耐热钢的选用

1、耐热钢的选用一.什么是耐热钢耐热钢是指在高于 450 c条件下工作，并具有足够的强度、抗氧化、耐腐蚀性能和长期的组织稳 定性的钢种。耐热钢从性能上分为热强钢和抗氧化钢（不起皮钢）。含Ni量很高的耐热钢称为高温合金。二.耐热钢的分类与适用范围：见附表一【附表一】耐热钢的分类与适用范围钢 种钢 号使用温度 c适 用范围马氏体铭钢4Cr9Si2800不起皮钢，用于小负荷的耐热件。1Cr13700不起皮钢，用于小负荷的耐热构件，常用于 电热元件的引出棒。减震性良好。铁素体1Cr17900以下常用于无负荷的、900不起皮钢，不 渗C的电热设备构件。1Cr25Ti 3Cr25Si3Ni1Cr2811001

2、100 1150不起皮钢，抗硫腐蚀性好，常用于小负荷的 加热设备构件。奥氏体铭银钢1Cr18Ni9Ti900在空气中有优良的抗腐蚀性，不耐盐酸、稀硫酸腐蚀和氯离子应力腐蚀，900c用做负荷构件。1Cr14Ni14Mo2WNb850热强钢，抗晶间腐蚀性能良不起皮钢，好， 用作负荷构件。1Cr23Ni131000980抗热疲劳性好，C下用做负荷构件1Cr23Ni181050C,不起皮热强钢中等负荷适用于,850小负荷用于1050C。9003Cr18Ni25Si21100对含硫气氛敏感，用热强钢，不起皮钢 作负 荷构件。1Cr25Ni20Si21Cr25Ni201200最常用的不起皮钢和热强钢。较高

3、的 Si含 量可阻止深层氧化。1Cr20Ni351200不起皮钢和热强钢，有较高的综合性 能，用 作负荷构件。铭镇氮4Cr22Ni4N3Cr24Ni7SiNRe3Cr30Ni11N1000不起皮钢和热强钢，用作负荷构件。10501100铭镒氮钢45Cr20Ni5Mn5WMoN3Cr18Mn12Si2N3Cr22Mn4Ni4Si2N900有较高的抗常用的不起皮钢和热强钢，用于 气氛保C硫腐蚀性能和抗渗性能，护热处 理设备。2Cr20Mn9Ni2Si2N95010001050铁镒铝6Mn18Al5Si2Ti6Mn28Al7TiRe6Mn28Al9TiRe950用于中小负荷耐热不起皮钢和热强钢，构

4、件。10501050三.常用耐热钢的化学成分与机械性能：见附表二；附表三 【附表二】常用耐热钢的主要化学成分 .钢号CSiMnCrNi它其4Cr9Si20.35 0.502.0 3.0<0.78.0 10.0<0.6一1Cr130.15 0.08<0.60.8 V14.0 12.0<0.6一1Cr170.12 V<0.8<0.816.0 18.0一一1Cr25Ti<0.12<1.0<0.824.0 27.0一0.8 Ti 0.50 3Cr2Si3Ni<0.353.5 2.5 0.7 V23.0 27.00.7 1.3一1Cr28<

5、;0.15<1.0<0.827.0 30.0一一1Cr18Ni9Ti<0.121.0 V2.0 V19.0 17.0-8.011.00.8 Ti 0.50 1Cr14Ni14Mo2WNb0.090.15<0.551.00.515.0 13.013.0 15.02.0 Mo 1.71.65W1.25 1.2Nb0.7-<1Cr23Ni13V 0.20<0.10<2.022.025.015.0 12.0一1Cr23Ni18v 0.20<0.10<2.025.0 22.0-17.0 20.0一3Cr18Ni25Si20.3 0.41.5 2.5&

6、lt;1.517.0 20.023.0 26.0一1Cr25Ni20Si2v 0.202.5 1.5 1.5 V27.0 24.018.0 21.0一1Cr20Ni350.15 v2.0 1.00.5 1.015.0 20.035.0 30.0-一4Cr22Ni4N0.35 0.451.2 2.0<1.024.0 21.0-5.0 3.5 0.30 N 0.23 3Cr24Ni7SiNRe0.27 0.371.32.0<1.023.0 26.08.7 7.00.30 N 0.20 0.30Re0.20 3Cr30Ni11N0.300.40<0.8 5<0.629.0 3

