耐热钢的优质性能
耐热钢的成分
耐热钢的成分
耐热钢是一种加工性能优良、耐热性能良好的热处理钢，具有很高的抗腐蚀性。
它通常有铬、钛、锰、铝等多种元素组成，其中含铬量不低于10％，耐热温度高于800℃，有时可以达到1000℃或以上。
一般而言，耐热钢的成分如下：
1、含铬量在10-30％，含量越高，耐热性能越好。
2、含钛量在2-15％，钛具有高强度、耐腐蚀性好的特点。
3、含锰量在2-8％，可以提高耐热钢的热强度。
4、含铝量在2.5-4.5％，铝可以提高耐热钢的耐蚀性。
5、含硅量在0.3-2％，硅可以改善耐热钢的冶炼性。
6、含氮量在0.15-0.3％，氮可以提高耐热钢的抗氧化性。
7、含钴量在0.5-2％，钴能提高耐热钢的耐热性和抗氧化性。
8、其他含量可以按需求不同来调整，如含锆、钼等，以改善耐热钢的性能。
- 1 -。
zg40cr25ni20管板 炉管耐热钢标准sh3087-1997
ZG40Cr25Ni20是一种耐热钢材质，符合SH/T3087-1997标准的要求。
这种材质主要用于制造石油化工管式炉的耐热钢管板，具有良好的高温强度和抗氧化性能。
以下是关于这一材质和标准的详细信息：
1. 化学成分与机械性能：根据SH/T3087-1997标准，ZG40Cr25Ni20耐热钢铸件的化学成分和机械性能应满足规定的技术条件。
2. 耐热性能：ZG40Cr25Ni20因其含有较高比例的铬（Cr）和镍（Ni），使得该材质能够在高温环境下保持稳定性，并具有良好的耐热性能。
3. 应用范围：此类材质通常应用于需要耐高温、抗腐蚀的环境中，比如石油化工行业的管式加热炉等设备。
4. 修订内容：在最新的修订中，增加了ZG40Cr25Ni20耐热钢铸件的相关内容，并对缺陷的焊补要求进行了补充，以确保产品的质量和应用安全。
5. 实施与更新：该标准自发布以来已经历过修订，最新的修订版本为SH/T3087-2017，取代了1997年的版本。
6. 相关施工标准：在实际应用中，除了材质标准外，还可能涉及到施工标准，如SCHT0053-2001，这些标准提供了制造技术条件和总则等内容。
综上所述，ZG40Cr25Ni20管板作为一种耐热钢材质，其生产和使用都遵循了相应的国家标准，以确保其在高温工作环境下的性能和安全。
核电、火电耐热钢
核电、火电耐热钢在核电和火电厂中，耐热钢材料的使用至关重要。
核电厂和火电厂都需要耐受高温、高压和腐蚀的环境，而耐热钢材料正是满足这些要求的关键材料之一。
本文将介绍核电、火电耐热钢的特点、应用以及相关技术发展。
1. 耐热钢的特点耐热钢是一种具有优异高温抗氧化性能的特种钢材。
核电和火电厂中的耐热钢需要具备以下特点：1.1. 耐高温性能耐热钢需要能够在高温环境下保持其强度和韧性。
在核电和火电厂中，温度通常超过1000℃，对耐热钢的高温性能提出了极高的要求。
1.2. 耐腐蚀性能核电厂和火电厂中的介质往往具有高浓度的化学物质，这会对钢材产生严重的腐蚀作用。
耐热钢需要具备良好的耐腐蚀性能，以保护管道和设备的安全。
1.3. 抗氧化性能在高温环境下，钢材容易发生氧化降解。
耐热钢需要具备良好的抗氧化性能，以延长其使用寿命。
1.4. 焊接性能耐热钢一般需要进行焊接加工，因此其焊接性能至关重要。
优秀的耐热钢应具备良好的焊接性能，以确保焊接接头的强度和密封性。
2. 核电厂中的耐热钢核电厂是利用核能进行热能转换的重要装置。
在核电厂中，耐热钢主要用于核反应堆压力容器、汽轮机上的热力设备、蒸汽发生器、冷却器等部位。
核反应堆压力容器是核电厂的核心设备之一，承受着极高的温度和压力。
耐热钢在核反应堆压力容器中的应用至关重要，它能够在高温高压环境下保持结构的强度和稳定性。
此外，耐热钢还广泛用于核电厂的燃料元件、管道和阀门等部位。
这些部位需要承受较高的温度和压力，并且需要具备良好的耐腐蚀性能，以确保核电厂的安全运行。
3. 火电厂中的耐热钢火电厂是利用化石燃料进行燃烧的发电厂。
与核电厂不同，火电厂的耐热钢主要用于锅炉、汽轮机等设备中。
锅炉是火电厂中的核心设备之一，其中的耐热钢需要耐受高温燃烧气体的冲刷和腐蚀。
耐热钢保证了锅炉的稳定工作和高效发电。
火电厂中的耐热钢还用于汽轮机上的叶片和静子。
这些部件经常受到高温高压蒸汽的冲刷，因此需要具备优异的高温抗氧化和耐蚀性能。
