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          耐熱不銹鋼

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          耐熱鋼的高溫性能分析介紹

          來源:至德鋼業 日期:2021-05-31 17:15:56 人氣:528

          耐熱鋼的高溫性能主要表現在以下幾點:


          一、抗氧化性  


            若在鋼的表面形成一層致密的保護膜,那鋼材就具有很好的抗氧化性。耐熱鋼中常用鉻、鋁、硅等合金元素來提高鋼材的抗氧化能力,這些合金元素可以形成致密完整的氧化膜Cr2O3、Al2O3及SiO2等。一般在鋼中加人Cr≥18%即可使鋼在1000℃~1100℃耐氧化;加入3%~4%的鋁可使鋼在900℃耐氧化;加入2%~3%的硅可使鋼在900℃~1000℃耐氧化。


          二、熱強性 


           熱強性就是指在高溫下長時間工作時,鋼材對斷裂的抗力(即持久強度);或者在高溫下長時間工作時,鋼材對塑性變形的抗力(即蠕變抗力)。提高鋼材的熱強性有3條途徑:


            a. 固溶強化 

           

             把鉬、鎢等合金元素固溶到鋼材的基體中,以提高原子間的結合力。


           

            b. 第二相強化 


             強化相的熔點越高,化學成分和點陣結構越復雜,穩定性就越高。對于常用的奧氏體熱強鋼,主要以碳化物(MC、M6C或M23C6)作為強化相的第二相。因此,為了提高熱強性,希望適當提高含碳量,并同時加人鈮、釩等強碳化物形成元素。


            c. 晶界強化


             通過控制晶粒度(一般希望為3~4級晶粒度)、加入硼及稀土等微量元素等方法強化晶界,以減小高溫下晶界的滑動。


          三、高溫脆化 


           耐熱鋼在熱加工過程中或在高溫下長期工作時可能產生脆化現象。脆化有以下幾種:


            1. 馬氏體鋼的回火脆性 


              例如,Cr13鋼在550℃附近的回火脆性。因此在焊接前后的熱處理過程中,應當注意鋼材性能的變化。


            2. 鐵素體鋼的晶粒長大脆化


             由于鐵素體鋼加熱時沒有相變發生,所以晶粒長大現象也不可能通過熱處理來改善。


           3. 奧氏體鋼析出相脆化 


             奧氏體鋼晶界析出碳化物相的脆化。


           4. 475℃脆性 


             它主要出現于含鉻量大于15%的鐵素體鋼中。在350℃-550℃較長時間加熱并緩冷時就出現這種脆化現象。因為在475℃附近最容易出現,所以稱為475℃脆性。關于這種脆性的產生機理,目前尚無統一的認識。已經產生475℃脆性的鋼,經過600℃~700℃加熱,保溫一小時后空冷,可以恢復原有性能。


          5. σ相脆化 


            σ相是富鉻的金屬間化合物,其成分可變,質硬而脆,沒有磁性。一般認為,在500℃~900℃長時間加熱有利于σ相的形成。由于σ相的形成過程本質尚待進一步研究,因此主要應該了解生產實際中產生σ相的規律及其消除措施。σ相可能由鐵素體產生,也可能由奧氏體直接產生,或由奧氏體轉變而成。實踐表明,存在鐵素體相時,特別有利于σ相的形成,這是因為鐵素體相富鉻并且利于鉻的擴散,而且凡是鐵素體形成元素都能加速σ相的析出,其中以鉻、鉬、硅、鈦、鈮等元素的影響較為強烈,而奧氏體形成元素鎳等可阻止 σ相析出。


            σ 相本身硬度高達HRC68以上,而且多半分布在晶界,這樣,不但降低材料的塑性和韌性,而且增大了晶間腐蝕的傾向。例如,2520不銹鋼在700℃溫度下工作14個月以后,由于σ相析出而變脆,而后發生了破壞。加熱溫度提高到超出σ相穩定存在的上限溫度時,σ相可以重新溶入到固溶體中。18-8鋼的σ相穩定存在的上限溫度在700℃左右,25-20鋼則在980℃左右。


            根據上述σ相的析出規律,應當采取的防止措施是:控制焊縫金屬的化學成分,適當減少鐵素體形成元素的含量,適當增加碳、錳、鎳的含量。焊件焊后進行固溶處理,可使σ相溶解。為消除在高溫工作過程中形成的σ相,設備每工作一段時間之后,瞬時提高工作溫度至900℃~1000℃,待σ相溶解后,再降至正常工作溫度使用。



          本文標簽:耐熱鋼 

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