(新)耐热钢及高温合金_
耐热钢及高温合金
耐热钢及高温合金
各种动力机械，加热电站中的锅炉和蒸汽轮机、航空和舰艇用的燃汽轮机以及原子反应堆工程等结构中的许多结构件是在高温状态下工作的。工作温度的升高，一方面影响钢的化学稳定性；另一方面降低钢的强度。为此，要求钢在高温下应具有
(1)抗蠕变、抗热松弛和热疲劳性能及抗氧化能力
(2)在一定介质中耐腐蚀的能力以及足够的韧性
(3)具有良好的加工性能及焊接检
(4)按照不同用途有合理的组织稳定性。
耐热钢是指在高温下工作并具有一定强度和抗氧化耐腐蚀能力的钢种，耐热钢包括热稳定钢和热强钢。热稳定钢是指在高温下抗氧化或执高温介质腐蚀而不破坏的钢种，如炉底板、炉栅等。它们工作时的主要失效形式是高温氧化。而单位面积上承受的载荷并不大。热强钢是指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。它们工作时要求承受较大的载荷，失效的主要原因是高温下强度不够。
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
工件与高温空气、蒸汽或燃气相接肽表面要发生高温氧化或腐蚀破坏。因此，要求工件必须具备较好的热稳定性。
除了加入合金元素方法外，目前还采用渗金属的方法，如渗Cr、渗Al或渗Si，以提高钢的抗氧化性能。
二、热稳定钢
热稳定钢(又称抗氧化钢广泛用于工业锅炉中的构件，如炉底板、马弗罐、辐射管等这种用途的热稳定钢有铁素体F型热稳定钢和奥氏体A型热稳定钢两类。
F型热稳定钢是在F不锈钢的基础上进行抗氧化合金化而形成的钢种、具有单相F基体，表面容易获得连续的保护性氧化膜。根据使用
温度，可分为Cr13型钢、Cr18型钢和Cr25型钢等。F型热稳定钢和F不锈钢一样，因为没有相变，所以晶粒较粗大，韧性较低，但抗氧化性很强。
A型热稳定钢是在A型不锈钢的基础上进一步经Si、Al抗氧化合金化而形成的钢种。A型热稳定钢比F型热稳定钢具有更好的工艺性能和热强性。但这类钢因消耗大量的Cr、Ni资源，故从50年代起研究了Fe-Al－Mn系和Cr－Mn-N系热稳定钢，并已取得了一定进展。
2 金属的热强性
一、高温下金属材料力学性能特点
在室温下，钢的力学性能与加载时间无关，但在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，这就是耐热钢所谓的热强性。热强性系指耐热钢在高温和载荷共同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。由此可见在评定高温条件下材料的力学性能时，必须用热强性来评定。热强性包括材料高温条件下的瞬时性能和长时性能。
瞬时性能是指在高温条件下进行常现力学性能试验所测得的性能指标。如高温拉伸、高温冲击和高温硬度等。其特点是高温、短时加载，一般说来瞬时性能P是钢热强性的一个侧面，所测得的性能指标一般
不作设计指标，而是作为选择高温材料的一个参考指标。
长时性能是指材料在高温及载荷共同长时间作用下所测得的性能、常见的性能指标有：蠕变极限、持久强度、应力松他高温疲劳强度和冷热疲劳等(详见金属力学性能地这是评定高温材料必须建立的性能指标。
二、热泪性的影响因表及其提高途径
1.影响耐热钢热强性的因素
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，这主要是由以下两个因素造成的：
(1)影响耐热钢的软化因素。随着温度的升高、钢的原子问结合力降低原子扩散系数增大，从而导致钢的组织由亚稳态向稳定态过渡、如第二相的聚集长大、多相合金中成分的变化、亚结构祖化及发生再结晶等这些因素都导致钢的软化。
(2)形变断裂方式的变化。金属材料在低温下形变时一般都以滑移方式进行，但随着温度的升高，载荷作用时间加长，这时不仅有滑移，而且还有扩散形变及品界的滑动与迁移等方式。扩散形变是在金属发
生变形但看不到滑移线的情况下提出的。这种变形机制是高温时金属内原子热运动加剧，致使原子发生移动，但在元外力作用了原子的移动无方向性，故宏观上不发生变形；当有外力作用时，原子移动极易发生且有方向性，因而促进变形。当温度升高时，在外力作用下晶界也会发生滑动和迁移，温度越高，载荷作用的时间愈长，晶界的滑动和迁移就越明显。
常温下金属的断裂在正常情况下均属穿品断裂，这是由于晶界区域晶格畸变程度大、晶内强度低于晶界强度所致。但随温区升高，由于晶界区域品格畸变程度小使原子扩散速度增加，晶界强厦减弱。温度越高，载荷作用时间越长，则金属断裂方式更多地呈晶间断裂。
2.提高钢的热强性途径
基于上述分析，提高钢的热强性主要途径省三个方面基体强化煤二相强化、晶界强化。
(1)基体强化。主要出发点是提高基体金属的原子问结合力、降低固溶体的扩散过程。研究表明，从钢的化学成分来说，凡是熔点高、自扩散系数小店首提高钢的再结晶温度的合金元素固溶于基体后都能提高钢的热强性。如h基及M是高温合金中主要的固溶强化元素有Mo、W、Co和Cr等。从固溶体的晶格类型来说，奥氏作基比铁素
作基体的热强性高。这是由于奥氏体的点阵排列较铁素体致密，扩散过程不易进行。如在铁基合金中，Fe、C，Mo等元素在A中的扩散系数显著低于在F中的扩散系数，这就使回复和再结晶过程减慢，第二相聚集速度减慢，从而使钢在高温状态下不易软化。
(2)第二相强化。主要出发点是要求第二相稳定，不易聚集长大批在高温下长期保持细小均匀的弥散状态，因此对第二相粒子的成分利结构有一定的要求。耐热钢大多用难塔台金碳化物作强化相，如MC，M23C6、M6C等。为获得更高的热强性，可用热稳定性更高的全属间化合物。如Ni3(TiAl),Ni3Ti,Ni3Al等作为基体的强化相。
(3)晶界强化、为减少高温状态下晶界的滑动，主要有下列途径：
①减少晶界、需适当控制钢的晶粒度。晶粒过细品界多，虽然阻碍晶内滑移，但晶界滑动的变形量增大、塑变抗力降低。晶粒过大，钢的脆性增加，所以要适当控制耐热钢的晶粒厦，一般在2～4级晶粒度时能得到较好的高温综合性能。
