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(gang)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(shi)體不銹鋼,它們具有下列特點。
①. 保證抗(kang)氧(yang)化(hua)性能需較高(gao)含(han)鉻量(liang)以形成致密(mi)氧(yang)化(hua)膜(mo)
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(shi)
a. 增Ni以得到穩定的奧氏體組(zu)織,利用Mo、W固溶強化(hua),提高原子間結合力。但加(jia)Mo對(dui)抗氧化(hua)性不(bu)利。
b. 形成碳化物(MC、M23C6)為(wei)主的第二(er)相(xiang),為(wei)此應適(shi)當提高含碳量。
c. 加(jia)入(ru)微量硼或稀(xi)土等以(yi)控制晶(jing)粒度并強化晶(jing)界(jie),如耐熱奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。
③. 高溫脆化問(wen)題
耐熱不銹鋼(gang)在(zai)熱加工(gong)(gong)或高(gao)(gao)(gao)溫(wen)下(xia)長期(qi)工(gong)(gong)作(zuo)時會產生各種(zhong)脆(cui)(cui)化現象,如06Cr13(0Cr13)鋼(gang)在(zai)550℃左(zuo)右的(de)(de)回火脆(cui)(cui)性(xing),高(gao)(gao)(gao)鉻鐵素(su)體(ti)鋼(gang)的(de)(de)晶(jing)粒(li)長大脆(cui)(cui)化,奧氏體(ti)鋼(gang)沿(yan)晶(jing)界析(xi)出碳化物造成的(de)(de)脆(cui)(cui)化以(yi)及鐵素(su)體(ti)鋼(gang)的(de)(de)475℃脆(cui)(cui)性(xing)、850℃附近的(de)(de)。相析(xi)出脆(cui)(cui)化,甚至高(gao)(gao)(gao)Cr-Ni奧氏體(ti)鋼(gang)(如25-20)也有(you)。相析(xi)出脆(cui)(cui)化問題。耐熱鋼(gang)在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)使用過程中要考慮到長期(qi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)工(gong)(gong)作(zuo)時可能產生的(de)(de)脆(cui)(cui)化現象和(he)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)疲勞破(po)(po)壞。疲勞破(po)(po)壞一般由表(biao)層或者表(biao)面下(xia)某些(xie)缺陷(xian)形成裂(lie)(lie)紋,裂(lie)(lie)紋在(zai)交變(bian)載荷作(zuo)用下(xia),逐(zhu)漸(jian)擴大,直至斷裂(lie)(lie)。
不銹鋼(gang)的主要合金元素對耐熱(re)性能的影響將在本章第4節予以介(jie)紹(表1-13)。表1-11列出了幾種耐熱(re)鋼(gang)適用溫度范(fan)圍及主要用途。
在(zai)較低溫度(du)下,疲勞(lao)(lao)裂(lie)紋是穿(chuan)晶(jing)的,而在(zai)高溫下的疲勞(lao)(lao)裂(lie)紋是沿晶(jing)間發展的。