第六章及--耐热钢.pptVIP

第六章 耐热钢 §6.1 钢的热稳定性和热稳定钢 一、钢的抗氧化性能及其提高途径 二、热稳定钢（抗氧化钢） ⑴ 铁素体型热稳定钢 ⑵ 奥氏体型热稳定钢 §6.2 金属的热强性 一、高温下金属材料力学性能特点 二、热强性的影响因素及其提高途径 1. 影响热强性的因素 ⑵形变断裂方式的变化 2. 提高钢的热强性途径 ⑴基体强化 ⑵第二相强化 ⑶晶界强化 §6.3 α-Fe 基热强钢 一、珠光体型热强钢 工作过程中的组织和性能变化： 3. 合金元素的再分布 二、马氏体型热强钢 §6.4 γ-Fe基热强钢 一、固溶强化型 二、碳化物沉淀强化型 三、金属间化合物沉淀强化型 上海应用技术学院 工程材料学 热稳定钢（抗氧化钢）：在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀而不破坏的钢种，如炉底板等。 热强钢：在高温下有一定抗氧化能力并具有足够强度而不产生大量变形或断裂的钢种，如高温螺栓、涡轮叶片等。 一般用单位时间、单位面积上氧化后质量增加或减少的数值表示，单位为g/m2。 若能在金属表面形成一层致密的、牢固结合的氧化膜，那么钢将不再被氧化。 由于铁离子半径比氧离子的小，因而氧化膜的生成主要靠铁离子向外表层扩散。 560℃，表面生成很致密的Fe2O3和Fe3O4层，该两层较薄。 560℃，出现FeO层，铁离子在FeO层中的扩散很快，因而FeO层增厚很快，钢的氧化速度剧增。 Fe3O4 FeO Fe Fe2O3 氧离子 铁离子 钢的氧化过程示意图 Fe2O3、Fe3O4、FeO三层厚度比为1:10:100。 为了提高钢的抗氧化性，首先要防止FeO形成或提高其形成温度。 加入合金元素Cr、Al、Si，可以提高钢的抗氧化能力。 这是因为形成了Cr2O3、Al2O3、SiO2或FeO·Cr2O3、FeO· Al2O3、Fe2SiO4等很致密的、牢固结合的氧化膜；另外Cr、Al、Si还能提高FeO的形成温度。 广泛用于工业炉中的构件，如炉底板、马弗罐、辐射管等。 铁素体型热稳定钢 奥氏体型热稳定钢 ①Cr13型，使用温度800~850℃ ②Cr18型，使用温度＜1000℃ ③Cr25型，使用温度1050~1100℃ ①Cr-Ni系，经Si、Al抗氧化合金化。 ②Fe-Al-Mn系，节约Cr、Ni。 ③Cr-Mn-N系，有较高的持久强度。 高温下钢的强度及变形量不但与时间有关，而且与温度有关。 长时性能：蠕变极限、持久强度等。 随着温度的升高，耐热钢抵抗塑性变形和断裂的能力不断降低。 ⑴软化因素。显微组织由亚稳态向稳定态过渡、第二相聚集长大、发生再结晶等。 高温下形变方式不仅有滑移，而且还有扩散形变及晶界滑动与迁移等方式。 高温下由于晶界区域原子扩散速度增加，晶界强度减弱，断裂方式多呈晶间断裂。 提高基体金属的原子间结合力、降低固溶体的扩散过程。 常加入高溶点的固溶强化元素，如Mo、W等。 奥氏体基体比铁素体基体的热强性高。 要求第二相稳定，不聚集长大，能在高温下保持细小均匀的弥散状态，因此对第二相的成分和结构有一定要求。 难溶合金碳化物、金属间化合物 第二相与基体保持共格 减少高温状态下的晶界滑动。 ①减少晶界。适当控制钢的晶粒度。 ②净化晶界。减少S、P等低熔点杂质在晶界的偏聚。 ③填补晶界上的空位。加入表面活化元素。 ④晶界的沉淀强化。在晶界上沉淀出不连续的强化相。 在中温(600～650℃)下使用 低碳珠光体热强钢，炉管钢。 中碳珠光体热强钢，转子钢。 1. 珠光体的球化和碳化物的聚集 该过程是通过碳原子的扩散进行的。这种组织的变化将引起钢的强度软化。 2. 钢的石墨化 石墨相当于钢中的小裂纹，会引起钢件脆断。 碳化物形成元素Cr、Mo向碳化物内扩散、富集，而造成固溶体中合金元素贫化，导致热强性下降。 4. 热脆性 高温回火脆性 叶片钢： 低碳的Cr13型马氏体不锈钢； Cr12型马氏体热强钢。 阀门钢： 铬硅钢。 三种类型： 固溶强化型 碳化物沉淀强化型 金属间化合物沉淀强化型 在18-8奥氏体不锈钢的基础上发展起来的。 在具有良好耐热性的奥氏体基体中加入Mo、W、Nb等元素，以进一步提高钢的热强性。 经固溶淬火处理后使用。 含有较多的Cr、Ni，以形成奥氏体，又具有W、Mo、Nb、V等强碳化物形成元素和中碳，以形成碳化物强化相。 固溶淬火+时效处理后使用。 GH36钢(4Cr13Ni8Mn8MoVNb)，VC为强化相。 工作温度＜650℃。 上海应用技术学院 工程材料学