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耐熱鋼是指在高溫下具有較高強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的特殊鋼。它包括抗氧化鋼(高溫不起皮鋼)和熱強(qiáng)鋼兩類?？寡趸撏ǔＴ?50～1250℃溫度區(qū)間內(nèi)使用，要求較好的化學(xué)穩(wěn)定性(如抗氧化性及抗高溫腐蝕能力等)，但承受的載荷較低，對抗蠕變及抗蠕變斷裂能力要求不高。熱強(qiáng)鋼通常在450～900℃溫度區(qū)間內(nèi)使用，承受應(yīng)力較大，要求材料兼有良好的抗蠕變、抗破斷性和抗氧化性能。

耐熱鋼用途廣泛。熱電廠的鍋爐、汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的主體設(shè)備構(gòu)件都是由耐熱鋼制造的。在石油化工方面的煉油、合成氨及乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備均離不開耐熱鋼。此外還廣泛用作冶金、機(jī)械、建材、輕工等各種工業(yè)爐窯中的耐熱結(jié)構(gòu)材料。在煤的液化、氣化及核能方面(如高溫氣冷堆、快堆)一些核心部位的結(jié)構(gòu)材料也大量采用耐熱鋼。

簡史由于電站，石油化工工業(yè)發(fā)展的需要，在20世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn)了鉬是提高耐熱鋼熱強(qiáng)性的有效元素，在低碳鋼中加入0.5％鉬，工作溫度可以從450℃提高到500℃。為了解決含鉬鋼石墨化的問題，發(fā)展了低合金鉻鉬鋼，英國1938年把含0.8％鉻、0.5％鉬的鋼(相當(dāng)15CrMo)用于鍋爐過熱器，其后又發(fā)展了性能更高的10.25鉻-0.5鉬及2.25鉻-1鉬等鋼種。為了進(jìn)一步提高鋼的熱強(qiáng)性，節(jié)約鉬資源，發(fā)展了鉻鉬釩鋼系列，前蘇聯(lián)的12CrlMoV是典型代表，現(xiàn)在仍然是制造電站鍋爐的主要材料。

20世紀(jì)50年代中國開始引進(jìn)和生產(chǎn)低合金鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼，用于電站鍋爐及石油化工等方面。低合金耐熱鋼以價廉、工藝性能良好等特點(diǎn)一直受到重視，為了進(jìn)一步提高鋼的性能和工作溫度，60年代以來，國內(nèi)外通過大量的研究工作，研制出多元的低合金熱強(qiáng)鋼，工作溫度達(dá)600～620℃并在使用中部分代替了鎳鉻奧氏體鋼。如中國研制的12Cr2MoWVTiB(102)鋼，其性能超過了其他同類鋼的水平，作為過熱器管等已在中國200、300、600Mw機(jī)組中普遍應(yīng)用。

中高合金耐熱鋼基本上是和不銹鋼同時發(fā)展起來的，1914年德國施特勞斯等指出，含足夠鎳和鉻的鋼具有抗氧化和耐酸作用，1920年以后逐漸研制出鉻和鉻鎳不銹耐熱鋼，并形成了多種分支。如以12鉻型的中合金耐熱鋼為主的葉片鋼系列，主要用作汽輪機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)葉片；汽車拖拉機(jī)中內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣閥用閥門鋼，包括鉻硅、鉻鎳及鉻錳鎳氮型鋼；用于冶金機(jī)械、石油化工、輕工、建材工業(yè)爐用耐熱鋼及耐熱鑄鋼，包括高鉻鐵素體鋼及高鉻鎳奧氏體鋼。由于耐熱鑄鋼比變形材具有更高的蠕變強(qiáng)度，近20年來在石油化工及爐用材料方面得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)展了一系列用鎢、鉬、鈮、鈦等強(qiáng)化的高鉻鎳奧氏體耐熱鑄鋼。廣泛用于合成氨及乙烯裂解裝置。在上述耐熱鋼領(lǐng)域，世界發(fā)達(dá)使用比較成熟，多已形成了自己的專用標(biāo)準(zhǔn)。中國自50年代以來，在生產(chǎn)實踐中形成了較完整的耐熱鋼系列和標(biāo)準(zhǔn)牌號。如現(xiàn)在除有GB1221-90一熱鋼棒及GB413890耐熱鋼板基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)外，還有高壓鍋爐用鋼管及管坯(GB5310-85，GB5311-89)、汽輪機(jī)葉片鋼(GB8732-88)、內(nèi)燃機(jī)氣閥鋼(GB/T1277391)、耐熱鋼鑄件(GB8492-87)等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，基本滿足中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。在引用國外牌號的同時，結(jié)合本國的資源特點(diǎn)，發(fā)展了一些新的耐熱鋼牌號，如2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr24Ni7SiN(RE)、3Cr18Mn12Si2N等，分別列入有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使中國耐熱鋼標(biāo)準(zhǔn)系列具有自己的特色。