7、2.09.013.00.30 N 0.20 45Cr20Ni5Mn5WMoN0.50 0.401.2 2.05.5 4.519.021.55.5 4.51.1 W 0.7 1.10.7Mo3Cr18Mn12Si2N0.22 0.301.42.210.5 12.519.0 17.0-一0.30 N 0.22 3Cr22Mn4Ni4Si2N0.40 0.302.0 1.5 5.5 3.5 20.0 23.05.5 3.5 0.28 N 0.222Cr20Mn9Ni2Si2N0.170.261.8 2.78.511.021.0 18.0-3.0 2.00.30 N 0.206Mn18Al5Si2N0

8、.7 0.6 2.5 1.8 20.0 18.0 一一5.5 Al4.50.35 Ti 0.156Mn28Al7TiRe0.550.750.81.527.530.0一一18.0 Al16.0Ti0.1、Re0.16Mn28Al9TiRe0.750.55 1.50.830.027.5 一一20.0 Al18.0Ti0.1、Re0.1KY10。高温耐蚀合金：四.更高使用温度的钢种 .高温耐蚀合金：KF62KanthalAPM:1360c最高使用温度：13001.最高使用温度：C 1.最高使用温度：1260cC短期抗氧化1300c长期抗氧化；1360 .成分：Ni-Cr-Fe基和金+Ti,Zr,Y

9、%2成分：Cr22Al46%2合金Fe-Ni-Cr-Al -Re3 :3.蠕变强度.应用特点；S,C热腐适用于高温低氧分压环境和含C10000h ;1300:0.4MPa优良的高温氧化腐蚀抗力，蚀环境的受力构件。优良的硫化，氯化，碳化抗力 .表面负荷：42较高的高温强度与蠕变断裂强度 22Kw/mC： 1200用于耐高温氧化的钢管2【附表三】常用耐热钢的室温力学性能钢号抗拉强度/cr MPa b屈服点/cr MPa S伸长率 6)(S断面收缩率少)(冲击韧性2 a cm - Jk/4Cr9Si290060019501 Cr136004202060901 Cr1740025020501 Cr25

10、Ti45030020451 Cr18Ni9Ti55020040551Cr14Ni14Mo2WNb4002001835401Cr23Ni1355025035501Cr23Ni1855025035503Cr18Ni25Si265035025401Cr25Ni20Si260030025504Cr22Ni4N10001019403Cr18Mn12Si2N704035452Cr20Mn9Ni2Si2N654035456Mn28Al9TiRe454【附表四】常用耐热钢的抗氧化性能号钢0温1Cr18Ni9Ti 1 度棒材 1130 1000h 650 700137 50606700 100800 35460

11、4013213512800900号钢度强强 持久 度蠕变水11501100c 耐急冷急热性冷。90021-)( mh /g氧化增重(失重)速度 / “山MPa/温800 c110000h 普通10900 c1100000h 17 111000 c 度1100 c1200 c1Cr13 C1160 c 水冷，适用于盐浴能高，0.45) (MPa(2.0)20(4.2) CMPa一1Cr17 或 800c 10h240550 炉用埸。(0.2)290 190 16离心0.4 () 240140 200 26(2.0)一一1Cr25Ti 时 700c 24h180600一1

12、30)(0.85一一1Cr28 效。110650一10060140(0.12)70 400.2 ()(1.15)一1Cr23Ni18 70700一7050120)(0.283050(0.48)(1.65一3Cr18Ni25Si2 6度温1Cr23Ni13一/ (T/ (T/0.126温度0.835o-/ (T1.125 /4 Cr25Ni20 10000h c 1100 度b100000hbb1000h0.092 C0.33611000h10000h0.999 14 Cr22Ni4N c 1150 cMPa0.150.25一MPa一3Cr24Ni7SiNRe 水冷91 600一 载荷 6491

13、340.151 6000.692 100810.9313Cr30Ni11N 49 700载荷704840.1327000.45134451.08528 800C 850载荷7605680012.5 2345Cr20Ni5Mn5WmoN21 9000.018载荷0.125816281.860900-3 11一3Cr18Mn12Si2N0.181载荷0.2382.2185 2.5一110008712110003Cr22Mn4Ni4Si2N0.018 140 0.0320.2296035600 1Cr23Ni18 固溶处理901909018012080 60-243536注