耐热钢棒标准
耐热钢棒标准主要涉及到以下方面：
1. 材质：耐热钢棒应采用优质的耐热钢材料制造，具有良好的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性。
2. 尺寸和外形：耐热钢棒应按照规定的尺寸和外形标准进行生产和加工，保证尺寸精确、外形规整。
3. 机械性能：耐热钢棒应具有良好的机械性能，包括高强度、高硬度、良好的韧性等，以适应高温环境下的使用要求。
4. 表面质量：耐热钢棒的表面应光滑、无裂纹、无夹杂、无氧化皮等缺陷，以保证其在使用过程中的耐腐蚀性和抗氧化性。
5. 热处理：耐热钢棒应进行适当的热处理，以改善其内部组织结构，提高其高温性能。
6. 检测和试验：耐热钢棒应进行严格的检测和试验，包括化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验等，以确保其质量符合标准要求。
7. 包装和标识：耐热钢棒应进行适当的包装和标识，以方便运输和储存，同时保证产品信息的可追溯性。
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好的耐热性能的钢称作耐热钢。
类别耐热钢按其性能可分为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。
耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。
用途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。
耐热钢性能参数
265
钢种
1Cr18Ni9Nb 1Cr23Ni18 1Cr25Ni20Si2
3
试验温 σb
热处理
度℃ MPa
600 363
700 352
1100℃
20
550
奥氏体处理 600 372
650 343
700 294
1040-1150 20
539
℃水.空冷 600 451
650 392
700 323
800 196
78 59
127 54 47
10
编制说明: 1.(1)摘至 GB8492-87 耐热钢铸件; 2.(2)摘至 GB9437-88 耐热铸铁件; 3.(3)摘至“钢铁厂工业炉设计参考资料”； 4.其他数据摘至“耐热钢和高温合金”一书; 5.本资料供设计参考用,必须根据使用情况经过强度计算确定使用温度。
12Cr1MoV 1000-1020 480
412
(俄 12MXф, ℃正火
500 343
英 660, 720-760℃
多元 德 14MoV63,) 回火
540 354
合金
580
化耐
600 216
热钢
20 539
1000-1035 580
12Cr2MoWVTiB ℃正火
(102 钢)
600
760-780℃
持久强度 MPa σ104 σ105
蠕变极限 MPa
4
σ1/10
5
σ1/10
15.48
9.52
4.92
1.62
使用温度
950℃
注: 600-900℃时
不宜使用
14.8 7.4 3.17 16.2 10.55 7.4 3.17 1.76
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。
耐热不锈钢在海洋工程中的应用探讨
耐热不锈钢在海洋工程中的应用探讨引言：随着海洋工程的不断发展，对耐腐蚀材料的需求也越来越大。
耐热不锈钢作为一种优质的腐蚀材料，具有出色的耐腐蚀性能和耐高温性能，因此在海洋工程中的应用愈发广泛。
本文将探讨耐热不锈钢在海洋工程中的应用，并分析其特点和优势。
一、耐热不锈钢的定义与分类耐热不锈钢是一种具有较高耐热性能的不锈钢材料。
它在高温环境下具有优异的耐腐蚀性能和机械性能。
根据其合金元素的不同，耐热不锈钢可以分为多种类型，如奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢等。
二、耐热不锈钢在海洋工程中的应用1. 石油和天然气开采平台耐热不锈钢在石油和天然气开采平台中起到了至关重要的作用。
由于海洋环境的腐蚀性和高温条件，传统材料在这种环境下可靠性较低。
