耐熱性能是指在高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質腐蝕的性能(即熱穩定性),同時又有足夠的強度(即熱強性)。不銹鋼除了不生銹外,還具有優良的耐高、低溫性能,許多不銹鋼可兼作耐(nai)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(ti)不銹(xiu)鋼,它們具有下列特點。
①. 保證(zheng)抗氧化性能需較高含(han)鉻量以形(xing)成致密氧化膜
能在800℃、1000℃、1100℃仍保持熱穩定性的鉻的質量分數分別為10%~12%、22%和30%。含Cr量越高抗氧化能力越強。在鋼中加入Al和Si等合金元素有助于增強Cr的影響,使鋼材表面形成結構致密并與鋼材表面牢固結合的氧化膜,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的形式出現時,其抗氧化溫度劇變的能力最為優越。
②. 保證熱(re)強要求的措施
a. 增Ni以得到穩定的奧氏體(ti)組織,利(li)用(yong)Mo、W固溶強化,提高(gao)原子間結合力。但(dan)加Mo對(dui)抗氧化性不(bu)利(li)。
b. 形成碳(tan)(tan)化物(MC、M23C6)為(wei)(wei)主的第(di)二(er)相,為(wei)(wei)此應適當提(ti)高(gao)含碳(tan)(tan)量。
c. 加(jia)入微(wei)量硼或稀土等以控制晶(jing)(jing)粒(li)度并強化晶(jing)(jing)界,如耐(nai)熱奧氏體不銹鋼06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。
③. 高(gao)溫脆化(hua)問題
耐(nai)熱(re)不銹鋼(gang)在(zai)(zai)熱(re)加工或高溫(wen)下長期工作(zuo)時會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)各(ge)種(zhong)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)現象,如06Cr13(0Cr13)鋼(gang)在(zai)(zai)550℃左右的(de)回火脆(cui)(cui)(cui)性(xing),高鉻鐵素體鋼(gang)的(de)晶(jing)粒長大(da)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua),奧氏(shi)體鋼(gang)沿晶(jing)界析(xi)出(chu)碳化(hua)(hua)物造成(cheng)的(de)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)以及鐵素體鋼(gang)的(de)475℃脆(cui)(cui)(cui)性(xing)、850℃附近的(de)。相(xiang)析(xi)出(chu)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua),甚至高Cr-Ni奧氏(shi)體鋼(gang)(如25-20)也(ye)有。相(xiang)析(xi)出(chu)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)問(wen)題。耐(nai)熱(re)鋼(gang)在(zai)(zai)高溫(wen)使(shi)用過程(cheng)中要考慮到長期高溫(wen)工作(zuo)時可能產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)現象和高溫(wen)疲勞(lao)破(po)壞。疲勞(lao)破(po)壞一(yi)般由表層或者表面下某(mou)些缺(que)陷形成(cheng)裂紋(wen),裂紋(wen)在(zai)(zai)交變載荷作(zuo)用下,逐漸擴大(da),直至斷裂。
不(bu)銹鋼的(de)(de)主要合金元(yuan)素對耐熱性能的(de)(de)影響(xiang)將在本(ben)章第4節予(yu)以(yi)介紹(表(biao)1-13)。表(biao)1-11列(lie)出了幾種耐熱鋼適用溫(wen)度范(fan)圍及(ji)主要用途(tu)。
在較低溫度(du)下,疲勞裂紋是穿晶(jing)的(de),而(er)在高溫下的(de)疲勞裂紋是沿晶(jing)間發展的(de)。


