结构的材料其比热容也会有所不同。
五、应用了解耐热钢的比热容对于其在高温环境下的应用具有重要意义。
在制造高温工作环境下零部件时，需要考虑到材料在高温下承受重载荷时所产生的能量释放和吸收问题，而这些问题都与材料的比热容密切相关。
六、总结耐热钢是一种非常重要的材料，在高温工作环境下具有优异性能。
了解其比热容对于设计和制造高温零部件具有重要意义。
影响耐热钢比热容的因素包括组成成分、温度和晶体结构等。
在应用中需要考虑到材料对热能的响应能力，以确保其正常工作。
耐高温合金钢研究报告
耐高温合金钢研究报告高温合金钢的研究报告一、背景及理论1、高温合金钢的定义：高温合金钢是指能够在高温作用下维持其物理性能及力学性能的钢种，是盲气与容易熔化金属合金的物理结合物。
2、高温合金钢的特征：具有优良的热强度、抗紫外线灰蚀性、抗热残留应力、抗氧化高温腐蚀性、耐裂纹、均匀性好等特点，还具有耐热变形、良好的耐磨性能、良好的耐疲劳性能并具有良好的耐腐蚀性。
二、主要成分以及组成1、高温合金钢的主要成分：主要成分有碳、铬、锰、钴、钒、硅、锡、铜、钛、硫等，在特定的特殊环境中，以铝、钨、钼、钽等为主，用以调节合金钢的组成。
2、高温合金钢的组成：碳是高温合金钢的主要合金元素，决定着钢的结构及其断裂特性；铬和锰和其他合金元素一起增强钢的强度、耐热性、耐腐蚀性；硅、锡和硫是增强耐热性与耐蚀性的重要元素，还能改善焊接性。
三、研究开发1、材料改性与提升：通过改良材料和合金成分，提高其物理性能及力学性能，从而达到针对不同工况的高温钢的特殊需求。
2、新型设计：通过对高温合金钢结构及构造的研究，将最新的造型手法和设计思想用于高温合金钢的生产，从而满足不同工况下高温合金钢的使用需求。
3、高温处理技术：通过改进高温合金钢的加工工艺及高温处理技术，可以有效的提高其它硬度、耐磨性和抗疲劳性，并可以使用长寿命的使用寿命。
四、可行性研究设计新型材料、新型设计和加工工艺以及高温处理技术，可以使高温合金钢的抗热变形性和耐磨性显著地提高，改进高温耐腐蚀性能，使得高温合金钢的强度大大增强，实现其高温合金钢耐用性极强，并为它提供全面的技术支持。
五、结论与建议在研发高温合金钢方面，应当首先扎实地建立理论基础，充分发挥其特殊组份和成分的作用，在材料改性、构造设计及高温处理领域能够获得满意效果，进而实现高温合金钢的全面升级。
耐热钢热处理
耐热钢热处理
耐热钢是一种高温合金钢，具有高温抗氧化、耐热腐蚀和耐磨损等优良性能。
对于耐热钢的热处理，主要有以下几种方法：
1. 固溶处理：将耐热钢加热至高温状态（一般在1050~1200℃），使其固态溶解，然后进行冷却。
这种处理方式主要是为了消除材料内部的残余应力和晶界组织异常等缺陷，提高材料的塑性、韧性和可加工性。
2. 淬火处理：将固溶处理后的耐热钢快速冷却（如水淬或油淬），使其在短时间内变为马氏体，从而提高材料的硬度和强度。
3. 回火处理：将淬火后的耐热钢加热至一定温度（一般在600~800℃），保温一段时间后冷却，这种处理方式能够降低材料的硬度和强度，提高韧性和耐热性。
以上三种热处理方式可以根据不同的工况和要求进行组合，以达到最优化的热处理效果。
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。
耐高温强度高的材料
耐高温强度高的材料耐高温强度高的材料引言在现代科技的迅速发展中，高温工况下的材料需求日益增多。
高温环境是指工作温度在400摄氏度以上的条件下，这种环境下要求材料具备较高的强度和耐热性能。
本文将介绍一些耐高温强度高的材料以及它们在各个领域的应用。
一、金属材料1.高温合金高温合金是由基体金属和合金元素共同组成的一种合金材料。
它们具有较高的熔点和耐高温性能。
常见的高温合金有镍基合金、钴基合金等。
镍基合金具有良好的热蠕变和抗氧化性能，广泛应用于航空、能源等领域。
钴基合金具有优异的高温强度和耐热疲劳性能，常用于航空发动机部件、涡轮叶片等。
2.钨合金钨合金是一种高温强度高的金属材料。
