耐热钢基础知识总览
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。
[高等教育]第六章 耐热钢
![[高等教育]第六章 耐热钢](https://img.taocdn.com/s3/m/fa931467f7ec4afe04a1df86.png)
6.3 抗氧化钢
2. Cr-Mn-Ni-N系，Cr-Mn-N系
特点：以Mn，N代替Ni，Cr-Mn-N系在950以下有较好的抗 氧化性。
3Cr18Mn12Si2N；
2Cr20Mn9Ni2Si2N。寿命接近3Cr18Ni25Si2
3. 低镍奥氏体抗氧化钢
ZG4Cr22Ni4N和ZG3Cr24Ni7N钢。经济，但易析出脆性的σ 相。
6.1 基本概念
6.1 基本概念
2、强化晶界
在高温下，晶界的强度将不同程度地降低，所以在耐热钢中不是 追求细化晶粒强化，而是“适当地粗化”晶粒以减少薄弱的晶界数量， 从而提高蠕变抗力。与此同时，还可采用合适的合金化措施，进一步 强化晶界。
6.1 基本概念
3、弥散强化
① 时效析出的弥散相
大多是各种类型的碳化物和金属间化合物。
6.1 基本概念
四、提高钢抗氧化性的途径
1、提高钢氧化膜稳定性
6.1 基本概念
2、形成致密、稳定的氧化膜
3、加入少量稀土金属或碱土金属
提高耐热钢和耐热合金的抗氧化能力，特别在1000℃以上，使高 温下晶界优先氧化的现象几乎消失。
6.1 基本概念
五、高温强度
金属零件在高温下长时间承受负荷时，有可能会出现两
1. 性能要求
（1）高的热强性； （2）高的抗氧化性； （3）高的塑性，冲击韧性； （4）良好的可焊性。 燃气轮机的高温零件主要使用铁基、镍基和钴基高温合金， 这些合金具有优异的高温强度、抗氧化性和抗腐蚀性，并有良好 的抗辐照性能和低温性能。
6.2 热强钢
2. 合金化：主要是提高热强性 （1）基体的固溶强化 主要靠W，Mo固溶强化，Cr也有此作用。但合金含量不能太高， 否则大幅度降低材料熔点，加速合金元素扩散，反而降低高温强度。
第六章 耐热钢和耐热合金.ppt
可查
钨、钼、铬在镍基合金中能提高原子间结 合力，减缓扩散，起固溶强化作用。铬的 另一个主要作用是提高镍基合金的抗氧化 性。
钴 溶 于 γ′ 相 ， 形 成 γ′- （ Ni ， Co ） 3 （Al,Ti）相，提高其稳定性，并增加γ′ 相的数量。
钛和铝在时效过程中能析出金属间化合物γ′相 为主要沉淀强化相。铬主要是提高钢的化学稳定 性。钼主要起固溶强化作用。硼可产生晶界强化 并提高持久塑性。
合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强 化,称为固溶强化
通过热处理可对GH132（A-286）钢的 显微组织和性能加以控制。通常在 980~1000℃固溶处理，可获得合适的 晶粒度，并使成分均匀，得到较高的室 温伸长率、成型性和焊接性。时效温度 在700～760℃，可达到最大的沉淀强 化效果。γ′-Ni3（Ti，Al）以极细小的 球状颗粒分布在基体上，与基体保持共 格。
第四节 奥氏体型耐热钢
最常用的钢种是1Crl8Ni9Ti。它和 Cr13一样，既是不锈钢又可作耐热 钢使用。其热化学稳定性和热强性 都比珠光体和马氏体耐热钢强，工 作温度可达750℃～800℃。常用于 制造一些比较重要的零件，如燃气 轮机轮盘和叶片等。
实际上，在650℃或更高温度下工作的 零件，铁素体型耐热钢已经不能使用了， 这是由于体心立方点阵的基体中原子的 扩散很强烈，碳化物聚集长大的速度非 常快，因而钢迅速软化。奥氏体耐热钢 （如 1Cr18Ni9Ti）在650℃时高温强 度也很低。
与常规法生产相比，粉末合金可节省大量机加 工切削量，成材率高，节约费用。粉末高温合 金已用于先进型号发动机上的涡轮盘、压气机 盘等重要零件上。
耐热钢-3
4．耐热钢与高温合金4．1 绪论在航空、电力、冶金、化工、石油等许多行业中，很多机械或零、部件需要在高温下使用，要求钢在高温下具有抗蠕变能力、抗氧化能力、抗腐蚀性气体能力、足够的强度与韧性以及良好的加工、焊接性。
耐热钢是针对这种需求的一类钢种。
对于耐热钢来说，最重要的性能是高温下的抗氧化性和热强性。
4．1．1 抗氧化性大多数金属能与氧反应形成氧化物，氧化物的形成速度随温度升高而明显增加，因此高温下金属的氧化速度很快。