合金元素的作用(1)鉻、鋁、硅。這些元素形成和穩(wěn)定鐵素體，在高溫下能促使鋼表面生成致密的氧化膜，防止繼續(xù)氧化，是提高鋼的抗氧化性、抗高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋼中鋁和硅含量過高會使室溫塑性和熱塑性嚴(yán)重惡化。鉻能顯著提高低合金鋼的再結(jié)晶溫度，含量為2％時，強(qiáng)化效果。(2)鎳、錳?？梢孕纬珊头€(wěn)定奧氏體。提高奧氏體鋼的高溫強(qiáng)度和改善抗?jié)B碳性。錳雖然可以代替鎳形成奧氏體，但有損于耐熱鋼的抗氧化性。(3)鉬、鎢。是鐵素體形成元素?？梢蕴岣咪摰脑俳Y(jié)晶溫度，同時主要以固溶強(qiáng)化，提高耐熱鋼的蠕變強(qiáng)度。在低合金鋼中鉬是提高熱強(qiáng)性關(guān)鍵的元素，鎢、鉬復(fù)合比單獨(dú)加入有更明顯的效果。由于鉬、鎢在高溫下易于揮發(fā)和氧化，鋼中加入過多的鉬和鎢，會給高溫抗氧化性帶來不利影響。(4)釩、鈮、鈦。是鐵素體形成元素和強(qiáng)碳化物形成元素，能形成細(xì)小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。鈦、鈮和碳結(jié)合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產(chǎn)生晶間腐蝕。(5)碳、氮?？蓴U(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體，從而提高耐熱鋼的高溫強(qiáng)度，鋼中含鉻、錳較多時，可顯著提高氮的熔解度，加入氮或提高碳含量，可以代替貴重金屬鎳。生成碳化物或碳氮化物，控制其形態(tài)和數(shù)量可進(jìn)一步起到強(qiáng)化作用。(6)硼、稀土。均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中，使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變，晶界上的硼又能阻止元素擴(kuò)散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強(qiáng)度。鋼中加入微量稀土，提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性；稀土富集晶界，能凈化和強(qiáng)化晶界，有利于提高鋼的熱強(qiáng)性。但加入稀土類型、數(shù)量和%26lsquo;加入方法至關(guān)重要，要恰當(dāng)控制稀土在鋼中的存在狀態(tài)，否則難以收到預(yù)期效果。

分類耐熱鋼按其組織可分為4類，珠光體耐熱鋼，馬氏體耐熱鋼，鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。

通常也把沉淀硬化不銹鋼列入耐熱鋼中，這是因為這類鋼在540～650℃范圍內(nèi)具有較高的熱強(qiáng)性和足夠的抗氧化性。

另外，在實際生產(chǎn)中也常按用途將耐熱鋼分為：電站鍋爐用低合金鋼；汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)用葉片鋼；汽車、艦船用閥門鋼；石油化工和爐用耐熱鋼及耐熱鑄鋼等。