14、：氧化增重是质量指标；（）为失重速度;五。耐热钢的应用性能.耐热钢的高温腐蚀耐热钢在高温下使用，根据使用温度的高低，环境因素的不同， 不同的钢种会受到不同性质、不同程度的腐蚀主要包括：1 .高温氧化（狭义）3耐热钢的狭义高温氧化是指耐热钢在高温下与氧气反应生成金属氧化物的过程。氧气可以是纯氧，或是含氧的干燥空气。 这是最基本、最基础的耐热钢腐蚀 2i-o该数值愈小，耐热钢的h cm 现 象。其氧化的程度以氧化增重量表示：g抗氧化性能愈强。水蒸气加速高温氧化过程；外加载荷加速高温氧化过程。常用耐热钢的抗氧化性能比较见附表四。2 . iWj温碳化高温碳化是指耐热钢在高温下含 C及其化合物的还原气氛

15、中与其反应生成碳化物的过程。增 重愈小，耐热钢的抗增碳性能力愈强。 能力的大小取决于耐热钢表面产生的保护性氧化膜的致密 性与稳定性。3 .高温硫化高温硫化是指耐热钢在高温下的氧化性或还原性含硫介质中与其反应生成硫化物的过程。耐热钢在含硫介质中经受氧化、还原、和抵抗硫腐蚀三重作用。腐2i表示。-cm - hmm蚀能力以腐蚀速率 4.高温氮化 高温氮化是指耐热钢在高温下的氮气或含氮介质中与其反应生成氮化物的过程。耐热钢抵抗高温氮化腐蚀的能力大小取决于钢中元素与氮的亲和力。5 . 高温卤化耐热钢在卤族（氟、氯、澳、碘）元素介质中会产生强烈的腐蚀（点状腐蚀）称为高温卤化。其 中氯尤其严重，合金中的Cr

16、、Ni、Al、Fe与氯都有很强的亲和力，在低温潮湿环境下形成挥发性很强的化合物。因此，耐热钢在卤族元素介质中使用温度通常不超过500 C。6 .混合气体氧化在多种元素或化合物的混合介质中，耐热钢会产生两种以上的氧化，如硫化-氧化；硫化- 碳化等。这是实际应用中最通常的情况。7 .氢腐蚀在高温高压的氢气中，氢原子渗入耐热钢中与碳化物发生反应，产生甲烷气体致使钢表面发生气泡或开裂，并且表面脱碳。这种腐蚀称为氢腐蚀。耐热钢焊接时，焊缝中的氢气排不出来，也造成焊缝的腐蚀。以上所有的腐蚀现象都是从耐热钢表面的保护性氧化膜遭到破坏开始。钢中主要元素的作用及其含量的不同，致使不同的耐热钢具有不同的抗腐蚀能力

17、。8耐热钢中主要元素对耐热钢性能的影响碳的作用是双重的。碳是不可缺的稳定奥氏体的元素。碳含量的提高可增强钢的强度与硬度。但碳与铁、铭的亲和力很强，形成有害的碳化铁、碳化铭。降低碳的含量可提高钢的可焊性与冷变形能力。由于对耐热钢主要应用其抗高温氧化能力，故较低的含C量是有利的。一般的含 C量应在0.10.2 %之间。2. Cr:铭是耐热钢中抗高温腐蚀的起决定作用的主要元素。其原因之一是铭使铁基固溶体的电极电位提高；吸收铁的电子使其钝化。其原因之二是在钢的表面形成有利的氧化膜CrO;连续的致密的氧化膜可有效的阻止离子通32过膜的扩散减缓氧化速度。合金中的Cr含量应达到1520%以上。高含铭不锈钢有

18、较强的抗氢腐蚀能力。3. Ni:银是耐热钢中与铭形成奥氏体的重要合金化元素，使高铭钢的组织发生变化。提高钢的热强 性与耐腐蚀性。其本身也是优良的耐腐蚀材料。4. Al :铝在耐热钢的热处理中固溶强化作用大。由于与氧的亲和作用强，高温下形成保护性氧化膜AlO,可有效的阻止离子通过膜的扩散减缓氧化速度。32在渗氮钢中形成坚硬耐蚀的渗氮层。含量多在 35%之间。过高的含量对钢的力学性能不利。为提高耐热钢的抗高温腐蚀能 力，可在表面渗铝，但最多只能错入V7 %的铝。5. Si:硅在高温氧化生成 SiO,分布在保护性氧化膜与基体金属之间。组织氧进一 2步渗入，降低合金的氧化速度，提高耐热钢的耐蚀性。适量