若形成的氧化物是挥发性氧化物，则金属就不断损失。
但大多数金属氧化物不容易挥发，使金属表面覆盖一层氧化膜，这层氧化膜会阻碍金属与氧的进一步反应，使氧化反应速度逐渐降低。
氧化膜对金属的保护性由下述因素决定：①氧化膜的性质氧化膜形成后，继续氧化要求氧扩散到膜/金属界面，或金属扩散到膜/气界面，反应才能继续，金属或氧在膜中的扩散一般均通过空位扩散机制进行，因此氧化物中空位缺陷越多，扩散越快，氧化速度就越快。
Al2O3和Cr2O3中的金属/氧比例接近化学计量比，氧化物中的空位很少，因此金属离子或氧离子在膜中的扩散比较困难。
一旦金属表面形成一层完整的Al2O3或Cr2O3膜以后，氧化反应速度就会明显放慢，因而膜的保护性好。
FeO、NiO的实际化学式可写为Fe0.95O或Ni0.999O，即氧化物中存在明显的金属空位，金属离子或氧很容易借助这些空位向外或向内扩散，使得氧化反应能够保持一定的速度，因此膜的保护性差。
②氧化膜的致密性与膜中的应力a）氧化膜的致密性由氧化膜体积与被氧化的金属体积之比值来决定，可以用Pilling-Bedworth比（PBR）来表示形成氧化物以后造成的体积变化：PBR＝氧化物中每个金属离子体积/金属中每个金属原子体积PBR>1，即金属转变为氧化物后体积增大，膜中产生压应力；PBR <1，即金属转变为氧化物后体积减小，膜中产生张应力，不能形成连续膜；PBR在1~2之间最好，这时的压应力有利于膜的致密性。
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
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典型钢种有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV， 12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。
第六章 耐热钢
三、抗氧化钢
铁素体抗氧化钢 （1）特点：是在铁素体不锈钢的基础上发展起来的。因 ）特点：是在铁素体不锈钢的基础上发展起来的。 无相变，有晶粒长大倾向，韧性低，但抗氧化性强， 无相变，有晶粒长大倾向，韧性低，但抗氧化性强， 还可以在含S的气氛中使用 因不含镍）。 的气氛中使用（ 还可以在含 的气氛中使用（因不含镍）。 （2）分类（按使用温度分） ）分类（按使用温度分） Cr13型：800-850℃，Cr13Si3、Cr13SiAl等 型 ℃ 、 等 Cr18型：1000℃左右，Cr18Si2、Cr17Al4Si等 型 ℃左右， 、 等 Cr25型：1050-1100℃，Cr24Al2Si、Cr25Si2等 型 ℃ 、 等
18
二、碳化物沉淀强化型
1.成分：较高Cr、Ni，以形成 ；W、Mo、V、 成分：较高 、 ，以形成A； 、 成分 、 、 W、Nb和较高的 ，以形成强化相 。 和较高的C，以形成强化相K。 、 和较高的 2.热处理：固溶 时效 热处理： 热处理 固溶+时效 3.典型钢号 典型钢号 GH36（4Cr13Ni8Mn8MoVNb） （ ） 1140℃×1.5-2小时，水冷，670℃×12小时， ℃ 小时 水冷， ℃ 14小时第一次时效，770-800℃×10-12小 小时第一次时效， 小时第一次时效 ℃ 小 时第二次时效 应用：温度低于650℃的涡轮盘、紧固件 应用：温度低于 ℃的涡轮盘、
Cr：提高抗氧化性；提高基体电极电位；提高钢的热 ：提高抗氧化性；提高基体电极电位； 强性。抗氧化钢的主要元素。 强性。抗氧化钢的主要元素。 Al、Si：显著提高抗氧化性；严重恶化工艺性；使钢 、 ：显著提高抗氧化性；严重恶化工艺性； 变脆。很少单独使用。 变脆。很少单独使用。 Ni、Mn：对抗氧化性影响小，Mn 略降低抗氧化性。 、 ：对抗氧化性影响小， 略降低抗氧化性。 A稳定元素，获得 ；不宜用于含 气氛中，形成 稳定元素， 气氛中， 稳定元素 获得A；不宜用于含S气氛中 形成Ni3S 共晶温度很低（ 沿晶分布。 共晶温度很低（645℃），沿晶分布。 ℃），沿晶分布 N、C：溶于固溶体，对氧化性影响不大。形成化合物， 、 ：溶于固溶体，对氧化性影响不大。形成化合物， 降低抗氧化性，破坏氧化膜的连续性。 一般控制在 降低抗氧化性，破坏氧化膜的连续性。C一般控制在 0.1-0.2%。 。 Mo、V：形成低熔点产物 、 ：形成低熔点产物MoO3（795℃）、 （ ℃）、V2O5 易挥发， （658℃），易挥发，降低钢的抗氧化性。 ℃），易挥发 降低钢的抗氧化性。 RE：使膜与基体结合力增强，提高抗氧化性。 ：使膜与基体结合力增强，提高抗氧化性。