②净化晶界。钢中的S和P等低熔点杂质易在晶界偏聚，并和铁易于形成低熔点共晶体，从而削弱晶界强度，使钢的热强性下降。着钢中加入B、稀土等元素，可形成高熔点的稳定化合物，在结晶过程中可作为晶核，使易熔杂质从晶界转入晶内，从而使晶界得到净化，强化了晶界。
③填补晶界上空位、晶界处空位较多，使扩散易于进行，是裂纹易于扩展的地力加入B、Ti、Zr等表面活化元素，可以填充晶界空位，阻碍晶界原子扩散，提高蠕变抗力。
④晶界的沉淀强化。如果在晶界上沉淀出不连续的强化相，将使塑性变形时沿晶界的滑移及裂纹沿晶界的扩展受阻，使钢的热强性提高。例如用二次固溶处理的方法可在品界上析出链状的Cr23C6化合物，从而提高钢的热强性。
除此之外，还可用形变热处理方法将晶界形状改变为锯齿状品界和在晶内造成多边化的亚晶界，进一步提高钢的热强性。
3 a-Fe基热强钢
a-Fe基热强钢包含珠光体型热强钢和马氏体型热强钢、这两类钢在加热和冷却时会发生a裆7转变，故使进一步提高使用温度受到限制。这类钢在中温下有较好的热强性、热稳定性及工艺性能，线膨胀系数小，合碳量也较低，价格低廉，是适宜在600～650℃以下温区使用的热强钢，广泛应用于制造锅炉、汽轮机及石油提炼设备等。
一，珠光作型热强钢
珠光体热强钢按合碳量和应用特点可分为低碳珠光体效强钢和中碳
珠光体热强钢两类、前者主要用于制作锅炉钢管，后者主要用于制作汽轮机等耐热紧固件、汽轮化转子(包含轴、叶轮)等，珠光体热强钢的工作温度虽然不高，但由于工作时间长，加之受周围介质的腐蚀作用，在工作过程中可能产生下述的组织转变和性能变化。
1.珠光体的球化和碳化物的聚集
珠光体热强钢在长期高温作用下，其中的片状碳化物转变成球状，分散细小的碳化物聚集成大颗粒的碳化物。这种组织的变化将引起钢的强烈较优，导致蠕变极限、持久强度、屈服极限的降低。这种转变是一种由不平衡状态向平衡状态过渡的自发进行的过处是通过碳原子的扩散进行的。
影响碳化物球化及聚集的主要因素是温度、时间和化学成分。碳钢最容易球化，合碳量增加会加速球化过程。在钢的成分中几代溶入固溶体并降低碳的扩散速度和增加碳化物中原子结合力的元素如Cr、MO、V、Ti等均能阻碍或延缓球化及聚集过程。
2.钢的石墨化
钢件在工作温度和应力长期作用下，会使碳化物分解成游离的石墨，这个过程也是自发进行的，称为P热强钢的石墨化过程、它不但消除
了碳化物的作用，而且石墨相当于钢中的小裂纹，使钢的强度和塑性显著降低而引起钢件脆断。这是一种十分危险的转变过程。
向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素，均能阻止石墨化过程；另外，在冶炼时不能用促进石墨化的Al脱氧；采用退火或回火处理也能减少石墨化倾向。
3.合金元素的再分布
耐热钢长期工作时，会发生合金元素的重新分配现象，即碳化物形成元素Cr、Mo向碳化物内扩散、富集，而造成固溶体合金元素贫化，导致热强性下降。生产中经常采用加入强碳物形成元素V、Ti、Nb 等从而阻止合金元素扩散聚集的再分队提高钢的热强性。
4.热脆性
珠光体型不锈钢在某一温度下长期工作时，可能发生冲击韧性大幅度下降，突然发生脆性断裂的现象。这种脆性积为热脆性。它与在该温度下某种新相的析出有关。防上热脆性可采取如下措施，使钢的长期工作温度避开脆性区温度；冶炼时尽量降低队P含量：加入适量的W、Mo等合金元素，已发生热脆性的钢，可采用600～650℃高温回火后快冷的方法加以消除。
珠光体热强钢的热处理，一般经正火( Ac3＋50℃)处理所得到的组织是不稳定的，为了保证在使用温度下组织性能稳且一般采用高于使用温度100℃的回火处理。
二、马氏作型热弹钢
这类钢主要用于制造汽轮机叶片和汽轮机或柴油机的排气阀。
应用最早的是Cr13型钢，它是一种马氏体不锈钢。经热处理后，可获得较高的机械性能和良好的耐热性。
Crl3型马氏体效强钢的热处理工艺通常采用1000～1150℃油淬，650～750℃高温回火得到回火屈氏体和回火索氏体组织，以保证在使用温度下组织和性能的稳定。它们用于制造像用温度低于588℃的汽轮机和燃气轮机的叶片。
4 γ－Fe基热强钢
珠光体、马氏体类热强钢一般使用温度在650℃以下，不能适用于更高的使用温度其原因在于，无论是珠光作基还是马氏体基热强钢，其基体相都是铁素体，即先天不足。因此必须更换基作组织，即用奥氏体。负数氏体基钢之所以比Fe基钢具有更高的热强性，其原因在
于：γ-Fe晶格的原子间结合力比α－Fe晶格的原子间结合力大；γ-Fe 扩散系数小；γ-Fe的再结晶温度高(α－Fe再结晶温度为450～600℃，而γ-Fe再结晶温度大于800℃。
γ-Fe基热强钢还具有良好的可焊性、抗氧化性、高的塑性和冲击韧性。这类钢也有一些缺点，如室温屈服强度低、压力加工及切削性能较差、导热性差，而在温度变化时效应力大，故抗热疲劳性能差。但是由于热强性高，所以得到了充分的发展和广泛的应用。
耐热金属材料发
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3 耐热金属材料的发展 耐热金属材料是在高温下使用的金属材料。一般来说，加工硬化的金属被加热到某一温度以上，变形的晶格产生变化，发生再结晶，这个温度就是再结晶温度。金属的再结晶温度约为金属熔点温度的1/2（绝对温度）。耐热金属材料主成分金属的熔点和再结晶温度见表1。 金属材料承担保证结构件强度的作用，一般采用为提高强度添加合金元素的合金金属材料。合金金属材料的温度达到纯金属再结晶温度时不立即发生软化，例如，Ni 基超合金在大大超过纯金属Ni 再结晶温度（如在1000℃左右）的 条件下，可以连续使用数万小时。 1 耐热金属材料的特性要求 对耐热金属材料要求的特性是多种多样的，见表2。对不同用途的耐热金属材料所要求的特性是不同的，其中必须具备的特性是高温抗氧化性、耐蚀性、足够的强度以及加工性和低成本。广泛使用的高温金属材料是以Fe 、Ni 、Co 为主成分的合金。 1.1 抗氧化性和耐蚀性的耐热涂层 除了高温大气环境，还有多种高温环境下的氧化和腐蚀问题。这些氧化和腐蚀不仅是材料的表面现象，而且会深入到材料内部，特别是会发生沿晶界的晶界侵蚀现象。