它具有高熔点、高热导率和良好的耐腐蚀性能，被广泛应用于制作高温工具、电子器件等。
钨合金在航天航空、能源、电子等领域有着重要的应用价值。
3.钛合金钛合金是一类高强度、低密度的金属材料，具有良好的耐高温性能。
它们广泛应用于航空航天、工程机械等领域。
钛合金具有优良的抗氧化性能和高温强度，是一种理想的高温结构材料。
二、陶瓷材料1.氧化物陶瓷氧化物陶瓷是一类耐高温的材料，包括氧化铝、氧化锆等。
它们具有较高的熔点和优异的抗热震性能，被广泛应用于航空、能源、化工等领域。
氧化铝陶瓷常用于制作高温容器、窑炉隔热材料等。
2.碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是一种高温强度高、耐磨性好的材料。
它具有良好的抗氧化性能和高温强度，被广泛应用于机械工程、石油化工等领域。
碳化硅陶瓷在高温环境下可以保持较高的硬度和强度，具有良好的耐磨性和抗腐蚀性能。
三、复合材料1.复合陶瓷材料复合陶瓷材料由陶瓷和金属等材料组成，具有优良的高温强度和耐热性能。
它们广泛应用于航空航天、能源等领域。
复合陶瓷材料的结构可以通过调控不同材料的组合和相互连接方式来获得理想的高温性能。
2.纤维增强复合材料纤维增强复合材料是一类高温强度高的材料，由纤维增强剂和基质材料组成。
它们具有良好的耐高温性能和高强度，广泛应用于航空航天、汽车等领域。
关于钢材的热强性能介绍
关于钢材的热强性能介绍
热强性能的控制高温合金、耐热钢等热强金属材料是现代航天航空发动机以及原子能、石油化工等各方面不可缺少的金属材料。
热强性能是热强金属材料的重要指标。
它包括高温蠕变极限、高温持久极限、高温疲劳极限以及在高温下的屈服极限和强度极限等。
因此要求材料在不同高温和复杂受力条件下具有特殊抵抗塑性变形和断裂的能力(见高温合金塑性加工)。
一般在高温和应力作用下，由于有蠕变现象产生，晶界结构对强度的影响不同于在常温下，其表现行为是：(1)随温度升高，原子或空位以较大的速度进行扩散，使晶界变成薄弱地带；(2)晶粒沿晶界产生粘滞流动，随变形速率的降低，蠕变加速。
因此在高温和一定的变形速率时粗晶材料比细晶材料由于单位体积的晶界面积小，所以容易产生断裂的机遇少，因而有更大的高温强度。
但是粗晶材料的塑性低，抗疲劳能力差，又因晶界少，夹杂较集中，抗氧化和腐蚀能力相对减弱。
总之，根据具体工作条件和合金成分，应使热强金属材料在加工过程中获得适宜的晶粒级别。
热强金属有再结晶温度高、再结晶速度低以及硬化倾向大的特点，些特点决定了轧制时终轧温度应较高(950～1000℃)，否则，再结晶不完善，晶粒大小不均和产生带状，并导致强化相析出，出现明显的多相组织，热强性能将恶化。
另外，轧制时应有大的变形程度，避开小的引起个别晶粒长大的临界变形量以及固溶处理时严禁使用导致部分晶粒开始迅速长大的临界温度。
耐高温合金材料有哪些
耐高温合金材料有哪些
耐高温合金材料是一种能够在高温环境下保持良好性能的材料，通常用于航空航天、航空发动机、石油化工等领域。
它们具有优异的耐热、耐腐蚀和机械性能，能够在极端条件下工作。
下面将介绍一些常见的耐高温合金材料。
第一种常见的耐高温合金材料是镍基合金，它具有良好的耐热性能和抗氧化性能，能够在高温下保持较高的强度和硬度。
镍基合金通常用于航空发动机的涡轮叶片、燃烧室等部件，以及石油化工设备的高温部件。
第二种常见的耐高温合金材料是钴基合金，它具有优异的耐热和耐腐蚀性能，能够在高温、高压下工作。
钴基合金通常用于航空航天领域的高温结构件、燃烧室部件等。
第三种常见的耐高温合金材料是铁基合金，它具有良好的耐热和耐腐蚀性能，能够在高温下保持较高的强度和硬度。
铁基合金通常用于石油化工设备、核电设备等领域的高温部件。
除了上述几种常见的耐高温合金材料外，还有一些新型的耐高温合金材料正在不断研发和应用中，如钛基合金、铝基合金等，它们具有更高的耐热性能和机械性能，能够满足更为严苛的高温工作条件。