第6章 耐热钢
（三）工业炉用耐热钢
Fe-Al-Mn炉用耐热钢 Fe-Al-Mn炉用耐热钢 γ+少量 少量α 工作温度900 γ+少量α，工作温度900 ℃ 左右 Cr-Mn-C-N炉用耐热钢 （ γ组织 ） Cr-MnCr19Mn12Si2N， Cr19Mn12Si2N， Cr20Mn9Ni2Si2N 可用于850 1000℃的工业炉用耐热件 850可用于850-1000℃的工业炉用耐热件 高Cr-Ni奥氏体炉用耐热钢 Cr-Ni奥氏体炉用耐热钢 1000-1200℃长期工作 1000-1200℃长期工作 ，3Cr18Ni25Si2
最基本的要求： 最基本的要求：
高的高温强度、高温疲劳强度（及塑性） 热强钢 高的高温强度、高温疲劳强度（及塑性）—热强钢 高的高温化学稳定性（特别是抗氧化性能） 热稳定钢 高的高温化学稳定性（特别是抗氧化性能）—热稳定钢 良好的工艺性能及物理性能。 良好的工艺性能及物理性能。
耐热钢的高温性能指标 1. 蠕变及蠕变强度
加入合金元素，形成稳定而致密氧化膜。 加入合金元素，形成稳定而致密氧化膜。
2. 合金元素对钢的氧化速度的影响
氧化膜的结构要求：稳定、致密、与基体结合紧密。 氧化膜的结构要求：稳定、致密、与基体结合紧密。 加入Cr, Al等 Cr、Al可单独加入 可单独加入， 加入Cr, Si, Al等， Cr、Al可单独加入，Si 只能作辅加元 增加钢的脆性) 素 (增加钢的脆性)。 可以提高FeO出现的温度，改善钢的高温化学稳定性; 可以提高FeO出现的温度，改善钢的高温化学稳定性; FeO出现的温度 FeOFeOCr2O3或Al2O3或SiO2；FeO-Cr2O3或FeO-Al2O3等尖晶 石氧化物膜； 氧化膜。 石氧化物膜；Fe2SiO4氧化膜。
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。
ppt耐热钢讲解学习
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22
26
N0.35
固溶
560
～
1100～
0.50 1200快
冷
时效730
～780空
冷
N0.15
固溶
430
～
1050～
0.30 1150快
冷
时效750
～800空
冷
固溶
205
1030～
1150快
冷
固溶
205
1030～
1180快
冷
885 ≥302 以经受高温 强度为主的 汽油及柴油 机用排气阀
820 ≤269 以抗氧化为 主的汽油及 柴油机用排 气阀
～
40
～
22
0.58
10.0
4.50
奥 2Cr21Ni12 0.15
N
～
氏
0.28
0.75 1.0～ ≤0.0 ≤0.030 10.50 20～
～
1.6
35
～
22
1.25
12.50
体
2Cr23Ni13 ≤0.20 ≤1.00 ≤2.0 ≤0.0 ≤0.030 12～ 22～
型
35
15
24
2Cr25Ni20 ≤0.25 ≤1.50 ≤2.0 ≤0.0 ≤0.030 19～ 24～
× 920～
7 热性及抗腐
w 1150 (C)- 快冷
蚀性。作加 热炉管、燃
0.02) ～
烧室筒体、 退火炉罩
0.08
Ti 固溶 205 520 ≤18 作在400～
5× 920～
7 900℃腐蚀
w 1150
条件下使用
(C) 快冷
第五章 耐热钢
3Fe 4H 2O Fe3O4 4H 2
• 耐热钢
（a）
（b）
图5-11 20钢水冷壁管氢脆爆管的宏观及微观组织
(二)烟气腐蚀
•
• 耐热钢
燃烧含硫高的燃料时，在烟气中生成较多的，当烟气在锅炉的尾部受热面(省煤器、 空气预热器)冷却到一定温度(通常称“露点”)时，烟气中的水蒸气开始凝结并与 SO2结合成硫酸溶液，将使受热面管子受到严重的腐蚀损坏。烟气腐蚀又称为“硫 腐蚀”。
1 10 % V h
•蠕变极限就相应写成 110 或
-5 -4
4
1 105 % V h
t 110 。有时也以 10