Fe 、Ni 、Co 在纯金属状态下，不具有足够的抗高温氧化性和高温耐蚀性。为满足不同的使用要求进行了大量的研究。 火力发电用钢的使用期限要求是10 万小时或10 年，按照这个 表1 耐热金属材料主成分金属的熔点和再结晶温度 金属 Mg Al Cu Ni Co Fe Ti Nb Mo W 熔点，℃ 650 660 1085 1455 1495 1583 1670 2469 2623 3422 再结晶温度，℃ 189 194 406 591 611 633 699 1098 1175 1575 表2 对耐热金属材料要求的特性 物理性能 熔点、密度、热传导率、热膨胀系数、扩散速度等 化学性能 在含有高温空气、水蒸气CO 、CO2、H2S 等的各种燃烧废气、熔融盐及其他环境下具有抗氧化性、耐蚀性和氧化层密着性等。 力学性能 高温下的强度、延性、韧性，蠕变强度、疲劳强度、、抗热疲劳性、抗热震性、在高温下长 期使用的稳定性等。 加工制造性 能够进行熔炼、铸造、锻造、轧制、焊接、烧结，制造成所要求的形状尺寸的部件。 经济性 原料费、加工费低廉，制造的工艺低成本化。
大型低合金耐热钢12Cr2Mo1高压水加热器的制造
大型低合金耐热钢12Cr2Mo1高压水加热器的制造对大型低合金耐热钢12Cr2Mo1设备制造过程的描述。 标签：12Cr2Mo1材料；焊接；制造；检验 阳煤正元集团于2013年在沧州化工基地新建一化工厂，占地1300多亩，第一期年产60万吨合成氨、80万吨尿素，简称60-80项目，高压水加热器是此项目氨合成塔系统中的重要设备之一。属Ⅲ类高温、高压设备，管程材料为12Cr2Mo1、14Cr1Mo，属于低合金耐热钢，此种材料存在淬硬、再热裂纹及回火脆性倾向，在正元塔器第一次使用，因此从原材料的采购到设备的制造等各个环节都特别重视，严格按照设计标准和技术协议执行，而且考虑到该设备材料的特殊性，对制造工艺，焊接、无损检测、热处理、机加工精度等做了全面的论证分析，作出了切实可行的制造工艺，从网上查阅大量有关低合金耐热钢焊接资料，并针对此台设备厚度及本厂现有设备，制订了产生应力小的小角度，窄焊缝的焊接工艺、因锻件及封头材料厚度大，射线机照不透，外协γ源，一是片子不清晰，二是外协费用高。考虑到目前我国探伤行业的发展，经与设计方协商，果断采取了TOFD超声检测先进技术。 1 设备简介 高压水加热器为卧式结构的高温、高压U型管式换热器，管束级别为高级冷拔，设备直径？准1800mm，总长度19190mm，总重210860㎏。高压水加热器的设计参数如表1所示。 2 材料的选择 此设备管程介质合成气的主要成分为H2和CO，具有氢腐蚀性，因此，选择了抗氢腐蚀性好的珠光体耐热钢12Cr2Mo1作为管箱和换热管的材料，该设备主要受压元件材料见表2。 考虑到该设备的重要性，换热管采用有质量保障的安徽天大无缝钢管，经正火加回火处理，依据技术协议订货时对其化学成分进行严格控制。 为了防止12Cr2Mo1材料和焊缝金属出现回火脆性，要求12Cr2Mo1材料和焊材化学成分配比均应符合J系数=（Si+Mn）×（P+Sn）×104≤100和X系数=（10P+5Sb+4Sn+As）×10-2≤15PPM的要求，因此从原材料上就要求供应商控制P、Sb、Sn、As的含量，并进行到厂后复验。 因管程的工作温度高，为了防止管程主材长期在高温下工作导致材料出现性能改变，因此要模拟进行设计温度下的高温拉伸试验，其值符合技术协议要求。为了检验12Cr2Mo1Ⅳ回火脆性，对管程筒体和筒体端部做步冷试验来进行验证。
耐热耐磨钢加工用车刀刀具选用误区
耐热耐磨钢加工用车刀刀具选用误区 郑州华菱超硬材料有限公司超硬刀具研发部 一，耐热耐磨钢加工特点 耐热钢常用于制造汽轮机、动力机械、石油化工等在高温下工作的零部件。耐磨钢广泛用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、农业机械、建材、电力机械。“华菱超硬”总结耐热耐磨钢加工中常见以下加工难点 1，某些耐热耐磨钢材质工件单件加工时间长，刀具走不到头就已经磨损导致工件返工，影响加工效率。 2，对于一些铸造类耐磨钢件夹砂，气孔，白口等原因造成刀具经常崩刃，甚至出现“扎刀！工件表面形成严重接刀痕甚至造成报废。 3，一些耐热耐磨钢经过焊接后，焊缝部位硬度高，刀具经过焊接点时损害严重。 4，本身材质硬度高，如高锰高镍合金钢等工件。 二，耐热耐磨钢加工用刀具问题综述 1，大部分中小企业仍然在用焊接合金刀具如YG，YT等牌号。此类刀具本身抗冲击性优越，但由于其红硬性低，刀刃磨损后见到夹砂，造成崩刃。所以很多工厂误以为合金焊接刀头不抗冲击，其实归根还是刀具不耐磨的原因！ 2，批量生产型企业用涂层硬质合金刀具较多。此类刀具相对焊接合金刀头比较，耐磨性能明显提高，加工效率也得以提升。涂层硬质合金本身基体抗冲击性并没有该变，且涂层厚度一般不超过过20微米，一般的物理镀层只有8微米左右，涂层在遇到夹砂、气孔、焊接位等硬质点时崩掉之后，基本上和焊接合金刀头无异，所以在生产实践中涂层合金刀具被大量不正常的消耗，造成加工成本企高不下。 3，刀具牌号选择不当：目前，很多刀具工程师常选用YT类及同性能合金刀具针对耐热耐磨钢加工，其实不然，大家要跳出“钢件大致用YT类合金刀头加工，铸铁就用YG类刀头”的误区，由于耐热耐磨钢中相当一大部分是采用铸钢工艺生产，它们都是短屑材料，这一点不同于锻钢件！特别是粗加工或者间断车削耐热耐磨钢时，如果采用YT类合金刀头，一般会崩刀！ 三，立方氮化硼刀具在耐热耐磨钢加工中的使用 “华菱超硬”针对以上加工难题，经过反复实验研究，研发博士、教授亲自去加工现场蹲点、交流，针对性的对以上行业研发出性能优异的立方氮化硼整
低合金钢分类
