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耐热钢是指具有高温抗氧化性和高温强度的钢
发布时间:2020-11-03 13:35浏览次数:

耐热钢是指具有高温抗氧化性和高温强度的钢。高温抗氧化性是确保工件在高温下持久工作的重要条件。钢件在高温空气等氧化环境中,氧与钢表面发生化学反应生成多种铁的氧化物层,该氧化物层很疏松,失去了钢的原有特性,极易脱落。为了提高钢的高温抗氧化性,向钢中加入合金元素,从而改变氧化物的结构。常用的合金元素有铬、硅、铝等。它们与氧反应,在钢的表面上生成致密的、稳定的氧化物层,或者说钝化层Cr2O3、SiO2或者Al2O3等,以保护钢不再继续氧化。铬、硅、铝加入量多,钢的高温抗氧化好,但是若硅、铝加入量太多,钢的力学性能和工艺性变差。所以,耐热钢以铬为主要合金元素,以硅、铝为辅助元素,总之,钢的高温抗氧化性只与化学成分有关。

 

高温强度系指钢在高温下能够长时间保持承受机械载荷的能力。钢在高温下承受机械载荷一是软化,即强度随温度升高而降低。二是蠕变,即在恒定应力的作用下,塑性变形量随时间延长而缓慢增大,钢在高温下的塑性变形是由晶内滑移和晶界滑移造成。提高钢的高温强度,通常采用合金化方法。亦是向钢中加入合金元素,提高原子间的结合力及形成有利的组织。加入铬、钼、钨、钒、钛等,可强化钢的基体,提高再结晶温度,还可形成强化相碳化物或金属间化合物,如Cr23C6、VC、TiC等。这些强化相在高温下稳定,不溶解,不聚集长大,并保持其硬度。加入镍元素,主要是为了得到奥氏体。奥氏体比铁素体中的原子排列紧密,原子间结合力强,原子扩散较难。所以奥氏体的高温强度较好。可见,耐热钢的高温强度不仅与化学成分有关,而且还与组织有关。

 

耐热钢铸件按合金元素含量分类

 

a)低碳钢:在此类钢中部含或很少含有其他合金元素,其碳含量一般不超过0.2%。

b)低合金耐热钢:在此类钢中都含有一种或几种合金元素,但含量不高,一般钢中所含合金元素的总量不超过5%,碳含量不超过0.2%.c)高合金耐热钢:在此类钢中合金元素多,合金元素含量一般在10%以上,甚至高达30%以上。

耐热钢铸件按钢的特性分类

a)抗氧化钢(或称耐热不起皮钢):此类钢在高温下(一般在550~1200℃)具有较好的抗氧化性能及抗高温腐蚀性能,并有一定的高温强度。用于制造各类加热炉用零件和热交换器,制造热汽轮机的燃烧市、锅炉吊瓜、加热炉炉底板和辊道以及炉管等。抗氧化性能是主要指标,部件本身不承受很大压力。

b)热强钢:在高温(通常在450~900℃)既能承受相当的附加应力又要具有优异的抗氧化、抗高温气体腐蚀能力,通常还要求承受周期性的可变应力。通常用作汽轮机、燃气轮机的转子和叶片,锅炉的过热器、高温下工作的螺栓和弹簧、内燃机的进排气阀、石油加氢反应器等。

 

耐热钢铸件按钢的主要用途分类

 

工业炉用耐热钢:除反应堆、电站锅炉、石化工业炉外,在冶金、机械、建材、轻工等工业中,广泛用作热交换器、加热炉管、反映罐等多种炉窑中的各种耐热部件,除采用板、管、棒等耐热钢变形材外,并采用大量的耐热钢铸件。冶金厂的各种退火炉罩,可控气氛连续加热炉的马弗罐、辐射管、装料框架、链带等,多采用310(0Cr25Ni20)或3Cr24Ni7SiNRe、2Cr25Ni13钢等。冶金厂连续式加热炉和热处理炉中大量的炉底辊和辐射管亦采用高合金耐热钢离心铸管,在水泥工业中,湿法水泥窑预热带中的耐热钢链条,大型水泥窑蓖冷机用的篦子板,冷却机用的物料斗等,均使用了大量的耐热钢件,如3Cr24Ni7SiNRe、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2等。

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