-5
或
t蠕变极限，单位是MPa。
• 另一种方法是以一定的工作温度下，规定的工作时间内，钢材发生一定的 总变形量时的应力值来表示。热力设备零部件用钢中规定工作时间为h(约 t 12a)，总变形量1％蠕变极限就写成 。有时也以 表示在 t 110－5 1 105 温度t时的蠕变极限。
(一)蒸汽腐蚀
锅炉受热面管子，特别是锅炉的过热器管易产生“蒸汽腐蚀”，其化学反应如下： 产生蒸汽腐蚀后所生成的氢汽，如果不能较快地被汽流带走．还将与钢材作用，便钢 材表面脱碳并使钢材变脆．所以有时也把蒸汽腐蚀叫做“氢腐蚀”或“氢脆”。 蒸汽腐蚀实质上是个氧化过程，一日生成了的氧化铁之后，这种氧化物没有金属的特 性，很容易脱落，俗称“铁锈”。 严重的氢脆将会引起锅炉管壁的爆破，左图即为20号钢水冷壁管因氢脆爆管的实物照 片。对破口附近内壁表面检查时，发现有许多裂纹。对破口附近的组织进行分析时， 可以看出这些裂纹均是沿晶产生并扩展的，在氢脆裂纹所经过的珠光体边缘，可见到 有脱碳现象存在，如右图所示。
耐热钢基础知识总览
耐热钢相关基础知识总览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。
电站用耐热钢基本知识
一、耐热钢的定义耐热钢是指在高温下工作的钢材。
一般指在高于450℃下工作，具有一定的热强性、热稳定性和组织稳定性的钢材。
珠光体/马氏体/铁素体/奥氏体/沉淀硬化耐热钢1．热强性：是指钢在高温下具有足够的强度而不致因外力的作用产生大量变形或断裂的性能，常用持久强度和蠕变极限来衡量。
（金属材料的失效形式无外乎变形和断裂）2．热稳定性：是指钢在高温下工作而不致因介质的浸蚀而破坏的性能，常用钢的抗氧化性和耐腐蚀性来衡量。
固溶强化。
沉淀强化。
晶界强化。
形变强化。
通过固溶强化。
使金属中融入异类原子，溶质原子在金属晶体中的不均匀分布。
造成各种形式的晶格畸变，实施钉扎在位错上。
加工硬化。
增加晶体中多少位错密度。
细化晶粒。
减小亚晶的尺寸，增加晶粒界的内界面数目。
增大第二相粒子的弥散度。
在晶体结构点阵中嵌入与宿主材料不同的颗粒。
1．低、中、高碳钢以及低、中、高合金钢是如何定义的？低碳钢：c%≤0.25%中碳钢：c%在0.25%～0.60%范围内高碳钢：c%≥0.60%2．如何根据碳含量划分“超低碳”和“极低碳”？在牌号中如何表示？超低碳：含碳量小于等于0.030%，以“03”表示极低碳：含碳量小于等于0.010%，以“01”表示3．试述下列耐热钢牌号的含义：2Cr13 11Cr17 0Cr18Ni10Ti 03Cr19Ni10 01Cr19Ni11 15CrMoG2Cr13：平均含碳量为0.2%，平均含铬量为13%的耐热钢11Cr17：平均含碳量为1.1%，平均含铬量为17%的耐热钢0Cr18Ni10Ti：含碳量低于0.1%但大于0.03%，平均含铬量为18%、含镍量为10%且含钛的耐热不锈钢03Cr19Ni10：含碳量低于0.03%，平均含铬量为19%、含镍量为10%的超低碳耐热不锈钢01Cr19Ni11：含碳量低于0.01%，平均含铬量为19%、含镍量为11%的极低碳耐热不锈钢15CrMog：平均含碳量为0.15%且含铬和钼的锅炉用钢ZG1Cr18Ni9Ti：平均含碳量为0.1%，平均含铬量为18%、含镍量为9%且含钛的耐热铸钢4．试述P91/T91、P92/T92、102、TP347H、WB36的另一种牌号表示方法？P91/T91：10Cr9Mo1VNb P92/T92:9Cr0.5Mo2WVNb 102:12Cr2MoWVTiBTP347H:07Cr18Ni11Nb WB36:15NiCuMoNb51。
耐热钢
第一节
耐热钢和耐热合金
耐热钢的工作条件及性能
第二节
第三节 第四节
合金元素对耐热钢性能的影响
耐热钢钢种 耐热合金
在高温下具有高的热化学稳定性和
热强性的特殊钢称之为耐热钢。
广泛用于制造工业加热炉、热工动 力机械（如内燃机）、石油及化工机
械与设备等高温条件工作的零件。
第一节
耐热钢的工作条件及性能
高温抗氧化性
金属的抗氧化性通常不是说其不氧化，而是其在高
温下表面迅速氧化形成一层致密的氧化膜，隔离了高温 氧化环境与钢基体的直接作用，使钢不再被氧化。一般
碳钢在高温下表面生成疏松多孔的氧化亚铁（FeO），
