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(gang)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,它們具有下列特點。
①. 保(bao)證抗氧化(hua)性能需較高含鉻量(liang)以形(xing)成致密氧化(hua)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(zheng)熱強(qiang)要求的(de)措施
a. 增Ni以得到穩定(ding)的(de)奧氏體組織,利(li)用Mo、W固溶(rong)強化,提高原子間(jian)結(jie)合力。但加Mo對抗氧化性不利(li)。
b. 形成碳化(hua)物(wu)(MC、M23C6)為主的第二相,為此應適當提(ti)高(gao)含碳量。
c. 加入微量硼或稀土等以控制(zhi)晶粒度(du)并強化晶界,如耐熱奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)06Cr15Ni25Ti2MoAlVB。
③. 高溫(wen)脆化問(wen)題
耐熱不銹鋼(gang)(gang)在(zai)熱加工或高溫(wen)下長(chang)期工作時會產生各種(zhong)脆化(hua)(hua)(hua)(hua)現(xian)象,如06Cr13(0Cr13)鋼(gang)(gang)在(zai)550℃左(zuo)右的(de)(de)回火(huo)脆性(xing),高鉻鐵(tie)(tie)素(su)(su)體鋼(gang)(gang)的(de)(de)晶粒(li)長(chang)大脆化(hua)(hua)(hua)(hua),奧氏體鋼(gang)(gang)沿(yan)晶界析(xi)(xi)出碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物造成的(de)(de)脆化(hua)(hua)(hua)(hua)以及鐵(tie)(tie)素(su)(su)體鋼(gang)(gang)的(de)(de)475℃脆性(xing)、850℃附近(jin)的(de)(de)。相析(xi)(xi)出脆化(hua)(hua)(hua)(hua),甚至高Cr-Ni奧氏體鋼(gang)(gang)(如25-20)也有。相析(xi)(xi)出脆化(hua)(hua)(hua)(hua)問題。耐熱鋼(gang)(gang)在(zai)高溫(wen)使用過(guo)程中要考慮到長(chang)期高溫(wen)工作時可能(neng)產生的(de)(de)脆化(hua)(hua)(hua)(hua)現(xian)象和高溫(wen)疲(pi)勞(lao)破壞(huai)。疲(pi)勞(lao)破壞(huai)一般由表(biao)層或者(zhe)表(biao)面下某些(xie)缺陷形成裂紋,裂紋在(zai)交變載荷作用下,逐漸擴(kuo)大,直至斷裂。
不銹鋼的主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)合金元(yuan)素對耐熱性(xing)能的影(ying)響將在本(ben)章(zhang)第4節予以介紹(shao)(表1-13)。表1-11列出(chu)了(le)幾種(zhong)耐熱鋼適(shi)用(yong)溫(wen)度范圍及主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用(yong)途。
在(zai)較(jiao)低溫度(du)下(xia),疲(pi)勞裂紋(wen)是(shi)穿晶的(de),而在(zai)高溫下(xia)的(de)疲(pi)勞裂紋(wen)是(shi)沿晶間發展的(de)。