总的来说，耐高温合金材料在现代工业中起着至关重要的作用，它们能够保证设备在高温环境下安全稳定地运行，为人类的科学探索和生产活动提供了强大的支撑。
随着科技的不断进步，相信耐高温合金材料将会有更广阔的应用前景，为人类社会的发展做出更大的贡献。
铁基高温合金 镍基高温合金
铁基高温合金镍基高温合金
铁基高温合金和镍基高温合金是两种常见的高温合金，它们在许多高温、高应力和强腐蚀环境下都有广泛的应用。
铁基高温合金，也被称为耐热合金钢，其基体元素为铁。
这种合金可以按照正火要求被分为珠光体、奥氏体、马氏体、铁素体耐热钢等，它们可以在500~700℃的条件下持续工作。
铁基高温合金的优点在于其成本低、抗氧化性良好，并且在适当的环境温度下具有良好的综合性能。
然而，其缺点是在高温和长期应力的影响下，晶界是合金的弱点，抗蠕变性能较差。
镍基高温合金，其基体元素为镍。
这种合金在650~1000℃的高温下具有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力。
镍基高温合金的优点在于其高温性能稳定，抗蠕变性能和抗压抗屈服性能好，因此在高温工作环境下具有更好的适用性。
此外，镍基高温合金还可以通过固溶处理和时效处理来优化其晶粒度和强化相，进一步提高其综合性能。
总结来说，铁基高温合金和镍基高温合金各有其特点和应用领域。
铁基高温合金主要用于燃烧仓库、涡轮盘、机箱和轴等零件，而镍基高温合金则更适用于高温工作环境，如涡轮叶片和燃烧仓库零件等。
在实际应用中，需要根据具体
的工作环境和性能要求来选择合适的高温合金。
高温合金的种类
高温合金的种类高温合金是一种能够在高温环境下保持稳定性能的合金材料。
它们通常包含铬、钼、钨、铂、镍等元素，这些元素可以提高材料的耐热性和耐腐蚀性。
高温合金广泛应用于航空航天、石油化工、电力等领域。
一、镍基高温合金镍基高温合金是最常见的一种高温合金，具有优异的耐热性和耐腐蚀性。
它们通常由镍、钼、钨等元素组成，同时加入少量的铬和铁。
其中，Inconel系列是最为知名的镍基高温合金之一，具有优异的耐磨性和抗氧化性能。
二、钴基高温合金钴基高温合金也称为超级合金，以其出色的机械强度和抗氧化性能而闻名。
它们通常由钴、铬、镍等元素组成，并加入少量的铝和钛。
此外，Haynes系列也是一种广泛应用于航空航天领域的钴基高温合金。
三、铁基高温合金铁基高温合金通常由铁、铬、铝等元素组成，具有优异的耐高温和抗氧化性能。
它们通常应用于电力行业，如汽轮机叶片和燃烧器等部件。
其中，Incoloy系列是一种著名的铁基高温合金。
四、钨基高温合金钨基高温合金以其极高的熔点和优异的耐高温性能而闻名。
它们通常由钨、铜等元素组成，并加入少量的镍和铬。
钨基高温合金广泛应用于航空航天领域和核工业领域。
五、其他高温合金此外，还有许多其他类型的高温合金，如钛基高温合金、铂基高温合金等。
这些材料具有不同的特性和应用领域。
结语：总之，各种类型的高温合金都是在特殊环境下发挥作用的材料。
它们具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械强度，在航空航天、石油化工、电力等领域得到了广泛应用。
不同类型的高温合金具有不同的特点和应用领域，选择合适的高温合金材料对于提高产品性能和延长使用寿命具有重要意义。
热作模具钢的材料
热作模具钢的材料
热作模具钢是一种在高温环境下使用的模具钢材料，具有良好的耐热性、抗热疲劳性和耐磨性。
它通常用于制造高温工作条件下的塑料模具、压铸模具、锻模和热剪模等。
热作模具钢的材料通常包括以下几个方面的内容：
1. 高温合金钢：高温合金钢是一种具有较高耐热性和抗热疲劳性能的模具钢材料。
它通常含有较高比例的合金元素，如钼、钴、镍、铬等，以提高其耐热性和耐磨性。
高温合金钢常用的牌号有H11、H13、H21等。
2. 高速钢：高速钢是一种具有良好耐磨性和高韧性的模具钢材料。
它通常含有较高比例的碳、钼、钴、钨等元素，以提高其硬度和耐磨性。
高速钢常用的牌号有M2、M35、M42等。