低合金钢分类 文章来源：钢铁E站通低合金钢分类 根据国家标准GB/T 13304《钢分类》第二部分“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”，低合金钢分类如下。 低合金钢按主要质量等级分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢三类： (1)普通质量低合金钢 普通质量低合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的供作一般用途的低合金钢。应同时满足下列条件： 1)合金含量较低(符合对低合金钢的合金元素规定含量界限值的规定)； 2)不规定热处理(退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理对待)； 3)如产品标准或技术条件中有规定，其特性值应符合下列条件： 硫或磷含量最高值：≥%； 抗拉强度最低值：≤690MPa； 屈服点或屈服强度最低值：≤360MPa； 伸长率最低值：≤26％； 弯心直径最低值：≥2×试样厚度； 冲击功最低值(20C，V型纵向标准试样)：≤27J。 注：①力学性能的规定值指厚度为3～16mm钢材的纵向或横向试样测定的性能。 ②抗拉强度、屈服点或屈服强度特性值只适用于可焊接的低合金高强度结构钢。 4)未规定其他质量要求。 普通质量低合金钢主要包括： ①一般用途低合金结构钢，规定的屈服强度不大于360MPa，如GB/T 1591规定的 Q295A、Q345A；
②低合金钢筋钢，如GB 1499规定的20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi、 20MnNbb； ③铁道用一般低合金钢．如GB 11264规定的低合金轻轨钢45SiMnP、50SiMnP； ④矿用一般低合金钢，如GB/T 3414规定的M510、M540、M565热轧钢。 (2)优质低合金钢 优质低合金钢是指除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以外的低合金钢，在生产过程中需要特别控制质量(例如降低硫、磷含量，控制晶粒度，改善表面质量，增加工艺控制等)，以达到比普通质量低合金钢特殊的质量要求(例如良好的抗脆断性能、良好的冷成形性能等)，但这种钢的生产控制和质量要求，不如特殊质量低合金钢严格。 优质低合金钢主要包括： ①可焊接的高强度结构钢，规定的屈服强度大于360MPa而小于420MPa的一般用途低合金结构钢，如GB/T 1591规定的Q295B、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E、 Q390A、Q390B、Q390C，Q390D、Q390E； ②锅炉和压力容器用低合金钢，如GB 713规定的16Mng、12Mng、15MnVg； YB/T5139规定的16MnR；GB 6653规定的HP295、HP325、HP345、HP365；GB 6654规定的16MnR、15MnVR、15MnVNR；GB 6479规定的16Mn、15MnV； ③造船用低合金钢，如GB 712规定的AH36、DH36、EH36； ④汽车用低合金钢，如GB/T3273规定的09MnREL、06TiL、08TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL： ⑤桥梁用低合金钢，如YB 168规定的12Mnq、12MnVq、16Mnq、15MnVq、 15MnVNq，YB(T)10规定的16Mnq、16MnCuq、15MnVq、15MnVNq； ⑥自行车用低合金钢，如YB/T 5064、YB/T 5066、YB/T 5067、YB/T 5068规定的 12Mn、15Mn、19Mn；
高温合金切削特点
切削特点 a、切削力大：比切削45号钢大2～3倍。 b、切削温度高：比切削45号钢高50％左右。 c、加工硬化严重：切削它时的加工表面和已加工表面的硬度比基体高50～100％。 d、刀具易磨损：切削时易粘结、扩散、氧化和沟纹磨损。 刀具材料 a、高速钢：应选用高钒、高碳、含铝高速钢。 b、硬质合金：应采用YG类硬质合金。最好采用含TaC或NbC的细颗粒和超细颗粒硬质合金。如YG8、YG6X、YG10H、YW4、YD15、YGRM、YS2、643、813、712、726等。 c、陶瓷：在切削铸造高温合金时，采用陶瓷刀具也有其独特的优越性。 刀具几何参数 变形高温合金(如锻造、热轧、冷拔)。刀具前角γ0为10°左右；铸造高温合金γ0为0°左右，一般不鐾负倒棱。刀具后角一般α=10°～15°。粗加工时刀倾角λs为-5°～-10°，精加工时λs =O～3°。主偏角κr为45°～75°。刀尖圆弧半径r为0.5～2mm，粗加工时，取大值。 切削用量 a、高速钢刀具：切削铸造高温合金切削速度Vc为3m/min左右，切削变形高温合金Vc=5～10m/min。 b、硬质合金刀具：切削变形高温合金Vc：40～60m/min；切削铸造高温合金Vc=7～10m/min。进给量f和切削深度αp均应大于0.1mm，以免刀具在硬化后的表面进行切削，而加剧刀具磨损。 切削液 粗加工时，采用乳化液、极压乳化液。精加工时，采用极压乳化液或极压切削油。铰孔时，采用硫化油85～90％+煤油10～15%，或硫化油(或猪油)+CCl4。高温合金攻丝十分困难，除适当加大底孔直径外，应采用白铅油+机械油，或氯化石蜡用煤油稀释，或用MoS2油膏。 高温合金钻孔
王定祥 水泥工业用耐热耐磨钢概况 for 百铸网
