耐熱鋼

    在高溫下具有較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼。它包括抗氧化鋼（或稱高溫不起皮鋼）和熱強(qiáng)鋼兩類?？寡趸撘话阋筝^好的化學(xué)穩(wěn)定性，但承受的載荷較低。熱強(qiáng)鋼則要求較高的高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧化性。耐熱鋼常用于制造鍋爐、汽輪機(jī)、動(dòng)力機(jī)械、工業(yè)爐和航空、石油化工等工業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕外，根據(jù)用途不同還要求有足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。此外，還發(fā)展出一些新的低鉻鎳抗氧化鋼種。
     耐熱鋼按其正火組織可分為奧氏體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼及珠光體耐熱鋼等。
     耐熱鋼常用于制造鍋爐、汽輪機(jī)、動(dòng)力機(jī)械、工業(yè)爐和航空、石油化工等工業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕外，根據(jù)用途不同還要求有足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。中國(guó)自1952年開始生產(chǎn)耐熱鋼。以后研制出一些新型的低合金熱強(qiáng)鋼，從而使珠光體熱強(qiáng)鋼的工作溫度提高到600～620℃；此外，還發(fā)展出一些新的低鉻鎳抗氧化鋼種。
   耐熱鋼和不銹耐酸鋼在使用范圍上互有交叉，一些不銹鋼兼具耐熱鋼特性，既可用作為不銹耐酸鋼，也可作為耐熱鋼使用。

     鉻、鋁、硅 這些鐵素體形成的元素，在高溫下能促使金屬表面生成致密的氧化膜，防止繼續(xù)氧化，是提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋁和硅含量過(guò)高會(huì)使室溫塑性和熱塑性嚴(yán)重惡化。鉻能顯著提高低合金鋼的再結(jié)晶溫度,含量為2%時(shí)，強(qiáng)化效果最好。
     鎳、錳 可以形成和穩(wěn)定奧氏體。鎳能提高奧氏體鋼的高溫強(qiáng)度和改善抗?jié)B碳性。錳雖然可以代鎳形成奧氏體，但損害了耐熱鋼的抗氧化性。
     釩、鈦、鈮 是強(qiáng)碳化物形成元素，能形成細(xì)小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。鈦、鈮與碳結(jié)合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產(chǎn)生晶間腐蝕。
     碳、氮 可擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體，從而提高耐熱鋼的高溫強(qiáng)度。鋼中含鉻、錳較多時(shí)，可顯著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替價(jià)格較貴的鎳。
     硼、稀土均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變，晶界上的硼又能阻止元素?cái)U(kuò)散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強(qiáng)度；稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性。

分類

珠光體鋼
    合金元素以鉻、鉬為主，總量一般不超過(guò)5%。其組織除珠光體、鐵素體外,還有貝氏體。這類鋼在500～600℃有良好的高溫強(qiáng)度及工藝性能，價(jià)格較低，廣泛用于制作 600℃以下的耐熱部件。如鍋爐鋼管、汽輪機(jī)葉輪、轉(zhuǎn)子、緊固件及高壓容器、管道等。典型鋼種有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV， 12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。
馬氏體鋼
    含鉻量一般為7～13%,在650℃以下有較高的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和耐水汽腐蝕的能力，但焊接性較差。含鉻12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的鋼號(hào)如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用來(lái)制作汽輪機(jī)葉片、輪盤、軸、緊固件等。此外,作為制造內(nèi)燃機(jī)排氣閥用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也屬于馬氏體耐熱鋼。
鐵素體鋼
    含有較多的鉻、鋁、硅等元素，形成單相鐵素體組織，有良好的抗氧化性和耐高溫氣體腐蝕的能力,但高溫強(qiáng)度較低,室溫脆性較大，焊接性較差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受載荷較低而要求有高溫抗氧化性的部件。
奧氏體鋼
    含有較多的鎳、錳、氮等奧氏體形成元素，在 600℃以上時(shí)，有較好的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性，焊接性能良好。通常用作在 600℃以上工作的熱強(qiáng)材料。典型鋼種有 1Cr18Ni9Ti（321）, 1Cr23Ni13（309）, 0Cr25Ni20 （310S），1Cr25Ni20Si2（314），2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。

生產(chǎn)工藝
冶煉    耐熱鋼一般在電弧爐或感應(yīng)爐中熔煉。質(zhì)量要求高的往往采用真空精煉和爐外精煉工藝。
鑄造    某些高合金耐熱鋼難以加工變形，生產(chǎn)鑄件不僅比軋材合算，而且鑄件還有較高的持久強(qiáng)度。所以在耐熱鋼中耐熱鑄鋼占有相當(dāng)大的比例。鑄造方法除采用砂型鑄造外，還可用精密鑄造工藝以獲得表面光滑、尺寸精確的產(chǎn)品。對(duì)合成氨和乙烯裂解用的高溫爐管往往采用離心鑄造的方法。
熱處理  珠光體熱強(qiáng)鋼通常經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)后使用；馬氏體耐熱鋼用調(diào)質(zhì)處理，以穩(wěn)定組織，得到良好的綜合力學(xué)性能和高溫強(qiáng)度。
           鐵素體鋼不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化。為消除因冷塑性變形加工和焊接所導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力，可在650～830℃進(jìn)行退火處理，退火后快速冷卻,以便迅速地經(jīng)過(guò)475℃脆性溫度范圍。
           奧氏體抗氧化鋼大多采用高溫固溶熱處理，以獲得良好的冷變形性。奧氏體熱強(qiáng)鋼則先用高溫固溶處理，然后在高于使用溫度60～100℃條件下進(jìn)行時(shí)效處理,使組織穩(wěn)定化，同時(shí)析出第二相，以強(qiáng)化基體。耐熱鑄鋼多在鑄態(tài)下使用，也有根據(jù)耐熱鋼的種類采用相應(yīng)的熱處理的。

用途

鋼號(hào)                          適用溫度范圍及其主要用途
00Cr12                      抗氧化溫度600~700℃，用做高溫、高壓閥體、燃燒器
0Cr13Al                     適用溫度范圍700~800℃，燃汽輪機(jī)壓縮機(jī)葉片
1Cr17                        在900℃以下溫度抗氧化，用做爐用高溫部件、噴嘴
1Cr12                        在600~700℃溫度范圍內(nèi)具有一定的抗氧化性和較高的高溫強(qiáng)度，可用于汽輪機(jī)葉片、噴嘴、鍋爐燃燒器閥門的高溫部件
1Cr13                        抗氧化溫度700~800℃，其用途與1Cr12鋼相同
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti                   抗氧化溫度870℃以下，可用做鍋爐受熱面管子、加熱爐零件、熱交換器、馬弗爐、轉(zhuǎn)爐、噴嘴
0Cr18Ni10Ti
0Cr18Ni11Nb                在400~900℃溫度范圍內(nèi)抗高溫腐蝕氧化，可用于工作溫度850℃以下的管件
0Cr23Ni13                    抗氧化溫度直至980℃，用于燃燒器火管、汽輪機(jī)葉片，加熱爐體，甲烷變換裝置，高溫分離裝置
0Cr25Ni20                    抗氧化溫度直至1035℃，用于加熱爐部件；工作溫度950℃以下的輸氣系統(tǒng)部件
0Cr17Ni12Mo2
0Cr19Ni13Mo2               抗氧化溫度不低于870℃工作溫度600~750℃的化工、煉油熱交換器管子、爐用管件
0Cr17Ni7Al                    工作溫度550℃以下的高溫承載部件