易剥落，且环境中氧原子能不断地通过FeO扩散至钢基
体，使钢连续不断地被氧化。
通过合金化方法，如向钢中加入Cr、Si、Al和Ni等元素 后，钢在高温氧化环境下表面就容易生成高熔点致密的且 与基体结合牢固的 Cr2O3、 SiO2、 Al2O3 等氧化膜，或与铁
生0.2%残余变形量的最大应力。
② 持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的抗力；
以 500 表示在500℃下经10000h发生断裂的应力值。
10000
③持久寿命：表示材料在规定温度和规定应力作用下拉
断的时间。
第二节
合金元素对耐热钢性能的影响
合金元素对抗氧化性的影响
① 常用Cr、Al、Si抗氧化性元素在钢表面生成致密稳
析出相强化和晶界强化的方法，以阻碍原子扩散及位错 的运动。 由于材料在高温下，其晶界强度低于晶内强度，晶 界成为薄弱环节。可通过加入钼锆钒硼等晶界吸附元素， 降低晶界表面能，稳定和强化晶界。
耐热钢的高温强度指标
耐热钢
Chapter 6 耐热钢和耐热合金1.耐热钢和耐热合金是指在高温（（0.3~0.5）T 熔点）下工作并具有一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的金属材料。
2.分类：⑴耐热钢按合金元素多少通常可以分为两类：①在低合金结构钢基础上发展起来的低合金铁素体-珠光体型热强钢；②在不锈钢基础上发展起来的高合金专用耐热钢。
⑵专用耐热钢按对使用性能的要求可以分为热强钢和热稳定钢。
⑶耐热合金按基体元素分类:铁基耐热合金；镍基耐热合金;钴基耐热合金。
⑷按制备工艺分类：变形耐热合金，铸造耐热合金和粉末冶金耐热合金。
⑸按强化方式分类：固溶强化型、时效沉淀强化型。
6.1耐热钢和合金的工作条件及性能（了解）一、耐热钢和合金的工作条件及性能要求⑴工作条件：在高温下承受各种载荷⑵性能要求：良好的高温强度及塑性；有足够高的化学稳定性。
二、高温强度指标⑴蠕变强度⑵持久强度⑶持久寿命三、合金元素对化学稳定性的影响⑴Cr、Al、Si改善钢的高温化学稳定性。
（①提高FeO出现的温度②致密的Cr2O3或Al2O3保护膜）⑵稀土金属或碱土金属提高钢的抗氧化能力⑶※W或Mo降低钢和合金的抗氧化能力，降低化学稳定性。
⑷H降低化学稳定性。
四、抗氧化和气体腐蚀能力级别：完全抗氧化；抗氧化；次抗氧化；弱抗氧化;不抗氧化。
五作业：1、高温强度指标有哪些？2、合金元素对钢的化学稳定性有哪些影响？6.2 铁素体型耐热钢1.耐热钢按显微组织可分为奥氏体型和铁素体型两大类。
2.铁素体型耐热钢：铁素体-珠光体耐热钢、马氏体耐热钢和铁素体耐热钢。
一、铁素体-珠光体耐热钢1. 典型钢种及应用12Cr1MoV（※※分析各合金元素的作用）、12Cr2.25Mo1、15CrMo和12Cr2MoWSiVTiB等。
2．成分特点及合金元素作用⑴低碳，一般为0.08%~0.20%：①使钢基体组织保持有大量的铁素体，利用铁素体的高熔点和组织稳定性的特点获得良好的耐热性；②而且使钢中碳化物数量相对较少，钢中的珠光体不易发生球化。
第六章耐热钢
第六章耐热钢第6章耐热钢6.1 基本概念6.2 热强钢6.3 抗氧化钢⼀、耐热钢的⽤途1. 蒸汽锅炉、蒸汽涡轮或燃⽓涡轮；2. 喷⽓发动机、内燃机；3. 加热炉构件。
它们都在⾼温下⼯作，并承受各种载荷，如拉伸、弯曲、扭转、疲劳等，有的零件还承受冲击载荷。
除此之外，钢件在⼯作时还与⾼温蒸汽、空⽓或燃⽓相接触，表⾯要发⽣⾼温氧化或燃⽓腐蚀。
⼆、对耐热钢的性能要求1. ⾼温抗氧化性（耐热不起⽪性）由于⾼温要引起表⾯的剧烈氧化、腐蚀。
2. ⾼温强度在⾼温下具有⾜够的强度、疲劳强度和相应的塑性，不发⽣⼤量的变形或断裂。
3. ⾼温组织稳定性及强化机制在⾼温下的有效性由于在⾼温下⼯作，钢和合⾦将发⽣原⼦扩散过程，并引起组织的不断变化。
4. 在⾼温温度场中要有⼤的热传导性，⼩的热膨胀性。
5. 良好的⼯艺性能如铸造、热加⼯、焊接、冲压等性能三、⾦属的抗氧化性1. 铁的氧化过程和保护膜O3、Fe3O4三种。
铁氧化物类型有FeO、Fe2FeO：结构疏松，Fe离⼦容易通过FeO膜向外扩散，O离⼦由表向⾥扩散。
冷却分解→应⼒，结合⼒弱，易剥落；Fe2O3、Fe3O4：结构致密，和基体结合好。
6.1 基本概念2. ⾦属的氧化规律取决于化学反应的速度和原⼦扩散的速度。
