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2025-6-28*（二）球化的原因球光體中片狀滲碳體表面積較大，具有較大的表面能量，存在著從較高的能量狀態向較低的能量狀態轉化的趨勢。在常溫或溫度較低時，原子的活動能力較弱，一般不能完成上述的轉變，所以這時的片狀碳化合物還是比較穩定。但是，在高溫和應力的長期作用下，原子的活動能力增強，擴散速度也增大，碳化物從片狀向球狀的轉化便具備了條件。由於球的表面積最小，因而它的表面能量也最小，所以片狀碳化物就向球狀轉變。電廠用鋼引起球化的原因，一是高溫，二是高溫下工作的時間長。尤其是當超溫運行或工作溫度經常上、下波動，會促進球化的產生和發展。（三）球化的監督在火電廠中對鍋爐管子用鋼的球化情況要進行監督，特別是我國部分電廠高溫高壓蒸汽管道的運行時間已經達到或超過了設計的使用年限，珠光體類耐熱鋼球化現象已較為普遍，對這些管道更要密切注意，定期的檢查球化的發展情況。為了加強金屬的監督，已經編制了球化級別標準，可作為各電廠金屬監督評定球化時作參考。2025-6-28*二、石墨化在高溫和應力長期作用下，碳鋼和含鉬的低合金耐熱鋼組織中的滲碳體易分解為鐵和石墨，這個過程稱為石墨化。Fe3C→3Fe＋C（石墨）C呈游離狀態聚集於鋼中，由於石墨的強度和塑性幾乎等於零，故游離狀態的石墨析出後，鋼中便如出現了孔洞和裂縫，造成鋼材內部應力集中，使鋼材的硬度和塑性明顯著下降，脆性增加。國內外均發生過因石墨化而引起的爆管事故。2025-6-28*如圖5-21所示。用化學方法將石墨碳從鋼中離析出來，所貫徹到的石墨碳，其顏色如同焦炭，有的呈條狀，有的呈粒狀，大小不均。

鋼材料的化學成分對石墨化的影響最大，鋁和矽是促進石墨化的元素；鉻、鈦、鈮、釩等碳化合物形成元素，可以有效地阻止產生石墨化，其中鉻元素的效果為最好。圖5-320鋼過熱器管石墨化微觀組織2025-6-28*三、固溶體中合金元素的貧化在高溫和應力的長期作用下，耐熱鋼由於原子擴散能力增加，將導致合金元素在固溶體和碳化物之間的重新分配。合金元素重新分配的特點是：因溶體中合金元素的含量逐漸減少，而碳化物中合金元素的含量逐漸增加，於是出現固溶體中合金元素逐漸貧化的現象。固溶體中合金元素貧化後，鋼的蠕變極限和持久強度將要降低。固溶體中臺金元素的貧化與原子的擴散過程有關。若鋼中加入能延緩擴散過程的合金元素，就能提高固溶體的穩定性，從而減少固溶體中合金元素貧化的程度。鋼中若加入強碳化物形成元素鎢、釩、鈮、鈦等，就能起到穩定固溶體，阻礙鉬和鉻元素從固鎔體中向碳化物遷移。2025-6-28*第四節耐熱鋼中的合金元素及其作用鋼材的耐熱性能主要是通過合金化來達到的。所謂合金化，就是在碳鋼的基礎上加入可以提高熱穩定性和熱強性的合金元素。最常用的合金元素是鉻、鉬、釩、鎢、鈦、鈮、硼、矽、稀土元素等。加入的合金元素種類和含量不同，鋼的組織和耐熱性能就不一樣，使用時的工作參數也就不同。2025-6-28*耐熱鋼2025-6-28*鋼在高溫下能夠保持化學穩定性（耐腐蝕、不起皮）得品質，叫做鋼的熱穩定性；鋼在高溫下具有足夠強度的品質，叫做鋼的熱強性。具有熱穩定性和熱強性的鋼，稱為耐熱鋼。火電廠熱力設備中很多零部件是在高溫、高壓和腐蝕介質中長期工作的。因此，這些零部件需用耐熱鋼製造。此外，耐熱鋼還用來製造汽車和飛機發動機的排氣閥，化學熱處理設備中的耐熱構件等。2025-6-28*一、高溫對鋼材強度的影響鋼材的工作溫度超過某一溫度後，鋼的抗拉強度Rm要降低；鋼材在高溫下使用的時間越長，其強度極限也會越低。第一節耐熱鋼的高溫性能2025-6-28*機械性能溫度和實踐的關係，可用強度極限與溫度的關係曲線表示，如圖5-1所示。鐵及其合金在200～300℃時的強度比室溫時高，其脆性也比室溫時大，這種現象稱為蘭脆。從5-1中還可以看出，350℃以上時抗拉強度逐漸下降，強度曲線分為兩根，上面的一根為快速試驗時的強度曲線，下麵的一根為緩慢試驗時的強度曲線。應力超過上面的曲線時，試樣就斷裂；應力低於下麵的曲線時，一般認為試樣不會發生斷裂；應力位於兩根曲線之間時，試樣斷裂需經過一定的時間。應力越接近上面的曲線，試樣斷裂所經歷的時間越短。2025-6-28*金屬的強度是由晶內強度（晶粒內原子的引力）和晶界強度（晶界的結合力）兩部分所組成。常溫下晶界強度大於晶界強度，這是因為晶界的原子排列不規則，而且晶體缺陷又較多，從而具有較大的抗變形能力，金屬的破壞總是帶有金屬內破壞（穿晶破壞）的特點。隨著溫度的升高，晶內強度和晶界強度都將下降。但晶界的原子比晶內的原子更不穩定，晶界的缺點又比晶內的多，在較高溫度下原子的擴散速度就大，因此晶界強度的下降速度