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)不銹鋼,它們具有下列特點。
①. 保(bao)證抗氧化性(xing)能需較高含鉻量以形成致密(mi)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. 保證熱強要(yao)求(qiu)的(de)措(cuo)施
a. 增Ni以得到穩定的奧氏體組織,利用Mo、W固溶強(qiang)化,提高原子間結(jie)合力。但加(jia)Mo對抗氧化性不利。
b. 形成碳化物(wu)(MC、M23C6)為(wei)主(zhu)的第(di)二(er)相(xiang),為(wei)此(ci)應適當(dang)提高含碳量。
c. 加入微量(liang)硼或稀土等(deng)以控(kong)制(zhi)晶(jing)粒度并(bing)強(qiang)化晶(jing)界,如耐熱(re)奧氏體不銹鋼(gang)06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。
③. 高溫脆化問(wen)題
耐熱不銹鋼在(zai)熱加工或(huo)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)下長期(qi)(qi)工作時(shi)會(hui)產(chan)生各(ge)種脆(cui)化(hua)(hua)(hua)現象,如06Cr13(0Cr13)鋼在(zai)550℃左(zuo)右的(de)回火脆(cui)性(xing),高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體(ti)鋼的(de)晶(jing)粒長大脆(cui)化(hua)(hua)(hua),奧氏(shi)體(ti)鋼沿晶(jing)界析出(chu)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物造成的(de)脆(cui)化(hua)(hua)(hua)以(yi)及鐵素體(ti)鋼的(de)475℃脆(cui)性(xing)、850℃附近的(de)。相析出(chu)脆(cui)化(hua)(hua)(hua),甚至(zhi)高(gao)(gao)(gao)Cr-Ni奧氏(shi)體(ti)鋼(如25-20)也有。相析出(chu)脆(cui)化(hua)(hua)(hua)問(wen)題。耐熱鋼在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)使(shi)用過程中要考慮到(dao)長期(qi)(qi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)工作時(shi)可能(neng)產(chan)生的(de)脆(cui)化(hua)(hua)(hua)現象和高(gao)(gao)(gao)溫(wen)疲(pi)勞(lao)破(po)壞(huai)。疲(pi)勞(lao)破(po)壞(huai)一般由(you)表(biao)層(ceng)或(huo)者表(biao)面下某些缺陷形成裂紋(wen),裂紋(wen)在(zai)交變(bian)載荷作用下,逐漸擴大,直(zhi)至(zhi)斷裂。
不銹鋼的主(zhu)要合金元素對(dui)耐熱(re)性能的影響將在本章第4節予(yu)以(yi)介紹(表(biao)(biao)1-13)。表(biao)(biao)1-11列出了幾種耐熱(re)鋼適用溫度范圍及主(zhu)要用途。
在(zai)較低溫度下(xia),疲(pi)勞裂(lie)紋是(shi)穿(chuan)晶的,而在(zai)高溫下(xia)的疲(pi)勞裂(lie)紋是(shi)沿晶間發(fa)展的。