19、的Si调整钢的机械性能，提高弹性极限，其含量不超过2%。过量的Si反而提高氧化增重，且影响钢的可焊性能与冷作性能。6. Ti:钛在耐热钢中可提高抗氧化性与蠕变强度、持久强度。有明显的防止和减轻晶间腐蚀、应力腐蚀的作用。7. Mo:铝在耐热钢中含量为 0.5 %时，能降低或抑制其它元素导致的回火脆性。在较高回火温度下，能提高钢的热强性和蠕变强度。含量为23%铝的耐热钢能抵抗有机酸及还原性介质的腐蚀。铝是贝氏体高强钢的重要元素之一。8. Mn:由于镒氧化后生成 MnO并与CrO结合，使氧化速度增加，并降低氧化膜32与基体金属的结合能力，使氧化膜易于脱落。降低了耐热钢的抗氧化性能。它的主要作用是替代

20、银在低合金钢中作为奥氏体钢的奥氏体化元素。9. N:耐热钢中含有2%氮，能稳定钢中的奥氏体。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温 强度，从而增加了钢的蠕变强度。10. Re:耐热钢中含有0.2% Re,可以提高钢的抗氧化性，提高高温强度和蠕变强度。可以较大 幅度的提高耐蚀性。含钮的耐热钢高温下形成的YO能与CrO、3322 Al O3共同形成致密的氧化膜，提高耐热钢抗氢腐蚀能力.25常用耐热钢的高温强度见附表五。【附表五】常用耐热钢的高温强度久 强 度钢 号度持(T / (T /6 /G /G /温温 2CH3bbbbb100000 度 1000度 1000100000 10000 10000

21、C 油淬 1050CCMPaMPaC 720750270 180 260 450 450330 270回火 475 190 120 210 470 260500 500 190 230 70 160 160 1105501605301007040 7550(T / (T / (T / (T / (T /温温度 1CH3 1bbb1 h10000hC 度 103010000h100000h1000h100000 c油淬 1050CMPaMPa C 680700123 470 220 260 300 400回火空冷105500 220 190 450 270530 230190 95 160500

22、 57116400 130 4Cr9Si21040 c 30min 95500 110油淬，750 c 50 60058油冷。铸铝用 65020 27埸专用。6/ "(T /(T (T /(T 温温度 1Cr25Ni20Si2 他化10000h1000h 1100- 1105C100000h度 C 1000h10000hC水或空冷 MPa MPa最高使用温度：8 13 800 80020 187C； 12003 9 900 5900连续使用温度:1. 0. 5 410001000C； 11505 . 11100 1100连续使用温度：50. 1200 12001050c 1100/

23、0-§ 时裂断温度 3Cr18Mn12Si2N(%) C 1100-1150 h C间 MPa 40Min,空冷 30 900 490 44.3较好的抗氧化性，261.839.440抗硫腐蚀性，47.7238.3抗渗碳性，49.3 97.750C下可长期在95044.097.5适用于加热使用。61.454.760炉传送带，炉底板42.0渗碳炉罐。/ /CT 0- 造铸 温度20Cr20Mn9Ni2Sibb100010000C法方2N耐热钢的正确使用六.根据环境介质的不同，选择适用的耐热钢。1 .使用中的注意事项 2.尽量形成稳定致密的保护性氧化膜-预氧化处理.耐热钢表面具有稳定致密的

24、保护性氧化膜是设备正常使用的必备条件。因此电加热设备在正式启用前，通电加热至足够高的温度，保温足够长的时间，以便形成理想的氧化膜。正常使用过程不能代替预氧化处理。C (不 50预氧化处理应在空炉下进行。预氧化温度应高于正常使用温度小 时。如设备长时间6能超过该材料允许最高使用温度)，保温时间4停用，重新使用前也应作预氧化处理。设备使用温度不超过该材料允许最高使用温度，整体不过烧。.设备加热均匀，局部不过热。使用棒状加热元件时，加热元件应与 .被加热设备保持足够距离。焊接部位必须按照正确的焊接工艺施焊。尽量避免与减少焊缝周围.母材的氢腐蚀及晶间腐蚀。为确保耐热钢的使用寿命及设备的正常使用，正确选

