耐熱性能是指在高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能(即熱穩(wěn)定性),同時(shí)又有足夠的強(qiáng)度(即熱強(qiáng)性)。不銹鋼除了不生銹外,還具有優(yōu)良的耐高、低溫性能,許多不銹鋼可兼作耐熱鋼或低溫鋼使用。


  作為耐熱鋼使用的不銹鋼,多為含碳量較高的鐵素體、馬氏體和奧氏體不銹鋼,它們具有下列特點(diǎn)。


 ①. 保證抗氧化性能需較高含鉻量以形成致密氧化膜


    能在800℃、1000℃、1100℃仍保持熱穩(wěn)定性的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%~12%、22%和30%。含Cr量越高抗氧化能力越強(qiáng)。在鋼中加入Al和Si等合金元素有助于增強(qiáng)Cr的影響,使鋼材表面形成結(jié)構(gòu)致密并與鋼材表面牢固結(jié)合的氧化膜,如Cr2O3、Al2O3等合金氧化膜。這種合金氧化膜具有良好的保護(hù)作用,從而可延長鋼材的使用壽命或提高使用溫度。在不銹鋼中、若氧化膜主要以(Fe,Cr)2O3的形式出現(xiàn)時(shí),其抗氧化溫度劇變的能力最為優(yōu)越。


 ②. 保證熱強(qiáng)要求的措施


   a. 增Ni以得到穩(wěn)定的奧氏體組織,利用Mo、W固溶強(qiáng)化,提高原子間結(jié)合力。但加Mo對抗氧化性不利。


   b. 形成碳化物(MC、M23C6)為主的第二相,為此應(yīng)適當(dāng)提高含碳量。


   c. 加入微量硼或稀土等以控制晶粒度并強(qiáng)化晶界,如耐熱奧氏體不銹鋼06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。


 ③. 高溫脆化問題


    耐熱不銹鋼在熱加工或高溫下長期工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種脆化現(xiàn)象,如06Cr13(0Cr13)鋼在550℃左右的回火脆性,高鉻鐵素體鋼的晶粒長大脆化,奧氏體鋼沿晶界析出碳化物造成的脆化以及鐵素體鋼的475℃脆性、850℃附近的。相析出脆化,甚至高Cr-Ni奧氏體鋼(如25-20)也有。相析出脆化問題。耐熱鋼在高溫使用過程中要考慮到長期高溫工作時(shí)可能產(chǎn)生的脆化現(xiàn)象和高溫疲勞破壞。疲勞破壞一般由表層或者表面下某些缺陷形成裂紋,裂紋在交變載荷作用下,逐漸擴(kuò)大,直至斷裂。


  不銹鋼的主要合金元素對耐熱性能的影響將在本章第4節(jié)予以介紹(表1-13)。表1-11列出了幾種耐熱鋼適用溫度范圍及主要用途。


  在較低溫度下,疲勞裂紋是穿晶的,而在高溫下的疲勞裂紋是沿晶間發(fā)展的。


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