鉻、鋁、硅 這些鐵素體形成的元素,在高溫下能促使金屬表面生成致密的氧化膜,防止繼續(xù)氧化,是提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋁和硅含量過高會使室溫塑性和熱塑性嚴(yán)重惡化。鉻能顯著提高低合金鋼的再結(jié)晶溫度,含量為2%時,強(qiáng)化效果最好。
鎳、錳 可以形成和穩(wěn)定奧氏體。鎳能提高奧氏體鋼的高溫強(qiáng)度和改善抗?jié)B碳性。錳雖然可以代鎳形成奧氏體,但損害了耐熱鋼的抗氧化性。
釩、鈦、鈮 是強(qiáng)碳化物形成元素,能形成細(xì)小彌散的碳化物,提高鋼的高溫強(qiáng)度。鈦、鈮與碳結(jié)合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產(chǎn)生晶間腐蝕。
碳、氮 可擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體,從而提高耐熱鋼的高溫強(qiáng)度。鋼中含鉻、錳較多時,可顯著提高氮的溶解度,并可利用氮合金化以代替價格較貴的鎳。
硼、稀土均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變,晶界上的硼又能阻止元素?cái)U(kuò)散和晶界遷移,從而提高鋼的高溫強(qiáng)度;稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性,改善熱塑性。
耐熱鋼成分
1??碳?。在碳含量大于或等于0.04%時,推薦取兩位小數(shù);在碳含量不大于0.030%時,推薦取3位小數(shù)
2??錳?。除Cr-Ni-Mn鋼牌號外,對各類型鋼的其他牌號分別推薦用2.00%和1.00%(最大值)
3??磷?。除非由于技術(shù)原因有關(guān)生產(chǎn)廠推薦用較低的極限值外,奧氏體型鋼推薦磷含量不大于0.045%,其他類型鋼牌號磷含量不大于0.040%,但不包括易切削鋼牌號。
.4??硫?。由于特殊技術(shù)原因需規(guī)定較低的極限值外,各類型鋼牌號推薦硫含量不大于0.030%
5、還有硅、鉻、鎳、鉬、氮?、?銅、鈮和鉭
耐熱鋼按其性能可分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類。抗氧化鋼又簡稱不起皮鋼。熱強(qiáng)鋼是指在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高的高溫強(qiáng)度的鋼。
耐熱鋼按其正火組織可分為奧氏體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼及珠光體耐熱鋼等。
珠光體鋼
合金元素以鉻、鉬為主,總量一般不超過5%。其組織除珠光體、鐵素體外,還有貝氏體。這類鋼在500~600℃有良好的高溫強(qiáng)度及工藝性能,價格較低,廣泛用于制作
600℃以下的耐熱部件。典型鋼種有:16Mo,15CrMo,12Cr1MoV, 12Cr2MoWVTiB,10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。
馬氏體鋼
含鉻量一般為7~13%,在650℃以下有較高的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和耐水汽腐蝕的能力,但焊接性較差。含鉻12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來的鋼號如1Cr11MoV,1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用來制作汽輪機(jī)葉片、輪盤、軸、緊固件等。此外,作為制造內(nèi)燃機(jī)排氣閥用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也屬于馬氏體耐熱鋼。
鐵素體鋼
含有較多的鉻、鋁、硅等元素,形成單相鐵素體組織,有良好的抗氧化性和耐高溫氣體腐蝕的能力,但高溫強(qiáng)度較低,室溫脆性較大,焊接性較差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受載荷較低而要求有高溫抗氧化性的部件。
奧氏體鋼
含有較多的鎳、錳、氮等奧氏體形成元素,在 600℃以上時,有較好的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性,焊接性能良好。通常用作在 600℃以上工作的熱強(qiáng)材料。典型鋼種有 1Cr18Ni9Ti(321), 1Cr23Ni13(309), 0Cr25Ni20 (310S),1Cr25Ni20Si2(314),2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。
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