第6章 耐热钢--20090316课件.pptVIP

第六章 耐热钢及耐热合金;6.1 耐热钢工作条件及性能 ; 耐热钢的高温性能指标;2. 持久强度与持久塑性 ;持久寿命： 它表示在规定温度和规定应力作用下拉断的时间. 应力松弛 高温下工作的紧固件，在力的作用方向和零件尺寸不改变的条件下，工作零件中应力自发降低的过程称为应力松弛现象。高温下工作的紧固件要求有低的应力松弛性能。 高温疲劳强度 热疲劳; 耐热钢的强化 固溶强化（Mo, W, Cr） 晶界强化（适当选用较粗晶粒；加入M，强化晶界，如纯化晶界，B，Re, Ca; 填充空位，阻碍扩散；晶界的沉淀强化） 沉淀强化 只有MC的沉淀强化才使 钢具有好的高温强度 热处理强化：控制晶粒度；改善强化相分布状态 形变强化 ; 高温化学稳定性 ;2. 合金元素对钢的氧化速度的影响 氧化膜的结构要求：稳定、致密、与基体结合紧密 加入Cr, Si, Al等， Cr、Al可单独加入，Si 只能作辅加元素 (增加钢的脆性)。 可以提高FeO出现的温度，改善钢的高温化学稳定性; Cr2O3或Al2O3；FeO-Cr2O3或FeO-Al2O3等尖晶石氧化物膜；Fe2SiO4氧化膜; 耐热钢与耐热合金分类 ;6. 2 耐热钢钢种;组织 合金元素总量不超过5%，退火后得到F+P组织；也可经过热处理得到 B 或 M组织使钢强化。 用途：多用于锅炉蒸汽管道，在450-620℃蒸汽介质中长期运转。 强化方法 固溶强化：以Mo, W, Cr为主要元素 碳化物沉淀强化：以V, Ti, Nb为主要元素 从提高高温强度（持久强度）： MCM2CM6CM23C6M7C3 ;12Cr1MoV钢为例： 980℃加热后 炉冷— F + P组织 — 持久强度最低，持久塑性最高 空冷— （粒状 B +少量 F +少量 M ）组织 — 高温回火 （740℃） 淬火— M 组织-高温回火（740℃） 高温回火（740℃）-回火T-S组织 持久强度最高，持久塑性居中 回火温度 = 使用温度 + 100-150℃ ;（二）马氏体耐热钢 由低C Cr13型马氏体不锈钢转变而来，加入W, Mo, V, Nb, N, B ， Cr12型马氏体耐热钢 可作570℃汽轮机叶片、转子。具有良好的消震性，但其组织稳定性差。 主要碳化物为(Cr, M)23C6，还有其它碳化物。 钢种：2Cr12MoV, 2Cr12WMoV: 回火T-回火S 强化相为M23C6，MC和M6C, 或Fe2W ； 组织：650-750 ℃回火----回火T-S组织。;（三）工业炉用耐热钢 Fe-Al-Mn炉用耐热钢 γ+少量α，工作温度900 ℃ 左右 Cr-Mn-C-N炉用耐热钢 （ γ组织 ） Cr19Mn12Si2N， Cr20Mn9Ni2Si2N 可用于850-1000℃的工业炉用耐热件 高Cr-Ni奥氏体炉用耐热钢 1000-1200℃长期工作 ，3Cr18Ni25Si2;（四）奥氏体耐热钢 具有B.C.C的铁素体型耐热钢，在600-650℃温度条件下的蠕变强度明显下降。 具有F.C.C结构的奥氏体型耐热钢，在650℃或更高温度（750 ℃ ）下有较高的高温强度； 奥氏体型耐热钢可分为三类: 简单奥氏体耐热钢（Cr18Ni9型奥氏体不锈钢）; 固溶强化型奥氏体耐热钢; 沉淀强化型奥氏体耐热钢。 ;1. Cr18Ni9型奥氏体不锈钢;3. 沉淀强化耐热钢 ;M23C6型在较低温度析出量很少，其最高析出温度在900℃。 GH36钢固溶温度为1140℃，保温1.5-2 h，然后水冷；固溶处理后进行两次时效处理： （1）670℃时效16h，使VC细小弥散析出，强度提高，但塑韧性较低，且具有缺口敏感性。 （2）760-800℃时效14-16h，然后空冷。弥散的VC适当长大，这种组织在低于700℃有很好的稳定性。可用于650℃-700℃长期工作的零件，如涡轮盘件。 ;（2）金属间化合物沉淀强化型耐热钢;1）GH132（A-286）钢成分 其主要成分为： C 0.08%，Cr 13.5-16%，Ni 24-27，Mn 1-2， Mo 1-1.5， Ti 1.75-2.30， Al0.40%。 Cr： 提高钢的化学稳定性，15%左右； Mo： 主要起固溶强化作用； Ni： 获得稳定的奥氏体组织，形成金属间化合物沉淀强化相； Ti, Al：主要是形成γ’-Ni3（Ti，Al），经过时效处理产生沉淀强化；;GH132钢时