1、耐热钢性能和耐腐蚀指标在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢基本信息简 介耐 热 钢 （ heat-resisting steels) 在 高 温 条 件 下 ， 具 有 抗 氧 化
2、 性 和 足 够 的 高 温 强 度 以 及 良 好 的 耐 热 性 能的 钢 称 作 耐 热 钢 。 类 别耐 热 钢 按 其 性 能 可 分 为 抗 氧 化 钢 和 热 强 钢 两 类 。 抗 氧 化 钢 又 简 称 不 起 皮钢 。 热 强 钢 是 指 在 高 温 下 具 有 良 好 的 抗 氧 化 性 能 并 具 有 较 高 的 高 温 强 度 的 钢 。耐 热 钢 按 其 正 火 组 织 可 分 为 奥 氏 体 耐 热 钢 、 马 氏 体 耐 热 钢 、 铁 素 体 耐热 钢 及 珠 光 体 耐 热 钢 等 。 用 途 耐 热 钢 常 用 于 制 造 锅 炉 、 汽 轮 机 、 动
3、力 机 械 、 工 业 炉 和 航 空 、 石 油 化工 等 工 业 部 门 中 在 高 温 下 工 作 的 零 部 件 。 这 些 部 件 除 要 求 高 温 强 度 和 抗 高温 氧 化 腐 蚀 外 ， 根 据 用 途 不 同 还 要 求 有 足 够 的 韧 性 、 良 好 的 可 加 工 性 和 焊接 性 ， 以 及 一 定 的 组 织 稳 定 性 。 中 国 自 1952 年 开 始 生 产 耐 热 钢 。 以 后 研 制出 一 些 新 型 的 低 合 金 热 强 钢 ， 从 而 使 珠 光 体 热 强 钢 的 工 作 温 度 提 高 到600 620 ； 此 外 ， 还 发 展 出
4、一 些 新 的 低 铬 镍 抗 氧 化 钢 种 。 耐 热 钢 和 不 锈 耐 酸 钢 在 使 用 范 围 上 互 有 交 叉 ， 一 些 不 锈 钢 兼 具 耐 热 钢特 性 ， 既 可 用 作 为 不 锈 耐 酸 钢 ， 也 可 作 为 耐 热 钢 使 用 。 合金元素的作用铬 、 铝 、 硅 这 些 铁 素 体 形 成 的 元 素 ， 在 高 温 下 能 促 使 金 属 表 面 生 成 致密 的 氧 化 膜 ， 防 止 继 续 氧 化 ， 是 提 高 钢 的 抗 氧 化 性 和 抗 高 温 气 体 腐 蚀的 主 要 元 素 。 但 铝 和 硅 含 量 过 高 会 使 室 温 塑 性 和
5、热 塑 性 严 重 恶 化 。 铬 能显 著 提 高 低 合 金 钢 的 再 结 晶 温 度 ,含 量 为 2 时 ， 强 化 效 果 最 好 。 镍 、 锰 可 以 形 成 和 稳 定 奥 氏 体 。 镍 能 提 高 奥 氏 体 钢 的 高 温 强 度 和 改 善抗 渗 碳 性 。 锰 虽 然 可 以 代 镍 形 成 奥 氏 体 ， 但 损 害 了 耐 热 钢 的 抗 氧 化 性 。 钒 、 钛 、 铌 是 强 碳 化 物 形 成 元 素 ， 能 形 成 细 小 弥 散 的 碳 化 物 ， 提 高 钢的 高 温 强 度 。 钛 、 铌 与 碳 结 合 还 可 防 止 奥 氏 体 钢 在 高
6、温 下 或 焊 后 产 生 晶 间 腐蚀 。 碳 、 氮 可 扩 大 和 稳 定 奥 氏 体 ， 从 而 提 高 耐 热 钢 的 高 温 强 度 。 钢 中 含铬 、 锰 较 多 时 ， 可 显 著 提 高 氮 的 溶 解 度 ， 并 可 利 用 氮 合 金 化 以 代 替 价 格较 贵 的 镍 。 硼 、 稀 土 均 为 耐 热 钢 中 的 微 量 元 素 。 硼 溶 入 固 溶 体 中 使 晶 体 点 阵发 生 畸 变 ， 晶 界 上 的 硼 又 能 阻 止 元 素 扩 散 和 晶 界 迁 移 ， 从 而 提 高 钢 的 高温 强 度 ； 稀 土 元 素 能 显 著 提 高 钢 的 抗 氧
7、 化 性 ， 改 善 热 塑 性 。耐 热 钢 分 类珠光体钢合 金 元 素 以 铬 、 钼 为 主 ， 总 量 一 般 不 超 过 5 。 其 组 织 除 珠 光 体 、 铁 素 体 外 ,还有 贝 氏 体 。 这 类 钢 在 500 600 有 良 好 的 高 温 强 度 及 工 艺 性 能 ， 价 格 较 低 ， 广泛 用 于 制 作 600 以 下 的 耐 热 部 件 。 如 锅 炉 钢 管 、 汽 轮 机 叶 轮 、 转 子 、 紧 固 件 及高 压 容 器 、 管 道 等 。 典 型 钢 种 有 ： 16Mo， 15CrMo， 12Cr1MoV， 12Cr2MoWVTiB， 10C