水泥工业用耐热耐磨钢概况 王定祥 （青岛市机械研究所） 摘要：在耐磨材料产业领域的工业高速发展，耐热钢与耐磨钢已不能满足国民经济单独使用的需用，在要求既耐热又耐磨的严酷工况条件下，促使耐热耐磨钢的形成与发展！ 关键词：耐热耐磨钢、耐热钢、耐磨钢 耐热钢是在高温下保持热稳定性及热强度的钢，通常以蠕变极限与持久强度来衡量。而在水泥工业对耐热钢提出了新的工况条件下的要求，即不仅要耐热而且要耐磨，在保持热稳定性及热强度的条件下要求具有高温抗磨粒磨损的性能，这就要求高温耐磨指标形成了耐热耐磨钢。 耐热钢在化学成分方面经合金化后提高耐热性能，而对碳量要求低碳化，含碳量高，降低耐热性。而耐热耐磨钢合金化在提高耐热性的同时对碳量要求高碳化以提高耐磨性，而碳高就降低耐热性。碳的高低对耐热与耐磨成了相互制约的因素。因此，不是所有的耐热钢都可用做耐热耐磨钢，在国家GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分中有143个牌号，只能根据工况条件选用很少牌号作为耐热耐磨钢，加上科学技术高速发展创新出现的钢种，形成水泥工业用耐热耐磨钢。 1、水泥工业常用耐热耐磨的部件水泥工业常用耐热耐磨钢部件见表1。 表1 水泥工业常用耐热耐磨钢部件 设备名称部件名称 预热器内筒挂板、翻板阀、撒料盘、闸板、楔板 回转窑窑口护板、窑尾护板、下料水口、下料管、煤粉燃烧器喷燃管头部、窑尾高温风机叶片 篦冷机篦冷机篦板、护板、盲板、锤头、栅条 其它耐热耐磨齿滚、选粉机撒料盘板 回转窑烧成的熟料温度高达1350-1400℃。熟料从窑口输送到篦冷机当降至40-70℃进入熟料库，经配料后进入球磨机粉碎，制成水泥。回转窑内高温传导至窑口护板的温度约为1100-1150℃。窑口护板对保持热稳定性、热强度及高温抗磨性能的要求很高。 熟料落在经篦冷机篦床下鼓入冷却风的篦板上，熟料由1350-1400℃降至1150℃左右，此区为篦冷机的高温区。熟料在篦板的推动下运行，继续降温到600-700℃的中温区，运行到出料口时降温至400-100℃的低温区。篦板要求热稳定性及热强度高，也要求高温抗磨性磨损性能也高以低抗高温熟料在运行中的凿削磨损。篦冷机由于熟料在运行中不断降温而形成高、中、低温三区，因而可以根据三区的不同工作温度分区选材。 回转窑预热器对耐热耐磨的要求也很高，温度波动区间范围很大。内筒是预热器的关键部件，内筒挂板C1-C3段温度不超过700℃，而C4、C5段在700℃以上，短时间甚至到1050℃，内筒在承受高温情况下且受物料冲刷而形成凿削磨损，因此要求用较好的耐热耐磨钢使用寿命才能长。 回转窑煤粉燃烧器喷射火焰的正常与稳定是对水泥熟料烧成质量的保障。耐燃烧器喷燃管头部在喷出燃料变成火焰后而受到燃烧的冲刷及接近火焰所形成的1100℃工作温度，极易烧坏。因此要选用优良的耐热耐磨材料是喷燃管头部的关键。———————————————————————————————————————————————————————
耐热钢
耐热钢总论 1.耐热钢是指在高温下工作的钢材。耐热钢的发展与电站、锅炉、燃气轮机、内燃机、航空发动机等各工业部门的技术进步密切相关。由于各类机器、装置使用的温度和所承受的应力不同，以及所处环境各异，因此所采用的钢材种类也各不相同。这里所谈的温度是个相对的概念。最早在锅炉和加热炉中使用的材料是低碳钢，使用的温度一般在200℃左右，压力仅为0.8MPa。直到现在使用的锅炉用低碳钢，如20g，使用温度也不超过450℃，工作压力不超过6MPa。随着各类动力装置的使用温度不断提高，工作压力迅速增加，现代耐热钢的使用温度已高达700℃，使用的环境也变得更加复杂与苛刻。现在，耐热钢的使用温度范围为200～1300℃，工作压力为几兆帕到几十兆帕，工作环境从单纯的氧化气氛，发展到硫化气氛、混合气氛以及熔盐和液金属等更复杂的环境。 为了适应各种工作条件不断发展的要求，耐热钢也在不断地发展。从最早期的低碳钢、低合金钢，到成分复杂的、多元合金化的高合金耐热钢。 现按珠光体型低合金热强钢、马氏体型热强钢、阀门钢、铁素体型耐热钢、奥氏体型耐热钢、等分别介绍如下。 1）珠光体型低合金热强钢 该种钢的代表：12Cr1MoV此种钢组织稳定性较好，当温度高达580℃时仍具有良好的热强性。 2）马氏体型热强钢 该种钢的代表：Cr12型马氏体热强钢，有优良的综合力学性能、较好的热强性、耐蚀性及振动衰减性，广泛用于制造汽轮机叶片而形成独特的叶片钢系列，并广泛用作气缸密封环、高温螺栓、转子和锅炉过热器、在热器管、燃气轮机涡轮盘、叶片、压缩机及航空发动机压气机叶片、轮盘、水轮机叶片及宇航导弹部件等。Cr12型耐热钢的开发与应用已有60多年历史，至少已有300余种牌号。但其成分的差别不大，都是以Cr12钢为基础在添加钨、钼、钒、镍、铌、硼、氮、钛、钴等元素含量上做些变化。 3）阀门钢 阀门钢是耐热钢的一个重要分支，该种钢的代表：21Cr-9Mn-4Ni-N钢（21-4N），与21Cr-12NiN、 14Cr-14Ni2W-Mox相比，性能优越较经济，在汽油机排气阀门上迅速得到广泛应用。在21-4N钢基础上添
常用合金钢
常用合金钢（知识扩展）一.合金钢分类与编号二.低合金结构钢Q345、Q420 三. 机器零件用钢40Cr、65Mn、60Mn2Si、20Cr、20CrMnTi、GCr15 四.合金工具钢9SiCr、CrWMn、W18Cr4V、Cr124Cr5MoSiV 五.特殊性能钢1Cr13、9Cr18、1Cr17、1Cr18Ni9Ti、ZGMn13 合金钢分类 1.按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类低合金钢（合金总量低于5 %）中合金钢（合金总量为5 %～10 %）高合金钢（合金总量高于10 %）2.按用途分类：按用途分类：按用途分类合金结构钢低合金结构钢(也称普通低合金钢) 合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢滚珠轴承钢合金工具钢合金刃具钢(含低合金刃具钢、高速钢) 合金模具钢(含冷模具钢、热模具钢) 量具用钢特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金钢编号首部用数字标明碳质量分数: 结构钢以万分之一为单位的数字（两位数), 工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳质量分数,而工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标出。