3. 耐热钢：耐热钢是一种具有较高耐热性和抗热疲劳性能的模具钢材料。
它通常含有较高比例的铬、钼、钴、镍等元素，以提高其耐热性和耐磨性。
耐热钢常用的牌号有P20、P21、P80等。
4. 不锈钢：不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性和抗氧化性的模具钢材料。
它通常含有较高比例的铬、镍、钼等元素，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
不锈钢常用的牌号有SUS420、SUS440C等。
5. 特殊合金钢：特殊合金钢是一种具有特殊性能和用途的模具钢材料。
它通常含有特殊的合金元素，如钛、锆、钽等，以满足特殊的工作条件和要求。
特殊合金钢常用的牌号有Hastelloy、Inconel等。
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主要用途：坦克、拖拉机、挖掘机的履带板、破碎 机衬板、铁路道岔等。
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.2 金属的热强性
二、耐热钢热强性的影响因素及其提高途径 1、影响耐热钢热强性的因素 A、软化因素
温升，原子结合力下降，扩散系数加大，组 织由亚稳定态向稳态转变。如第二相集聚长大等 B、形变断裂方式变化
低温滑移；高温有滑移、扩散变形、晶界 滑动和迁移 C、断裂失效 金属常温断裂：穿晶断裂（晶内强度大于晶界强度） 金属高温断裂：晶间断裂（原子扩散加速）
失效：常时间高温工作+介质腐蚀，产生组织转变和 性能变化
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第六章 耐§热5钢和特高殊温性合能金钢
§6.1 §钢6的.3 热α稳-F定e基性热和强热钢稳定性钢
组织：细片P＋F，在600℃以下工作的热工动力机械和 石油化工设备。碳0.10%～0.40%；耐热性合金元素Cr、 Mo、W、V、Ti、Nb等强化铁素体并防止碳化物的球化 聚集长大以保证热强性。
原理：长时间稳定难长大，高温弥散态
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.2 金属的热强性
2、提高钢的热强性途径
③晶界强化 减少高温下晶界转动 途径： 减少晶界：控制钢晶粒度（难滑移，塑变抗力提高） 净化晶界：微量元素硼(B)与稀土(RE)元素，高熔点晶核， 长大进入晶内，起净化晶界。
1.铁基高温合金 工作温度800～900℃的零件，使用 状态为固溶或固溶＋时效。常用牌号如GH1131，Cr20％、 Ni28%、W5％、Mo4％左右。
2.镍基高温合金 基本性能类似于铁基高温合金，但 热强性和组织稳定性稍优；但价格昂贵。如GH3030， Cr20％、微量的Ti、Al等元素。1000℃左右
化学成分：高碳(0.9%~1.5%)、高锰(11％~14％)。
ZGMn13。
铸态组织：粗大A＋Fe3C网，脆性大，不直接使用。
固溶处理：（1060~1100℃水冷）后可得到单相A， 此时韧性很高(故又称“水韧处理”)。
加工硬化：(A→M)形成硬(＞500HBW)而耐磨的表面 层(10~20mm)，心部为高韧性的A。
在奥氏体不锈钢的基础上加：W、Mo、V、Ti、Nb、 Al等，强化奥氏体并能形成稳定的特殊碳化物或金属间 化合物。具有比珠光体热强钢和马氏体热强钢更高的热 强性和抗氧化性，此外还有高的塑性、韧性及良好可焊 性、冷塑性成形性。
常用07Cr18Ni11Ti、45Cr14Ni14W2Mo(4,0.40~0.50) 等，用于工作高达800℃的各类紧固件与汽轮机叶片、 发动机气阀，使用状态为固溶处理状态或时效处理状态。
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