然而，耐热不锈钢具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能，能够承受海洋环境的腐蚀和高温影响。
因此，在石油和天然气开采平台上使用耐热不锈钢制造管道、阀门和其他设备，可以有效延长设备的使用寿命并提高系统的可靠性。
2. 海水淡化装置海水淡化是解决淡水资源短缺问题的一种重要方法。
在海水淡化装置中，耐热不锈钢能够抵抗海水中的腐蚀和高温，保证设备的可靠运行。
此外，由于耐热不锈钢材料的优异性能，同样的设备可以实现更高的产水量，从而提高了海水淡化装置的效率。
3. 海洋结构在海洋工程中，如海洋平台、海底管道等海洋结构的耐腐蚀性能要求极高。
由于海水的腐蚀性和海洋环境的恶劣条件，传统的结构材料容易受到腐蚀和破坏。
耐热不锈钢因其良好的耐腐蚀性能和机械性能，在海洋结构中得到了广泛应用。
它可以提供更长的使用寿命和更好的结构可靠性，从而降低了维护和修复的成本。
三、耐热不锈钢的特点和优势1. 良好的耐腐蚀性能耐热不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗海水、氯离子等腐蚀介质的侵蚀。
它对常见的海洋盐雾、酸性物质和堆积物具有较高的耐受性，不易生锈和腐蚀，保证了设备的长期稳定运行。
2. 良好的耐高温性能耐热不锈钢在高温环境下仍然能够保持较高的强度和韧性，不易发生变形和断裂。
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。
1cr18ni9ti耐热钢的国际牌号
1cr18ni9ti是一种不锈钢，具体来说，它是我国的“0Cr18Ni9Ti”国产牌号的国际对应牌号。
在国际标准中，1cr18ni9ti相当于美国标准中的“321”不锈钢，德国标准中的“X10CrNiTi189”，日本标准中的“SUS321”，意大利标准中的“Z6CNT18.10”等等。
这种不锈钢钢种具有一定的耐热性能，适用于高温环境下的工作，因此在航空航天、化工、石油、化肥等领域得到广泛应用。
在深入探讨1cr18ni9ti耐热钢的特性前，我们有必要先对不锈钢进行一个整体的介绍。
不锈钢钢种是一种耐腐蚀性能好、表面不容易生锈的钢材，主要成分是铁、铬、镍等元素。
不锈钢根据晶体结构可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢等几种类型。
而1cr18ni9ti则属于奥氏体不锈钢中的一种，其主要合金元素为铬、镍和钛，具有良好的耐热性和耐腐蚀性能。
1cr18ni9ti具有良好的耐热性能，主要体现在以下几个方面：1cr18ni9ti在高温环境下仍能保持良好的机械性能。
在高温条件下，许多材料容易发生变形、开裂或失去强度，而1cr18ni9ti可以在较高温度范围内保持较高的抗拉强度和硬度，因此适用于高温热处理设备、炉具、燃烧器等部件的制造。
1cr18ni9ti具有良好的耐腐蚀性能。
在化工、石油、化肥等领域，腐蚀性物质的存在使得材料容易发生腐蚀，而1cr18ni9ti由于其高含铬、镍元素，能够有效抵抗大部分腐蚀介质的侵蚀，具有良好的耐蚀性能。
1cr18ni9ti还具有良好的焊接性能和加工性能。
在实际工程中，材料的加工性能对制造工艺和工效有重要影响，1cr18ni9ti具有良好的切削加工性能和变形纠正能力，便于制造各种形状的零部件。
1cr18ni9ti耐热钢作为一种具有良好耐热性和耐腐蚀性能的不锈钢钢种，在航空航天、化工、石油、化肥等领域得到广泛应用。
在实际工程中，我们应该充分发挥其优异的性能，同时也要注意在使用过程中的维护和保养，以延长其使用寿命。
几种耐热钢主要性能对比
1Cr13
韧性好
≤700℃
能适度热加工变形，高温强度一般
叶片，加热设备配件、螺栓、螺母
8
45#/35#
适用于调质状态，容易产生裂纹
≤350℃
切削性能良好，高温强度较差
齿轮、轴、销等机械零件
9
40Cr
抗拉强度比45#钢高20%左右
≤400℃
高温强度比45#钢好，低温韧性较好。
齿轮、轴、螺母等机械零件
4
4Cr3Si4
较好
≤700℃
高温性能良好，可以代替4Cr9Si2，不能冷加工
汽油机、柴油机阀门及零件。
5
4Cr9可以代替4Cr10Si2Mo，不能冷加工
柴油机排气阀门，加热炉零件。
