結(jié)構(gòu)材料的耐熱性是按照各種使用溫度來(lái)分類(lèi)的，因?yàn)椴牧系幕拘阅芘c使用溫度密切相關(guān)，所以可將其使用溫度分為四個(gè)范圍。
1. 零度以下和低溫使用
在零度以下，材料主要的使用要求是使用溫度下的韌性。鋼和有色金屬經(jīng)常用于在零度以下存儲(chǔ)、處理和輸送液化氣及變成液態(tài)的氣體。有些金屬在室溫或零韌性溫度以下的較小溫度范圍內(nèi)，明顯地表現(xiàn)出韌性的嚴(yán)重缺乏，將這一溫度叫做韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。由于脆性裂紋的擴(kuò)展會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)，所以應(yīng)該避免在低于零韌性溫度下使用這些金屬。在零韌性溫度以下，裂紋擴(kuò)展所需的能量非常小，也就是在很低的應(yīng)力下就很容易產(chǎn)生裂紋。
2. 0～200℃以下使用
0～200℃以下這個(gè)溫度范圍，可以說(shuō)是大多數(shù)金屬材料都可以處于這個(gè)溫度使用范圍，也就是極為平常的使用范圍，這里就不給予介紹了。
3. 中溫（200～650℃）下使用
在絕大多數(shù)石油和石化工業(yè)中使用的容器都屬于中溫操作類(lèi)型。這里最重要的是要考慮發(fā)揮材料的最佳性能，其中主要的指標(biāo)是設(shè)計(jì)應(yīng)力值、設(shè)計(jì)公式的合理性和材料的韌性。
4. 高溫（＞650℃）下使用
材料在高溫下使用，材料會(huì)處于假塑性或全塑性狀態(tài)下，設(shè)計(jì)必須以低于無(wú)彈性變形失效的極限應(yīng)力為基礎(chǔ)。高溫設(shè)計(jì)應(yīng)力極限是建立在長(zhǎng)期蠕變強(qiáng)度的基礎(chǔ)上并考慮金屬的鐵鱗阻力。在高溫下所使用的材料應(yīng)該具有表4-4中的力學(xué)性能。在溫度高于425℃時(shí)，材料既要耐熱，還必須保持耐蝕性、力學(xué)強(qiáng)度、冶金穩(wěn)定性、耐蠕變性、耐氧化性、應(yīng)力、斷裂強(qiáng)度、韌性和抵抗燃燒氣體和接觸化學(xué)物質(zhì)的表面穩(wěn)定性。
耐熱材料的合金化元素：耐熱材料必須含有鉻以抗氧化。鈷、鋁、硅和稀土元素有助于表面氧化層的形成、穩(wěn)定性和堅(jiān)韌。鎳提供了強(qiáng)度、穩(wěn)定性、韌性和抗?jié)B碳。鎢和鉬增加高溫強(qiáng)度。
當(dāng)溫度高于600℃，通?？紤]使用如下的材料：
①. 含有17％～27％Cr和少量Mo的鐵素體鋼；
②. 奧氏體高溫、高強(qiáng)度鋼（含有高于8％Ni的Cr-M-Mo鋼）如牌號(hào)，06Cr18Ni11Ti（321）、06Cr18Nil1Nb（347）、06Cr17Ni12Mo2（316）和20Cr25Ni20（310）；
③. 高溫下使用的不銹鋼。
常用耐熱鋼的適宜工作的溫度范圍，見(jiàn)表4-2。
碳鋼習(xí)慣上用于溫度不超過(guò)400℃，低合金鋼用于溫度不超過(guò)600～650℃，當(dāng)超過(guò)以上溫度的時(shí)候，由于蠕變而造成它們失去穩(wěn)定性。鎳基和鈷基的超耐熱合金能耐高溫且力學(xué)性能損失不大，但它們的經(jīng)濟(jì)性和可用性限制了它們的一般應(yīng)用，如600～675℃中溫范圍操作的礦物燃料能源工廠就沒(méi)有應(yīng)用鎳基和鈷基合金。在此溫度范圍內(nèi)，優(yōu)先考慮選用奧氏體不銹鋼。高溫下選用不銹鋼時(shí)，除了考慮蠕變強(qiáng)度，還應(yīng)考慮高溫腐蝕、氧化、鱗皮、碳化以及二次相的析出。超級(jí)鐵素體不銹鋼S44627（E-Brite）、S44625（26-1）彌補(bǔ)了許多與06Cr17Ni12Mo2（316）不銹鋼缺點(diǎn)有關(guān)的不足。
表4-5列出幾種不銹鋼在燃?xì)庵械母g率（3個(gè)月）。
①. 指發(fā)生點(diǎn)腐蝕的試樣點(diǎn)腐蝕的平均深度。
②. 指試樣斷裂。
高溫用鋼的評(píng)定試驗(yàn)，是用來(lái)評(píng)定高溫用鋼的力學(xué)性能，供選用鋼材和設(shè)計(jì)時(shí)使用。試驗(yàn)項(xiàng)目包括：短期高溫試驗(yàn)；長(zhǎng)期高溫試驗(yàn)；長(zhǎng)期暴露于高溫后的短期和長(zhǎng)期試驗(yàn)；疲勞試驗(yàn)（包括熱疲勞和熱沖擊試驗(yàn)）；與時(shí)間有關(guān)的疲勞試驗(yàn)；韌性和韌度試驗(yàn)。
表4-6列出了幾種不銹鋼在空氣中使用的建議溫度。