在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后面的数字标明:平均质量分数少于 1.5%时不标数, 平均质量分数为 1.5%～2.49%、 2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明. 如GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约 1.5%(特例)的滚珠轴承钢. Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于 1.5%的易切削钢. 普通低合金钢Q345 用途主要用于制造桥梁,船舶,车辆,锅炉,压力容器,输油输气管道,大型钢结构等.在热轧空冷状态下使用,组织为细晶粒的F+P,不再热处理. 化学成分wt% C Mn Si V Nb Ti 0.015 0.18 ～ 1.0 ～0.55 0.02 0.20 1.6 ～0.15 ～0.06 厚度mm <16 16～35 35～50 σs MPa ≥345 ≥325 ≥295 σb MPa 470～630 0.02 ～0.2 机械性能δ5 % Akv(20℃) J 34 21～22 GB/T1591-1994 Q345包括旧钢号12MnV ,14MnNb ,16Mn ,18Nb ,16MnCu Q420 普通低合金钢在正火状态下使用,组织为F+S 化学成分wt% V Nb Ti 0.02 ～0.2 0.015 ～0.06 0.02 ～0.2 δ5 % C ≤0.20 厚度mm <16 Mn Si Cr ≤0.40 Ni ≤0.70 1.0 ～0.55 1.7 34 18～19 16～35 GB/T1591-1994 ≥380 35～50 Q345包括旧钢号15MnVN ,14MnVTiRE 机械性能σs MPa σb MPa ≥420 520～680 ≥400 Akv(20℃) J 合金调质钢(低淬透性) 40Cr 热处理毛坯尺寸＜25mm 用途：用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件,如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓、进气阀主要化学成分wt% C Mn Si Cr Mo 机械性能（≥）退火态H B 淬火℃回火℃σb σs δ5 ψ Akv % % J MP MP a a 0.37 0.5 0.17 0.8 0.07 850 520 980 785 9 45 47 2 0 油水～～～～～0.44 0.8 0.37 1.1 0.12 7 油（GB/T3077－1999）合金弹簧钢钢号C 65Mn 60Mn2Si 主要成分w % Mn Si Cr 热处理淬火℃回火℃机械性能σs MPa σb MPa δ10 ψ % % 65Mn 0.62 ～0.70 60Si2 0.56 Mn ～0.64 0.90 ～1.20 0.60 ～0.90 0.17 ～0.37 1.50 ～2.00 ≤ 830 540 0.25 油800 1000 8 30 ≤ 870 480 1200 1300 5 0.35 油GB/T1222-1985 25 65Mn 60Mn2Si钢应用举例：截面≤25mm的弹簧，例如车箱缓冲卷簧合金渗碳钢(低淬透性合金渗碳钢低淬透性) 20Cr 低淬透性用途：可制造汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件.能同时承受强烈的摩擦磨损,较大的交变载荷,特别是冲击载荷机械性能（≥）主要化学成分wt% 热处理℃C Mn Si Cr 渗预淬回σb σs δ ψ Akv 5 碳备火火MP M J % % a P 处 a 理0.17 0.5 0.20 0.7 9 ～～～～3 0.24 0.8 0.40 1.0 0 8 8 0 水油780 2 0 ～820 0 水, 油8 3 5 5 4 0 毛坯尺寸m m 10 4 47 ＜0 1 5 GB/T3077-1999 合金渗碳钢(中淬透性合金渗碳钢中淬透性) 中淬透性20CrMnTi 主要化学成分wt% C Mn Si Cr Ti 毛渗预淬回σb σs δ ψ Ak 坯尺v 碳备火火MP MP % % 2 0 寸处℃m a a 理J m 9 3 0 8 8 0 油7 2 7 0 0 0 油1 85 1 4 55 < 0 0 0 5 15 8 GB/T3077-1999 0 热处理℃机械性能（≥）0.17 0.80 0.1 1.0 7～～～～0.23 1.10 0.3 1.3 7 0.04 ～0.10 滚珠轴承钢GCr15 用途：制造滚动轴承的滚动体(滚珠、滚柱、滚针),内外套圈等. 或制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件. 淬回
低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则(DOC)
中华人民共和国电力行业标准 DL/T551—94 低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则 The Technical Guidelines for the Creep Cavity Inspection of Low Alloy Heat Resistant Steels 中华人民共和国电力工业部1994-08-03批准1994-12-01实施 1主题内容与适用范围 1.1本导则规定了低合金耐热钢蠕变孔洞检验的试样制备、复膜方法、孔洞识别以及孔洞定量参数的测定等检验技术工艺。 1.2本导则适用于火力发电厂经长期运行后的低合金耐热钢高温蒸汽管道、管件、集箱等采用金相显微镜的蠕变损伤检验，如15Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、 2.25Cr-1Mo等钢种，9%Cr、12%Cr及奥氏体不锈钢的蠕变损伤检验，可参照使用。 1.3检验蠕变孔洞的目的在于测定钢中蠕变损伤程度，并为预测管道、管件和集箱等高温部件的剩余寿命提供依据。 