8、r2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV 等 。 马 氏 体 钢含 铬 量 一 般 为 7 13%,在 650 以 下 有 较 高 的 高 温 强 度 、 抗 氧 化 性 和 耐 水 汽 腐蚀 的 能 力 ， 但 焊 接 性 较 差 。 含 铬 12%左 右 的 1Cr13、 2Cr13,以 及 在 此 基 础 上 发 展出 来 的 钢 号 如 1Cr11MoV， 1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB 等 ,通 常 用 来 制 作 汽 轮机 叶 片 、 轮 盘 、 轴 、 紧 固 件 等 。 此 外 ,作 为 制 造 内 燃 机 排 气 阀 用 的4Cr9Si2,4Cr10S
9、i2Mo 等 也 属 于 马 氏 体 耐 热 钢 。 铁 素 体 钢含 有 较 多 的 铬 、 铝 、 硅 等 元 素 ， 形 成 单 相 铁 素 体 组 织 ， 有 良 好 的 抗 氧 化 性 和 耐高 温 气 体 腐 蚀 的 能 力 ,但 高 温 强 度 较 低 ,室 温 脆 性 较 大 ， 焊 接 性 较 差 。 如1Cr13SiAl,1Cr25Si2 等 。 一 般 用 于 制 作 承 受 载 荷 较 低 而 要 求 有 高 温 抗 氧 化 性 的 部 件 。奥氏体钢含 有 较 多 的 镍 、 锰 、 氮 等 奥 氏 体 形 成 元 素 ， 在 600 以 上 时 ， 有 较 好的 高
10、 温 强 度 和 组 织 稳 定 性 ， 焊 接 性 能 良 好 。 通 常 用 作 在 600 以 上 工 作 的 热 强 材料 。 典 型 钢 种 有 1Cr18Ni9Ti, 1Cr23Ni13, 1Cr25Ni20Si2， 2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo 等 。耐 热 钢 生 产 工 艺冶 炼 耐 热 钢 一 般 在 电 弧 炉 或 感 应 炉 中 熔 炼 。 质 量 要 求 高 的 往 往 采 用 真 空 精 炼 和炉 外 精 炼 工 艺 。 铸 造 某 些 高 合 金 耐 热 钢 难 以 加 工 变 形 ， 生 产 铸 件 不 仅 比 轧 材 合 算 ，
11、而 且 铸件 还 有 较 高 的 持 久 强 度 。 所 以 在 耐 热 钢 中 耐 热 铸 钢 占 有 相 当 大 的 比 例 。 铸 造 方 法除 采 用 砂 型 铸 造 外 ， 还 可 用 精 密 铸 造 工 艺 以 获 得 表 面 光 滑 、 尺 寸 精 确 的 产 品 。 对 合成 氨 和 乙 烯 裂 解 用 的 高 温 炉 管 往 往 采 用 离 心 铸 造 的 方 法 。 热 处 理 珠 光 体 热 强 钢 通 常 经 正 火 或 调 质 后 使 用 ； 马 氏 体 耐 热 钢 用 调 质 处 理 ，以 稳 定 组 织 ， 得 到 良 好 的 综 合 力 学 性 能 和 高 温
12、强 度 。 铁 素 体 钢 不 能 通 过 热 处 理 强 化 。 为 消 除 因 冷 塑 性 变 形 加 工 和 焊 接 所 导 致 的 内 应力 ， 可 在 650 830 进 行 退 火 处 理 ， 退 火 后 快 速 冷 却 ,以 便 迅 速 地 经 过 475 脆性 温 度 范 围 。 奥 氏 体 抗 氧 化 钢 大 多 采 用 高 温 固 溶 热 处 理 ， 以 获 得 良 好 的 冷 变 形 性 。 奥 氏 体 热强 钢 则 先 用 高 温 固 溶 处 理 ， 然 后 在 高 于 使 用 温 度 60 100 条 件 下 进 行 时 效 处 理 ,使组 织 稳 定 化 ， 同 时
13、 析 出 第 二 相 ， 以 强 化 基 体 。 耐 热 铸 钢 多 在 铸 态 下 使 用 ， 也 有 根 据耐 热 钢 的 种 类 采 用 相 应 的 热 处 理 的 。 耐 热 钢 的 用 途钢号 适用温度范围及其主要用途00Cr12 抗氧化温度 600700，用做高温、高压阀体、燃烧器0Cr13Al 适用温度范围 700800，燃汽轮机压缩机叶片1Cr17 在 900以下温度抗氧化，用做炉用高温部件、喷嘴1Cr12 在 600700温度范围内具有一定的抗氧化性和较高的高温强度，可用于汽轮机叶片、喷嘴、锅炉燃烧器阀门的高温部件1Cr13 抗氧化温度 700800，其用途与 1Cr12 钢