25、材是保证，搞.清气相环境是前提。气相环境的各种参数是直接决定和影响耐热钢氧化的根本因素。其中包括：7 .气相的化学成分是单一的氧气还是含两种以上反应气体的混合气体。 .气相的总压力和反应气体组分的分压以及压力的变化。 .气体流动状态及流速。 .流动气体是否含有易与耐热钢表面反应的粒状物。 .环境温度是恒定的还是交变的。 .外力作用是恒定的还是交变的。.工件的正常加热过程中，在设备内放置同材质的试件，以试件的观察评定结果代替对耐热 钢设备的评价。.耐热钢设备在加热过程中，尽量避免急冷急热。3.耐热钢的使用场合见附表六。【附表六】耐热钢的使用场合tlril 牌号类型用1途850C850C1Cr18

26、Ni9Ti1Cr18Ni90Cr18Ni9 0Cr25Ni20 00Cr19Ni10体奥氏通用性 不锈钢。 民用、建 材、工业 一般防 腐耐热 通用性 不锈钢。民用、建 材、工业 一般防 腐耐热冷做后性能提高。作为不锈 耐热钢使 用最广 泛，食品 用设备。 化工、原 子能工业用。炉用材 料，汽车 排气净化 装置用材 料。用于抗晶 间腐蚀性 要求高的 化学、石油产 业的野 外露天 煤炭、0Cr17Ni12Mo20Cr17Ni14Mo21Cr18Ni12Mo2Ti机器、建 材、耐热 零件及热 处理有困 难的零件 适用于在 海水和其 他介质 中，主要 作耐点蚀 材料，照 相、食品工业、沿海地区设施、

27、绳索、杆、螺杆、螺母CD为0Cr17Ni12Mo2的超 低碳 钢，用于对 抗晶间 的腐蚀 性有特 别要求的产 品。用于抗硫 酸、磷酸、 甲酸、乙 酸的设 备，有良 好的耐晶 间腐蚀0Cr18Ni12Mo2Ti0Cr18Ni10Ti0Cr16Ni14性。同上添加无磁 不锈钢， 作电子原 件。提高耐晶 间腐蚀， 不推荐作 装饰部件。Ti0-1Cr20Ni14Si21Cr17Ni700Cr18Ni5MoSi2具有较高 的高温强 度及抗氧 化性，对 含硫气氛 较敏感， 在一800C有析出 相的脆化 倾向，适 用于制作 承受应力 的各种炉用构件。适用于高 强度构件，火车 客车车厢 用材料十奥氏体耐应力腐

28、 蚀破裂性 能良好， 素铁具有较高的强度，适用于含氯 离子体的环境，用于炼 油、化肥、 造纸、石 油、化工 等工业， 制造热0Cr17(Ti)1Cr17交换器、冷凝器等。装饰用铁素体用于洗衣机内桶冲压 件，铁素体耐蚀性良好的通用钢种，建筑内装饰用，重油燃烧器部件，用于家庭用具，家用电器部件。6008.常用典型耐热钢特性与用途见附表七。4常用典型耐热钢特性与用途附表七0Cr13 1Cr13铁素作较高如气轮结构架，螺栓，体韧性及 受冲击 负荷的 零件，螺 帽等具 有良好 的耐蚀 性，机械 加工性， 用作一 般用途、 刀刃机 械零叶片，2Cr13件、石油 精炼装 置、螺 栓、螺 母、泵 杆、餐具 等

29、。淬火 状态下 硬度高， 耐蚀性 良好，作 气轮机 叶片，餐 具SUS304具有C的SUS304LSUS304CuSUS304NSUS310SUS310S良好 的耐 蚀性、 耐热 性、低 温强 度和 机械 性能、 热压 弯曲 热加 工性能。无 热处 理硬 化、无 磁性。 广泛化学、 食品、 建材、 农业、医疗 器械、 汽车、 船舶、 生活 用具 等。1200SUS304的变种，含C量降 低，提 高了焊 接性 能。最 基本的 奥氏体 钢种， 用途最广泛。综合 性能 好。SUS304的变种。拔 丝及冷 压成型 性好。 抗时效 裂纹性 能优良SUS304的变 种，提 高了钢 的强 度。SUS304SUS310的变 种，提 高了钢 的强 度。的 变种， 含量降低，提 高了焊 接性能。是