6
4Cr10Si2Mo
良好
≤750℃
高温性能好，回火脆性降低，不能冷加工
较高负荷柴油机排气阀门及零件。
几种耐热钢主要性能对比
序号
名称
强度
耐热温度
高温性能
适用范围
1
15CrMo
一般
≤500℃
≥550℃产生高温孺变，强度显著降低
锅炉蒸气管
2
20CrMo
一般
≤520℃
≥550℃产生高温孺变，强度显著降低
锅炉隔热板、蒸气管
3
25Cr2MoV
较好
≤530℃
高温性能提高，高温松弛性能良好
转子、阀门、各种紧固件。
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。
耐热钢和耐蚀钢
第六章 耐热钢和耐蚀钢石油化工行业中由于材料经常在较高温度和有一定的腐蚀介质的环境下工作，所以常常使用耐热钢和耐蚀钢来制造。
第一节 耐热钢我们把能够在高温下工作的钢叫做耐热钢。
从耐热钢的工作环境来看，耐热钢应该具有两方面的性能，即高温化学稳定性和高温强度。
这样我们把在高温下能长期工作不致因介质侵蚀而破坏的钢叫做热稳定钢（抗氧化钢或耐热不起皮钢）；在高温下仍具有足够的强度不会大量变形或破断的钢叫做热强钢，热强钢在具有高温强度的同时又应具有抗氧化性。
一、对耐热钢的性能要求（一）金属的抗氧化性1、金属的氧化过程金属在高温下工作，最容易被氧化。
氧化是一种典型的化学腐蚀，具有化学腐蚀的一系列特征。
它是介质直接与金属接触而发生的化学反应。
在高温下，当O2、CO2、H2O及H2气体与纯净的钢的表面接触时，介质的分子首先被吸附在金属的表面并分解成原子，然后发生介质原子与金属原子的化合作用，首先是使钢脱碳，随后发生铁的氧化反应，其反应可用下列反应式表示：M + X ⇔ MX式中M表示金属原子，X表示非金属介质原子。
反应生成了相应的腐蚀产物，腐蚀产物根据其特点可以分为以下几类。
1）腐蚀产物是可挥发的气体，或者腐蚀产物是结构非常疏松的固态物质留在金属的表面。
这时，介质可以继续保持与金属表面的接触，使得腐蚀可以继续进行。
2）腐蚀产物是结构比较致密的固态物质，同时腐蚀产物可以完整地覆盖在金属的表面。
这样要使氧化过程能继续进行，金属离子和氧原子需要扩散通过腐蚀产物形成的覆盖层后才能发生反应，同时生成的产物使得覆盖层进一步增厚。
随着覆盖层的增厚，扩散越来越难于进行，氧化反应的速度也越慢。
这种覆盖层能够减慢氧化甚至阻碍氧化的进行，我们称为保护膜。
2、保护膜的性质与氧化速度金属的氧化速度与保护膜的性质有着密切的关系，我们把保护膜分为下面两类。
1）通过保护膜原子或离子可以继续扩散，随着保护膜的增厚，氧化速度是随时间变化的。
其氧化速度可表示为：dy dt k y y kt A //==+或者为2属于这类的金属有Fe、Co、Cu、Ni、Mn、Zr。
耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接
耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接摘要 A335-P22（化学成分为2.25Cr－1Mo）是ASME规范的表示方法，在国内表示为12Cr2Mo，属于高温铁素体合金耐热钢。
特点是工艺性能良好，对热处理的加热温度不太敏感，焊接性能也较好，具有良好的塑性，具有抗高温、难腐蚀。
最大的缺点在焊接工艺中具有淬硬性和再热裂纹倾向。
目前，广泛应用于电力、石化行业的超高压蒸汽管道生产工艺中。
以天津石化100万吨/年乙烯装置超高压管道为例，对A335-P22材质的合金耐热钢焊接工艺进行分析，以指导现场焊接施工。
关键词耐热钢管道焊接性能焊接工艺1工程概况天津石化100万吨/年乙烯工程100万吨/年乙烯装置，为全国首套大乙烯工程，具有工程量大、施工工期短、施工难度大、技术，质量要求严格等特点。
其超高压蒸汽管道采用A335-P22无缝钢管，设计温度538℃，操作温度520℃，设计压力1 2.8MPa，操作压力11MPa。
超高压蒸汽管道主管线贯穿街区主管廊，分散于热区、压缩区、急冷区、冷区，裂解炉区，共计管道延长米 3.2公里，共计焊口3300多道。
管道规格：Φ21.3*4.78～Φ610*73.025。
焊接工作主要为A335-P22同材质焊接。