14、相同0Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti抗氧化温度 870以下，可用做锅炉受热面管子、加热炉零件、热交换器、马弗炉、转炉、喷嘴0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni1在 400900温度范围内抗高温腐蚀氧化，可用于工作温度 850以下的管件1Nb0Cr23Ni13 抗氧化温度直至 980，用于燃烧器火管、汽轮机叶片，加热炉体，甲烷变换装置，高温分离装置0Cr25Ni20 抗氧化温度直至 1035，用于加热炉部件；工作温度 950以下的输气系统部件0Cr17Ni12Mo2 0Cr19Ni13Mo2抗氧化温度不低于 870工作温度 600750的化工、炼油热交换器管子、炉用管件0Cr17Ni7A
15、l 工作温度 550以下的高温承载部件耐热钢腐蚀数据（Cr18Ni19 材料部分）锅炉与压力容器常用碳素钢 承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好 (1) 优质碳素结构钢 10 号和 20 号无缝钢管 20 号钢含碳量比 10 号钢多一倍，强度高，屈服极限 s 和强度极限 b 高20%，时效敏感性低，多采用 20 号钢 (2) 专用碳素钢 A3g A3R 15g 20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少 4. 普通低合金结构钢 低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量 Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P 等合金元素构成的，它的含碳量较低，多数小于 0.2%。其组织多数仍为 F
16、+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高钢材的强度，并改善了钢材的耐腐蚀性能和低温性能。低合金钢可轧制成各种钢材，如板材，管材，棒材和型材等。它广泛用于制造远洋轮船、大跨度桥梁，高压锅炉，大型容器，汽车，矿山机械及农业机械等。 大型化工容器材料采用 16MnR，生量比碳钢可减轻 1/3。用 15MnV 制造球形贮罐，与碳钢相比节省 45%。 焊接 5. 低合金热强钢 在原油加热，裂解，催化设备中，常用到许多能耐高温的钢材。如裂解炉管，要求承受 650800 高温。 20 号钢在 540下于氧化性气体中，因氧化强度只有 50MPa。因为石墨化。常用的抗氧化钢 Cr13SiAl, Cr25Ti,
17、Cr17Ti, Cr25Ni2 热强钢 12CrMo, Cr5Mo, 1Cr18Ni9Ti, Cr25Ni20 6. 不锈耐酸钢 是不锈钢(耐大气) 和耐酸钢(不锈) 的总称， 铬不锈钢1Cr13 多用作化工机器中受力大的耐蚀零件，如轴，活塞杆，阀件，螺栓，浮阀等 0Cr13,Cr17Ti F 组织，有良好塑性 铬镍不锈钢1Cr18Ni9 18-8 不锈钢 有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，用来制造贮罐，塔器，反应釜，应用最广。 7. 低温用钢 深冷分离，空分，液化气贮罐低温使用。 低温钢平均含碳量 0.080.18%，单相 F 组织，加入适量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N 等元素改善钢的综合机械性能。 常用低温用钢 1) 低合金低温用钢 16MnDR -40 机械性能优于一般低碳钢 2) 镍钢 2.25% -60 3.5% -100 9% -200 3) 高锰奥氏体钢 15Mn25Al4 其中 Mn 是形成 A 的基本元素，Al 作为稳定 A 的元素。 4) 铬镍奥氏体不锈钢 18-8 奥氏体不锈钢 国外低温设备用钢，以高铬镍为主，其次用镍钢，铜，铝。张平安2011-2-12 收集整理