（1）直线关系氧化膜不完整、不连续时，如氧化物体积较⼩的Mg、Na、Ca等。
y=Kt+A 氧化速度为⼀恒定值y——氧化膜厚度；t——时间；K、A——常数（2）抛物线关系氧化膜覆盖⾦属表⾯，膜层中可进⾏离⼦的扩散，如Fe、Co、Ni、Cu、Mn等形成的氧化膜。
y2=Kt+A（3）对数规律氧化膜不仅覆盖⾦属表⾯，⽽且膜层中离⼦扩散较困难，如Cr、Al、Si等元素形成的氧化膜。
y=lnKt四、提⾼钢抗氧化性的途径1、提⾼钢氧化膜稳定性2、形成致密、稳定的氧化膜3、加⼊少量稀⼟⾦属或碱⼟⾦属提⾼耐热钢和耐热合⾦的抗氧化能⼒，特别在1000℃以上，使⾼温下晶界优先氧化的现象⼏乎消失。
耐热钢
第四章合金钢第4节特殊性能钢第3讲耐热钢耐热钢是指在高温下具有高热稳定性和热强性的特殊钢和合金应用领域高温下工作的加热炉、高压锅炉、汽轮机、内燃机、航空发动机、热交换器等零部件耐热钢性能要求高的热稳定性，能防止工件表面剧烈氧化高的热强性，抵抗工件在高温下的蠕变和断裂 高温下良好的组织稳定性，确保强化机制有效性 高温下，热传导性好和热膨胀性小在不锈钢的基础上，加入提高强度、形成致密氧化膜的元素耐热钢成分特点提高金属高温强度的途径通过强化金属基体提高原子间的结合力固溶强化是提高蠕变抗力的有效途径耐热钢中加入V、Ti、Nb、Al元素，在金属中形成TiC、VC等特殊碳化物形成Ni3Ti、Ni3Al等金属间化合物，提高金属的高温强度 提高金属的再结晶温度提高再结晶温度的元素Cr、Ni、W、Mo是耐热钢的主要成分常用耐热钢•马氏体型耐热钢•铁素体型耐热钢•奥氏体型耐热钢•沉淀硬化型耐热钢马氏体型耐热钢淬透性好空冷获得马氏体低碳高铬钢按照成分分类中碳铬硅钢代表牌号：14Cr11MoV 、15Cr12WMoV 马氏体型耐热钢(1) 低碳高铬钢典型应用：在500℃以下具有良好的蠕变抗力和优良的消震性最宜于制造汽轮机叶片又称叶片钢代表牌号：42Cr9Si2、40Cr10Si2Mo热处理：淬火+ 高温回火组织：具有马氏体形态的回火索氏体马氏体型耐热钢(2) 中碳铬硅钢典型应用：用于制造使用温度低于750℃的发动机排气阀又称气阀钢铁素体型耐热钢性能特点:抗氧化性强，但高温强度低，焊接性差，脆性大应用领域:受力不大的加热炉部件/构件铁素体型耐热钢典型牌号:06Cr13Al 022Cr11NbTi热处理特点：正火处理(700~800℃加热空冷)组织：铁素体奥氏体型耐热钢性能特点•高的热强性和抗氧化性•高的塑性和冲击韧性•良好的焊接性和冷成形性应用领域工作温度在600℃~850℃间的高压锅炉过热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀等热处理特点：固溶处理(加热1000~1150℃ 水冷或油冷)组织：奥氏体典型牌号07Cr19Ni11Ti 、12Cr18Ni9Si3、45Cr14Ni14W2Mo奥氏体型耐热钢成分特点在奥氏体不锈钢的基础上加入W 、Mo 、V 、Ti 、Nb 、Al 等元素，以强化奥氏体，形成稳定碳化物和金属间化合物，提高钢的高温强度沉淀硬化型耐热钢化学成分、热处理和沉淀硬化不锈钢基本相同典型牌号：05Cr17Ni4Cu4Nb07Cr17Ni7Al应用：高温燃气轮机中的叶片、轴高温下工作的弹簧、膜片、波纹管。
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耐热钢相关基础知识总览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。
在21-4N钢基础上添加硫改善切削性能形成了21-4NS。
添加铌、钼、钨和钒，提高了高温强度、疲劳强度和耐磨性，开发了21-4WNbN，X60CrMnMoVNbN2110钢。
4）铁素体型耐热钢在室温和使用温度条件下这类钢的组织为铁素体。
这类钢铬含量高于12%，不含镍，只含有少量的硅、钛、钼、铍等元素。
5）奥氏体型耐热钢该种钢的代表：18Cr-8Ni、25Cr-20Ni及Cr-Mn-N、Fe-Mn-Al等钢。
这类钢在高温下具有较高的热强性，及优异的抗氧化性。
一般制作用于600℃以上承受较高应力的部件，其抗氧化性温度可达850～1250℃。
这类钢基本上是和不锈钢同时发展起来的，有些钢同时就是优异的奥氏体型不锈钢。