耐热钢焊接作业时间、热处理周期长。
高压管道坡口加工、焊接和安装是整个乙烯装置的重点和难点。
2焊接准备工作2.1材料检验A335-P22无缝钢管在注明标示外，外观与普通的碳钢无缝钢管是一样的，所以在材料的验收、入库、保管、发放，必须严格执行国家的、行业的相关标准、规范及公司的相关规定，认真核对材料的质量证明文件。
材料验收、核对材料证明文件需参照表1和表2数值。
必须做到材料实物与材料证明相符合，并做上合格标记。
根据SH3501的要求，对合金钢管道组成件主体的关键合金部分应采用光谱分析等进行复查。
表1 A335-P22无缝钢管的化学成分表2 A335-P22无缝钢管的力学性能2.2焊接材料焊接材料的选择应根据所焊管材的化学成分、力学性能及使用和施焊条件进行综合考虑的，所以焊接材料的合理选用必须慎重。
钢材在高温下具有什么性能高压锅炉和高温压力容器常选用什么材料
钢在高温下的性能如何？高压锅炉和高温压力容器中经常使用哪
些材料
在较高温度下承受载荷的钢材，各种性能都与在常温下的性能有
明显的区别。
除了力学性能会随着温度的升高发生明显变化外，钢材
在高温下还会出现蠕变、松驰等异常现象。
所谓蠕变，是指金属在高
温下承载，应力虽不增加，而它的塑性变形却随着时间逐渐增加的现象。
因此，对于高温承压部件材料的强度，不仅要考虑它的短期高温
强度指标，更主要是考虑它的抗蠕变性能，即蠕变极限和持久强度。
蠕变极限是材料在一定温度下，在规定的使用时间内，使试件产生一
定量总变形的应力值。
持久强度是指在给定温度下，使材料经过规定
时间发生断裂的应力值。
蠕变极限反映的是材料在高温下工作的变形量，耐久强度反映了在高温下长期工作的材料的抗断裂能力，它更好
地反映了高温元件的失效特点，所以特别适用于高温承压部件。
用于制造高温承压部件的材料，应具有足够高的强度和持久塑性、良好的组织稳定性、高的松驰稳定性、良好的抗氧化性等性能。
目前，高压锅炉和高温压力容器中使用的耐热钢通常是低合金耐热钢，常用
的有钼钢Mo、铬钼钢Cr--Mo及铬钼钒钢 Cr—Mo—V三大类。
它们的
合金元素含量少，工艺性能好，广泛用于制造使用温度在600℃以下的承压部件。
常用的钢种有16Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等。
一些
承压部件工作温度可能更高些，则采用高合金镍铬钢，如OCrl8Ni9、OCr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等。
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。
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。
G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能研究
G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能研究G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能研究摘要：G115马氏体耐热钢铸钢是一种重要的高温材料，具有良好的耐热性能和机械性能，广泛应用于航空航天、石油化工等领域。
本文通过对G115马氏体耐热钢铸钢的组织和性能进行研究，分析了其微观组织特征、相变行为以及其对力学性能的影响。
结果表明，G115马氏体耐热钢铸钢具有较细小的颗粒状渗碳体和马氏体组织，同时具备较高的强度和韧性。
1. 引言G115马氏体耐热钢铸钢是一种高温耐热材料，其具有出色的抗氧化性能、耐高温性能和机械性能，被广泛应用于航空航天、石油化工等领域。
然而，由于其昂贵的原材料和复杂的工艺要求，使得G115马氏体耐热钢铸钢的生产成本较高。
因此，深入研究其组织特征和性能，优化制造工艺对于提高其综合性能具有重要意义。
2. 实验方法采用传统的冶金学方法制备G115马氏体耐热钢铸钢试样，包括选材、熔炼、浇铸等过程。
然后对试样进行真空热处理，并通过金相显微镜观察其显微组织特征。
同时，使用X射线衍射仪对组织中夹杂物的相类型进行鉴定，并使用扫描电子显微镜观察其形貌特征。