2技术术语 2.1蠕变损伤 金属部件在一定的温度和持续应力作用下产生缓慢的蠕变变形，由此导致金属材料微观组织和宏观组织上的不连续性，例如蠕变孔洞和蠕变裂纹等，以及蠕变强度下降的现象。 2.2单个蠕变孔洞 个别或少量晶界上的孔洞，主要分布在与主应力垂直的晶界上。 2.3方向性蠕变孔洞 优先分布在与主应力垂直的晶界上，数量较多但未成链串状。 2.4链状蠕变孔洞 孔洞在晶界上呈链状。 2.5微观蠕变裂纹 1个或几个晶粒长的晶间裂纹。 2.6蠕变孔洞参数 蠕变孔洞的计量参量，如孔洞平均直径d cp、孔洞面积率f和孔洞密度ρcp等。 2.7金相覆膜 金相样品表面经浸蚀产生表面浮雕，并以塑性物质膜印复制，再用于观察的一种间接样品。 3检验部位的选择 3.1根据管道及管件金属的蠕变损伤分布规律，检验部位应选在部件应力集中区域或应力较大区域，如弯管外弧外表面、蒸汽阀门阀壳变截面处、变径管的过渡区、三通肩部和腹部、管系应力危险点及几何尺寸不连续处。 3.2金属组织变化区域，如焊缝熔化金属区域和热影响区。 3.3运行时经常超温的部位。
(新)耐热钢及高温合金_
耐热钢及高温合金 耐热钢及高温合金 各种动力机械，加热电站中的锅炉和蒸汽轮机、航空和舰艇用的燃汽轮机以及原子反应堆工程等结构中的许多结构件是在高温状态下工作的。工作温度的升高，一方面影响钢的化学稳定性；另一方面降低钢的强度。为此，要求钢在高温下应具有 (1)抗蠕变、抗热松弛和热疲劳性能及抗氧化能力 (2)在一定介质中耐腐蚀的能力以及足够的韧性 (3)具有良好的加工性能及焊接检 (4)按照不同用途有合理的组织稳定性。 耐热钢是指在高温下工作并具有一定强度和抗氧化耐腐蚀能力的钢种，耐热钢包括热稳定钢和热强钢。热稳定钢是指在高温下抗氧化或执高温介质腐蚀而不破坏的钢种，如炉底板、炉栅等。它们工作时的主要失效形式是高温氧化。而单位面积上承受的载荷并不大。热强钢是指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。它们工作时要求承受较大的载荷，失效的主要原因是高温下强度不够。 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 工件与高温空气、蒸汽或燃气相接肽表面要发生高温氧化或腐蚀破坏。因此，要求工件必须具备较好的热稳定性。 除了加入合金元素方法外，目前还采用渗金属的方法，如渗Cr、渗Al或渗Si，以提高钢的抗氧化性能。 二、热稳定钢 热稳定钢(又称抗氧化钢广泛用于工业锅炉中的构件，如炉底板、马弗罐、辐射管等这种用途的热稳定钢有铁素体F型热稳定钢和奥氏体A型热稳定钢两类。 F型热稳定钢是在F不锈钢的基础上进行抗氧化合金化而形成的钢种、具有单相F基体，表面容易获得连续的保护性氧化膜。根据使用
温度，可分为Cr13型钢、Cr18型钢和Cr25型钢等。F型热稳定钢和F不锈钢一样，因为没有相变，所以晶粒较粗大，韧性较低，但抗氧化性很强。 A型热稳定钢是在A型不锈钢的基础上进一步经Si、Al抗氧化合金化而形成的钢种。A型热稳定钢比F型热稳定钢具有更好的工艺性能和热强性。但这类钢因消耗大量的Cr、Ni资源，故从50年代起研究了Fe-Al－Mn系和Cr－Mn-N系热稳定钢，并已取得了一定进展。 2 金属的热强性 一、高温下金属材料力学性能特点 在室温下，钢的力学性能与加载时间无关，但在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，这就是耐热钢所谓的热强性。热强性系指耐热钢在高温和载荷共同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。由此可见在评定高温条件下材料的力学性能时，必须用热强性来评定。热强性包括材料高温条件下的瞬时性能和长时性能。 瞬时性能是指在高温条件下进行常现力学性能试验所测得的性能指标。如高温拉伸、高温冲击和高温硬度等。其特点是高温、短时加载，一般说来瞬时性能P是钢热强性的一个侧面，所测得的性能指标一般
珠光体耐热钢(知识资料)
1.2关于珠光体耐热钢的研究 珠光体耐热钢在化工、石油设备中主要用于炉管、热交换器和其它受热面管子、高压加氢设备中的各种管道和高温紧固件。 1.2.1珠光体耐热钢的特点 珠光体耐热钢除碳钢外，大多是含有铬、钼元素，少数的还含有钒元素，但含量都不大，所以当加热、冷却时都能发生a γ相的转变。经正火后，容易得到珠光体组织，因此，这类钢称为珠光体耐热钢。 作为石油化工热交换器和锅炉用钢，除了要求有较好的耐热性外，还要求有很好的焊接性能和冷加工性能，为此，这类钢应具有良好的塑性。因此，其化学成分中含碳量都很低，其中钢管的含碳量要求更低，一般在0.1~0.15%C之间；钢板为0.20~0.30%C之间，最多不能超过0.30%C。 这类钢作为耐热钢，其耐热性虽然比奥氏体钢低，但它有许多优点： 1) 这类钢合金元素少，价格比较便宜； 2) 冷、热加工性能和焊接性能较好，热膨胀系数低，导热性能强，从而可 避免焊接时引起局部过热和产生较大的应力； 3) 热处理工艺简单，一般为正火加回火，能改善机械性能，也能利用热处 理细化组织。 但这类钢耐热性较差，它的工作温度一般不超过550~580℃。 1.2.2珠光体耐热钢的组织稳定性 在高温、应力长期作用下，由于扩散过程加快，钢的组织将逐渐发生变化。由于组织的不稳定性将引起钢的性能的变化，特别是对钢的热强性、松弛稳定性等性能都会带来不利的影响。珠光体耐热钢在高温长期工作条件下常见的组织不稳定现象有： 1.2.2.1石墨化 钢在高温、应力长期作用下，由于珠光体内渗碳体分解为游离石墨的现象称为石墨化。低碳钢当温度于450℃以上，含0.5%Mo的钢在500℃左右长期工作时，都可能发生石墨化，此时，钢脆化，强度与塑性降低，可导致爆管等事故。对由于长期过热导致爆管的20钢分析发现，其石墨化已达三级。一般钢发生石墨化的时间约需几万小时。防止0.5%Mo钢石墨化的最有效方法是实行进一步的合金化。在钢中加入铬、钒、铌等强碳化物形成元素能有效地阻止石墨化。 1.2.2.2珠光体球化 低合金珠光体型耐热钢在高温和应力长期作用下，珠光体组织中片状渗碳体逐渐自发地趋向形成球状渗碳体，并慢慢聚集长大。该现象称为珠光体球化。文献[5]对碳化物的球化过程和机理进行了探讨。影响球化的主要因素是温度、时间和化学成分。 实践表明，低合金耐热钢中加入铬、钼、钨、钒、铌等合金元素能显著地减弱其球化过程。这些合金元素的单个加入或复合加入后都能起到良好的作用。其原因是，它们能减弱碳在α固溶体中的扩散，同时这些合金元素又能与碳形成稳定的碳化物。 1.2.2.4蠕变过程中析出相类型的转变 在高温和应力条件下长期作用下，由于珠光体中Fe3C的分解，固溶体内合金元素向碳化物过渡以及碳在α固溶体内扩散过程加速进行，会引起在蠕变过程中碳化物相析出类型发生变化，从而影响钢的热强性。
