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(re)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、馬氏體和奧氏體不銹(xiu)鋼(gang),它們具有下列特點。
①. 保證抗氧化性能需較高含鉻量以形成(cheng)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
a. 增Ni以得到穩定的(de)奧氏體組(zu)織(zhi),利用Mo、W固溶強(qiang)化,提高原子間結合力。但加Mo對抗氧化性不利。
b. 形成碳化(hua)物(MC、M23C6)為(wei)主的第二相(xiang),為(wei)此(ci)應適當提高(gao)含碳量(liang)。
c. 加入微量硼(peng)或(huo)稀土等以控制晶(jing)粒(li)度并強化(hua)晶(jing)界,如耐(nai)熱奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。
③. 高溫脆化問(wen)題
耐熱不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在熱加工(gong)或高(gao)(gao)溫下長(chang)期工(gong)作時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)各(ge)種脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)現象,如(ru)06Cr13(0Cr13)鋼(gang)(gang)(gang)在550℃左右的(de)(de)回火脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性,高(gao)(gao)鉻鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)晶(jing)粒長(chang)大(da)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua),奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)沿晶(jing)界(jie)析(xi)出碳(tan)化(hua)(hua)物造(zao)成的(de)(de)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)以(yi)及鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)475℃脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性、850℃附(fu)近的(de)(de)。相析(xi)出脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua),甚至高(gao)(gao)Cr-Ni奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(如(ru)25-20)也有。相析(xi)出脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)問題。耐熱鋼(gang)(gang)(gang)在高(gao)(gao)溫使用過程中要(yao)考慮到長(chang)期高(gao)(gao)溫工(gong)作時(shi)可能產(chan)生(sheng)的(de)(de)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)現象和高(gao)(gao)溫疲勞(lao)破(po)壞(huai)。疲勞(lao)破(po)壞(huai)一(yi)般由(you)表層或者表面下某些缺陷形(xing)成裂紋,裂紋在交變載荷作用下,逐漸擴大(da),直(zhi)至斷裂。
不銹鋼(gang)的主要合金元(yuan)素對耐熱(re)性能的影響將(jiang)在本章第(di)4節(jie)予以(yi)介紹(表1-13)。表1-11列出了幾(ji)種耐熱(re)鋼(gang)適用溫度范圍及主要用途。
在較低(di)溫度(du)下(xia),疲勞裂紋是穿(chuan)晶的(de),而在高溫下(xia)的(de)疲勞裂紋是沿晶間發展的(de)。