最后，使用万能试验机对试样的力学性能进行测试。
3. 结果与讨论经过热处理后，G115马氏体耐热钢铸钢的组织呈现出颗粒状渗碳体和马氏体结构。
颗粒状渗碳体主要由碳化钛和碳化钒组成，其分布均匀，颗粒尺寸较小。
马氏体组织为细小均匀的板条状，具有良好的力学性能。
通过X射线衍射仪的分析结果，确定了渗碳体的相类型为碳化钛和碳化钒。
扫描电子显微镜的观察结果表明，渗碳体呈现出典型的颗粒状结构，尺寸约为1-5μm。
此外，还观察到了一些小型夹杂物，主要为硅酸盐和氧化物等。
力学性能测试结果显示，G115马氏体耐热钢铸钢具有较高的强度和韧性。
其屈服强度达到了600 MPa，延伸率在12-15%之间。
这得益于其均匀的颗粒状渗碳体和细小均匀的马氏体组织。
4. 结论通过对G115马氏体耐热钢铸钢的组织与性能进行研究，得出以下结论：1) G115马氏体耐热钢铸钢具有较细小的颗粒状渗碳体和马氏体组织。
常用耐热钢的牌号化学成分热处理力学性能及用途
常用耐热钢的牌号化学成分热处理力学性能及用途耐热钢是指在高温下仍能保持一定强度和稳定性能的钢材。
常用的耐热钢材料主要有以下几种：1.1Cr5Mo：也被称为12Cr1MoV，其化学成分包括碳(C)≤0.15、硅(Si)≤0.50、锰(Mn)0.30-0.60、磷(P)≤0.025、硫(S)≤0.025、铬(Cr)0.80-1.10、镍(Ni)≤0.30、钼(Mo)0.45-0.65、铜(Cu)≤0.30，热处理状态为调质状态。
该材料具有高温强度好、抗氧化性能高、耐气腐蚀性好的特点，适用于石化设备、电力设备等高温工作环境中。
2.15CrMo：化学成分包括碳(C)0.12-0.18、硅(Si)0.17-0.37、锰(Mn)0.40-0.70、磷(P)≤0.03、硫(S)≤0.03、铬(Cr)0.80-1.10、钼(Mo)0.40-0.55，热处理状态为调质状态。
该材料具有强度高、塑性好、耐高温性能好的特点，适用于制造高压锅炉、石油化工设备、瓦斯燃烧器等。
3.25Cr2MoVA：化学成分包括碳(C)0.22-0.29、硅(Si)≤0.35、锰(Mn)0.40-0.70、磷(P)≤0.03、硫(S)≤0.03、铬(Cr)1.50-1.80、钼(Mo)0.45-0.65、钒(V)0.15-0.30、铝(Al)≤0.05、铜(Cu)≤0.35，热处理状态为调质状态。
该材料具有高温强度高、热变形性能好、抗氧化性能好的特点，适用于制造高温设备、航空发动机等。
4.12Cr2MoWVTiB：化学成分包括碳(C)0.08-0.15、硅(Si)0.17-0.37、锰(Mn)0.40-0.70、磷(P)≤0.03、硫(S)≤0.03、铬(Cr)1.00-1.30、钼(Mo)0.25-0.35、钨(W)0.90-1.10、钛(Ti)0.03-0.06、硼(B)0.001-0.005，热处理状态为调质状态。
该材料具有高温强度高、耐氧化性好、耐蠕变性能好的特点，适用于制造高温工作的炉具、高压容器等。
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耐热钢的优质性能
在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。
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。
类别：
耐热钢按其性能可分为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。
耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。
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好的耐热性能的钢称作耐热钢。
用途:
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。
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。
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。