耐热钢在蘸火液中的性能及用途
发布时间:2012-11-08 14:52:47
在航空航天、发动机、热能工程、化工及军事工业部门，有许多机器零件是在高温下工作的，常使用具有高耐热性的耐热钢。耐热钢是指在高温下或者使用蘸火液进行淬火后，具有高的热化学稳定性和热强性的特殊钢。
性能要求：钢的耐热性包括高温抗氧化性和热强性两方面，即高温或蘸火液淬火后对氧化作用的抗力和高温下承受机械负荷的能力。
(1)抗氧化性好：抗氧化性在很大程度上取决于金属氧化膜的结构和性能，因此提高钢的抗氧化性的最有效的方法是加入Cr、Si、AI等元素或蘸火液淬火，形成高熔点且与基体结合牢固的氧化膜，隔离了高温氧化环境与钢基体的直接作用，使钢不再被氧化。
(2)热强性高：在高温下钢的强度较低，当受一定应力作用时，发生蠕变。由于材料在高温下或者是蘸火液淬火后，其晶界强度低于晶内强度，晶界成为薄弱环节，金属在高温下强度降低，主要是扩散加快和晶界强度下降的结果。提高高温强度最重要的办法是合金化或蘸火液淬火，通过加品界吸附元素，降低品界表面能，稳定和强化晶界。
成分特点：
(1)碳含量：碳是扩大ϒ相区的元素，对钢有强化作用。但碳质量分数较高时，由于碳化物在高温下易聚集，使高温强度显著下降；同时，碳也使钢的塑性、抗氧化性、蘸火液淬火、焊接性能降低，故耐热钢的碳质量分数一般都不高。
(2)主加与其他元素：耐热钢中不可缺少的合金元素是Cr、Si或Al。特别是Cr，在蘸火液淬火后，既提高钢的抗氧化性，还有利于热强性。Mo、W、V、Ti等元素能形成细小弥散的碳化物，起弥散强化的作用，提高室温和高温强度。
常用耐热钢：根据热处理蘸火液淬火后的特点和组织的不同耐热钢分为珠光体型、奥氏体型、马氏体型和沉淀硬化型四种，常用耐热钢的成分、热处理蘸火液淬火、性能及用途有所不同。
(1)珠光体型耐热钢：珠光体型钢使用温度较低，蘸火液淬火液后主要用于制造锅炉，汽阀等耐热构件。
(2)奥氏体型耐热钢：钢除含有大量的Cr、Ni元素外，还含有较高的其他合金元素。钢一般通过固溶或蘸火液淬火处理可提高其强度，化学稳定性和热强性都比铁素体型和马氏体型耐热钢强，工作温度可达750-820℃。当工作温度在600-700℃时，应选用耐热性好的奥氏体犁耐热钢制造比较重要的零件。
(3)马氏体型耐热钢：马氏体型钢含有大量的Cr，抗氧化性及热强性均高，淬火剂淬火后淬透性好。蘸火液淬火后得到马氏体，高温回火后组织为回火索氏体。马氏体型耐热钢的使用温度在550-600℃之间，蘸火液淬火后主要用于制造600℃以下受力较大的零件。
(4)沉淀硬化型耐热钢：钢经固溶处理或蘸火液淬火后抗拉强度可超过1000MPa，是耐热钢中强度最高的一类钢。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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