我国在奥氏体型钢方面，除仿制和生产了大量国外耐热钢牌号外，多年来还开发了Cr-Mn-N、Cr-Mn-Ni-N、Cr-Ni-N及Fe-Al-Mn和Cr-Mn-Al-Si系耐热钢。
Cr18Mn12Si2N、Cr20Mn9Ni2Si2N及3Cr24Ni7SiNRe列入国家标准推广应用。
铸造耐热钢在耐热钢领域中占有相当大的比重。
20世纪70～80年代以来，由于石油化学工业的飞速发展，在大型合成氨及乙烯装置中采用了大量的高合金耐热铸钢，其使用温度可达1150℃，开发了一系列Fe-Cr-Ni基耐热钢及耐热合金。
如4Cr25Ni35Co15W、4Cr25Ni35WNb、5Cr28Ni48W5等。
一些发达国家早在20世纪30年代就制定了耐热铸钢标准。
1987年，我国建立了第一个耐热铸钢国家标准。
6）沉淀硬化型耐热钢沉淀硬化型耐热钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化耐热钢（如0Cr17Ni4Cu4Nb）、（半奥氏体-马氏体过滤型）沉淀硬化耐热钢（如0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al）和奥氏体沉淀硬化耐热钢（如0Cr15Ni25Ti2MoVB）等。
2、耐热钢的分类2.1按合金元素含量分类a）低碳钢：在此类钢中部含或很少含有其他合金元素，其碳含量一般不超过0.2%。
b）低合金耐热钢：在此类钢中都含有一种或几种合金元素，但含量不高，一般钢中所含合金元素的总量不超过5%，碳含量不超过0.2%.c）高合金耐热钢：在此类钢中合金元素多，合金元素含量一般在10%以上，甚至高达30%以上。
2.2按钢的特性分类a）抗氧化钢（或称耐热不起皮钢）：此类钢在高温下（一般在550～1200℃）具有较好的抗氧化性能及抗高温腐蚀性能，并有一定的高温强度。
用于制造各类加热炉用零件和热交换器，制造热汽轮机的燃烧市、锅炉吊瓜、加热炉炉底板和辊道以及炉管等。
抗氧化性能是主要指标，部件本身不承受很大压力。
b）热强钢：在高温（通常在450～900℃）既能承受相当的附加应力又要具有优异的抗氧化、抗高温气体腐蚀能力，通常还要求承受周期性的可变赢利。
通常用作汽轮机、燃气轮机的转子和叶片，锅炉的过热器、高温下工作的螺栓和弹簧、内燃机的进排气阀、石油加氢反应器等。
2.3按钢的主要用途分类工业炉用耐热钢：除反应堆、电站锅炉、石化工业炉外，在冶金、机械、建材、轻工等工业中，广泛用作热交换器、加热炉管、反映罐等多种炉窑中的各种耐热部件，除采用板、管、棒等耐热钢变形材外，并采用大量的耐热钢铸件。
冶金厂的各种退火炉罩，可控气氛连续加热炉的马弗罐、辐射管、装料框架、链带等，多采用310（0Cr25Ni20）或3Cr24Ni7SiNRe、2Cr25Ni13钢等。
冶金厂连续式加热炉和热处理炉中大量的炉底辊和辐射管亦采用高合金耐热钢离心铸管，常用的牌号有0Cr18Ni9、00Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni12Mo2、3Cr24Ni7SiNRe、0Cr23Ni13、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2、00Cr10Ni20Mo6Cu6、4Cr25Ni35NbW、70CrMoVBRe、4Cr28Ni48W5Si2、3Cr26Ni4MnMoRe等。
在水泥工业中，湿法水泥窑预热带中的耐热钢链条，大型水泥窑蓖冷机用的篦子板，冷却机用的物料斗等，均使用了大量的耐热钢件，如3Cr24Ni7SiNRe、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2等。
3、耐热钢的牌号表示方法中国耐热钢的牌号表示方法根据我国钢铁产品表示方法国家标准（GB/T221—2000）规定，产品牌号的命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方式表示。
汉语拼音字母用于表示产品名称、用途、特性和工艺方法。
耐热钢与不锈钢的牌号表示方法相同，一般采用规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示。