一、钢的抗氧化性能及其提高途径 失效：高温下强度不足、表面氧化腐蚀 要求：较好的热稳定性 热稳定性：钢在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀
的能力； 指标：g/m2.单位时间、单位面积上的氧化后质量
增加或减少的数值表示。 在其他条件相同时，减少质量或增加质量的程度
铁路道岔
挖 掘 机 铲 齿
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球磨机衬板
履带
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三、耐磨钢
第六章 耐§热5钢和特高殊温性合能金钢
球磨机 用 于：大型水泥厂，耐火材料厂，冶炼厂，把颗 粒研磨成粉状，以利于提取里边所需的矿物质。
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第六章 耐热§钢5 和特高殊温性合能金钢
三、耐磨钢（高锰钢）
措施：避开脆性区工作，加W、Mo，已发生 脆性采用600-650℃高温回火快冷消除
珠光体热强钢热处理： 正火+比使用温度高100℃下的高温回火
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第六章 耐§热5钢和特高殊温性合能金钢
§6.3 α-Fe基热强钢
二、马氏体热强钢
①低碳高铬型，Cr13型不锈钢加入
汽轮机叶片
Mo、W、V、Ti、Nb等元素而形成，
工程材料A
第六章 耐热钢和高温合金
机电工程学院
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢 §6.2 金属的热强性 §6.3 α-Fe基热强钢 §6.4 γ -Fe基热强钢
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
服役条件：高温下工作（影响化学稳定性、降强度） 性能要求：
1、抗蠕变、抗热松弛和热疲劳性能及抗氧化能力 2、介质中抗腐蚀能力和足够韧性 3、良好加工性能和焊接性 4、合理的组织稳定性
用 途：制造工业加热炉、 热工动力机械（如内燃机）、 石油及化工机械与设备等。
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①低碳12CrMo、15CrMoV，优良的冷热加工性能，主要 用做锅炉管线等，正火后使用。
②中碳35CrMo、35CrMoV，调质后使用，具有优良的高 温综合力学性能，用作耐热的紧固件和汽轮机转子。
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热强钢的成分（牌号）、热处理、用途和机械性能
第六章 耐热钢和高温合金
§6.3 α-Fe基热强钢
牌号有14Cr11MoV（1Cr11MoV）、
15Cr12WMoV（12Cr12WMoV)等,因这
种钢还有优良的消振性，最适宜
制造工作温度在600℃以下的汽
轮叶片，故又称叶片钢。
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.3 α-Fe基热强钢
❖②中碳铬硅钢， 42Cr9Si2(4Cr9Si2,0.35~0.50%C)、 40Cr10Si2Mo(4,0.35~0.45%C)等，既有 良好的高温抗氧化性和热强性，还有较 高的硬度和耐磨性，最适合于制造工作 温度在750℃以下的发动机排气阀，故又 称排气阀钢。
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第六章 耐热钢和高温合金
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第六章 耐热钢和高温合金
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第六章 耐热钢和高温合金
