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(ao)氏(shi)體不銹鋼,它們具有下列特點。
①. 保證抗氧化性能需較高含鉻量(liang)以形(xing)成致(zhi)密氧化膜(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(bao)證熱強要求的措施(shi)
a. 增(zeng)Ni以得到穩(wen)定的奧氏體(ti)組(zu)織(zhi),利用Mo、W固溶強化(hua),提高原(yuan)子間(jian)結合(he)力。但加Mo對(dui)抗氧化(hua)性不利。
b. 形成碳(tan)化物(MC、M23C6)為主(zhu)的(de)第二相,為此(ci)應適當(dang)提(ti)高含碳(tan)量。
c. 加入微量硼或稀土等以控制晶粒度并(bing)強化晶界,如耐熱(re)奧氏體不銹鋼06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。
③. 高溫脆化問(wen)題
耐熱(re)(re)不銹鋼(gang)在(zai)(zai)熱(re)(re)加(jia)工或(huo)高(gao)(gao)(gao)溫下(xia)長(chang)期工作時會(hui)產生各種(zhong)脆(cui)化現象(xiang)(xiang),如06Cr13(0Cr13)鋼(gang)在(zai)(zai)550℃左(zuo)右的回(hui)火脆(cui)性,高(gao)(gao)(gao)鉻鐵素(su)(su)體鋼(gang)的晶粒(li)長(chang)大脆(cui)化,奧氏體鋼(gang)沿晶界析(xi)(xi)出(chu)碳(tan)化物造成(cheng)的脆(cui)化以及鐵素(su)(su)體鋼(gang)的475℃脆(cui)性、850℃附近的。相析(xi)(xi)出(chu)脆(cui)化,甚至(zhi)高(gao)(gao)(gao)Cr-Ni奧氏體鋼(gang)(如25-20)也有。相析(xi)(xi)出(chu)脆(cui)化問題(ti)。耐熱(re)(re)鋼(gang)在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)溫使(shi)用過程中(zhong)要考慮到長(chang)期高(gao)(gao)(gao)溫工作時可(ke)能產生的脆(cui)化現象(xiang)(xiang)和高(gao)(gao)(gao)溫疲勞破壞。疲勞破壞一般由表(biao)層(ceng)或(huo)者表(biao)面下(xia)某些(xie)缺陷(xian)形(xing)成(cheng)裂(lie)紋,裂(lie)紋在(zai)(zai)交變(bian)載荷(he)作用下(xia),逐漸擴大,直至(zhi)斷裂(lie)。
不銹鋼的主(zhu)要合(he)金元素對耐熱性能的影響將在本章第(di)4節予以(yi)介紹(shao)(表(biao)1-13)。表(biao)1-11列出了幾種耐熱鋼適用溫度范圍及主(zhu)要用途(tu)。
在(zai)(zai)較低溫(wen)度下(xia),疲勞裂(lie)紋是穿晶(jing)的(de),而(er)在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)的(de)疲勞裂(lie)紋是沿晶(jing)間發展(zhan)的(de)。