通常在牌号的第一位用一位阿拉伯数字表示平均含碳量（以千分之几计）；当平均含碳量不小于1.00%时，采用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限不大于0.03%时（超低碳或极低碳）以两位阿拉伯数字表示（以万分之几计）。
当含碳量上限小于0.1%时以“0”表示含碳量；当含碳量上限不大于0.03%且大于0.01%时（超低碳），以“00”表示含碳量；当含碳量上限不大于0.01%时（极低碳），以“01”表示含碳量。
合金元素平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素符号，一般不标明含量；合金元素平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%…22.50%～23.49%…时,相应地写成2、3…23…。
专门用途、工艺方法或易切削的耐热钢，在牌号前面冠以专用钢、专用工艺方法或易切削钢的符号。
例如：2Cr13：表示平均含碳量为0.2%的平均含铬量为13%的铬耐热钢；0Cr18Ni10Ti：表示含碳量低于0.1%但大于0.03%的平均含铬18%、含镍10%且含钛的低碳铬镍耐热钢；00Cr19Ni10：表示含碳量低于0.03%的平均含铬19%、含镍10%的超低碳铬镍钢；01Cr19Ni11：表示含碳量低于0.01%的平均含铬19%、含镍11%的极低碳铬镍钢；11Cr17：表示平均含碳量1.10%的平均含铬量为17%的高碳铬钢；4Cr10Si2Mo：表示平均含碳量为0.40%的平均含铬量为10%、平均含硅量为2%且含钼的铬硅钼钢。
珠光体型耐热钢的钢号表示方法，与合金结构钢相同，即前两位用阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计），后边为元素符号和表示合金元素平均含量的百分数。
耐热铸钢与一般耐热钢的牌号表示方法基本相同，只是在牌号前冠以“ZG”字母（“Z”、“G”分别为“铸”、“钢”汉语拼音的首位字母），以区别于各类变形钢。
例如：ZG1Cr18Ni9Ti是和1Cr18Ni9Ti成分相近的耐热铸钢。
4、耐热钢的基本性能4.1主要合金元素在耐热钢中的作用耐热钢中常见的合金元素有铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、硅（Si）、铝（Al）、钛（Ti）、铌（Nb）、硼（B）、钴（Co）、锰（Mn）、碳（C）、氮（N）、稀土（Re）、铜（Cu）、铁（Fe）等。
磷和硫一般为有害的杂质元素。
铬、铝、硅和稀土元素能提高耐热钢的抗氧化性能。
铬、钼、钨、钒、钛、铌、钴、硼、稀土等能提高或改善耐热钢的热强性。
铁为耐热钢的基本元素。
镍和锰的作用主要是获得奥氏体组织。
下面分别介绍一下主要合金元素在耐热钢中的作用。
4.1.1铬是耐热钢中抗高温氧化和抗高温腐蚀的主要元素，并能提高耐热钢的热强性。
耐热钢的抗高温腐蚀性能与其含铬量有一定的关系。
因此常用的耐热钢的铬含量应不低于12%。
4.1.2镍是耐热钢中的重要合金元素之一。
为了使钢在室温下获得纯奥氏体组织，其中镍含量不低于25%。
但当钢中含有其他合金元素时，为获得纯奥氏体组织，镍含量可适当减少。
例如，当钢中含碳量0.1%含碳量为18%时，为了获得钢的纯奥氏体组织，含镍量为8%即可，这就是典型的18-8型奥氏体耐热不锈钢。
当钢中含有其他铁苏体形成元素时，为获得纯奥氏体组织，含镍量就要增加，如不增加镍含量，或降低镍含量，就会出现双向组织，或出现不稳定的奥氏体组织，冷加工时可能产生相变（奥氏体组织转变为马氏体组织）。
4.1.3钼为难熔金属，熔点高（2625℃）。
对提高耐热钢的热强性有较好的作用。
4.1.4钨为难熔金属，熔点高（3380℃）。
加钨可提高固溶体的热强性。
4.1.5钒为难溶金属，熔点高（1910℃）钒是提高铁素体型耐热钢的热强性的有效元素，钒也在奥氏体型耐热钢中获得应用，但凡含量一般在0.3%～0.5%之间。
4.1.6硅是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素，同时，在钢中加入硅也能改善它在室温条件下工作的性能。
耐热钢中的硅含量一般不超过2%。
4.1.7铝是耐热钢中抗氧化的重要合金元素，，耐热钢中的铝含量一般不超过6%。