二、耐热钢（常用耐热钢_高温合金）
航空、航天工业的喷气式发动机在800℃以上的高温 下长期承受一定的载荷工作，耐热钢已不能满足抗氧化 性尤其是热强性要求，此时便应采用高温合金，它包括 铁基、镍基、钴基。
晶界空位填补：晶界易扩散，加B、Ti、Zr等填充晶界空位
晶界沉淀强化：晶界析出强化相，塑变滑移和断裂扩展受 阻，热强性提高，如析出Cr23C6
还有：形变强化处理
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.3 α-Fe基热强钢
种类：P型热强钢、M型热强钢
特点：加热或冷却时，α、γ相间互转变，
措施：加Cr、Ti、Nb元素阻碍C化。 3、合金元素的再分布
机理：高温下Me向碳化物扩散集聚，基体Me贫化， 热强性下降。
措施：加强碳化物形成元素Ti、V、Nb等。
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.3 α-Fe基热强钢
失效原因： 4、热脆性
机理：高温长时工作，韧性大幅下降，脆性 断裂，即热脆性，析出新相
②微量稀土(RE)元素如钇(Y)、镧(La)等，能防止高温 晶界的优先氧化，明显改善耐热钢的抗氧化性。
③金属表面渗Cr、Al、Si也有效提高钢抗氧化性。
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
二、热稳定钢（抗氧化钢，不起皮钢） 种类：
F型热稳定钢、A型热稳定钢
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.2 金属的热强性
一、高温下金属材料力学性能特点 热强性：
高温和载荷下抵抗塑性变形能力 包括：高温下瞬时性能和长时性能
瞬时性能：高温拉伸、冲击、硬度
长时性能：蠕变极限、持久强度、应力松弛、 高温疲劳强度、冷热疲劳等
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.3 α-Fe基热强钢 失效原因： 1、珠光体球化和碳化物集聚长大
机理：长时间高温工作，片状碳化物球化，小颗 粒集聚成大颗粒，组织软化，亚稳态向稳定态转变， C原子扩散完成。 2、钢石墨化 机机械理性：能F，e3C脆分断解；Fe和G的过程，石墨即小裂纹，降
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第六章 耐§热5钢和特高殊温性合能金钢
§6.1 §钢6的.2 热金稳属定的性热和强热性稳定性钢
2、提高钢的热强性途径
①基体(固溶)强化元素Cr、Ni、W、Mn、Mo、Nb等，形成单相组 织并提高再结晶温度。
原理：提高原子结合力，降低扩散系数
②第二相沉淀强化元素V、Ti、Nb、Al等，形成细小弥散分布的 稳定碳化物(VC、TiC、NbC)或稳定性更高的金属间化合物(Ni3Ti、 Ni3Nb、Ni3Al)，获得第二相沉淀强化效果并提高组织稳定性。
越小，热稳定性越高。
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第六章 耐热钢和高温合金
。
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
氧化机理：
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第六章 耐热钢和高温合金
§6.1 钢的热稳定性和热稳定性钢
铁氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4（致密）
FeO氧化物：Fe缺位固溶体，Fe离子通
过FeO层易扩散，即易氧化
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§6.4 γ-Fe基热强钢
奥氏体热强钢： 一、固溶强化型 二、碳化物沉淀强化型 三、金属间化合物强化型