耐热钢的分类与用途资料
一、不锈钢： 按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢301—延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。304—即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。309—较之304有更好的耐温性。316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1] 不锈钢水桶 型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。400 系列—铁素体和马氏体不锈钢。408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。416—添加了硫改善了材料的加工性能。420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。500 系列—耐热铬合金钢。600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。不锈钢 630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。 “不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用途，然后再确定正确的钢种。有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI 编制的"不锈钢指南"软盘。幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17～22％的铬，较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。 二耐热钢： 耐热钢是指在高温下工作的钢材。耐热钢的发展与电站、锅炉、燃气轮机、内燃机、航空发动机等各工业部门的技术进步密切相关。由于各类机器、装置使用的温度和所承受的应力不同，以及所处环境各异，因此所采用的钢材种类也各不相同。这里所谈的温度是个相对的概念。最早在锅炉和加热炉中使用的材料是低碳钢，使用的温度一般在200℃左右，压力仅为0.8MPa。知道现在使用的锅炉用低碳钢，如20g，使用温度也不超过450℃，工作压力不超过6MPa。随着各类动力装置的使用温度不断提高，工作压力迅速增加，现代耐热钢的使用温度已高达700℃，使用的环境也变得更加复杂与苛刻。现在，耐热钢的使用温度范围为200～800℃，工作压力为几兆帕到几十兆帕，工作环境从单纯的氧化气氛，发展到硫化气氛、混合气氛以及熔盐和液金属等更复杂的环境。
DLT551-94-低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则
中华人民共和国电力行业标准 低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术 工艺导则DL/T551—94 The Technical Guidelines for the Creep Cavity Inspection of Low Alloy Heat Resistant Steels 中华人民共和国电力工业部1994-08-03批准1994-12-01实施 1主题内容与适用范围 1.1本导则规定了低合金耐热钢蠕变孔洞检验的试样制备、复膜方法、孔洞识别以及孔洞定量参数的测定等检验技术工艺。 1.2本导则适用于火力发电厂经长期运行后的低合金耐热钢高温蒸汽管道、管件、集箱等采用金相显微镜的蠕变损伤检验，如15Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、 2.25Cr-1Mo等钢种，9%Cr、12%Cr及奥氏体不锈钢的蠕变损伤检验，可参照使用。 1.3检验蠕变孔洞的目的在于测定钢中蠕变损伤程度，并为预测管道、管件和集箱等高温部件的剩余寿命提供依据。 2技术术语 2.1蠕变损伤 金属部件在一定的温度和持续应力作用下产生缓慢的蠕变变形，由此导致金属材料微观组织和宏观组织上的不连续性，例如蠕变孔洞和蠕变裂纹等，以及蠕变强度下降的现象。 2.2单个蠕变孔洞 个别或少量晶界上的孔洞，主要分布在与主应力垂直的晶界上。 2.3方向性蠕变孔洞 优先分布在与主应力垂直的晶界上，数量较多但未成链串状。 2.4链状蠕变孔洞 孔洞在晶界上呈链状。 2.5微观蠕变裂纹 1个或几个晶粒长的晶间裂纹。 2.6蠕变孔洞参数 蠕变孔洞的计量参量，如孔洞平均直径d cp、孔洞面积率f和孔洞密度ρcp等。 2.7金相覆膜 金相样品表面经浸蚀产生表面浮雕，并以塑性物质膜印复制，再用于观察的一种间接样品。 3检验部位的选择 3.1根据管道及管件金属的蠕变损伤分布规律，检验部位应选在部件应力集中区域或应力较大区域，如弯管外弧外表面、蒸汽阀门阀壳变截面处、变径管的过渡区、三通肩部和腹部、管系应力危险点及几何尺寸不连续处。 3.2金属组织变化区域，如焊缝熔化金属区域和热影响区。 3.3运行时经常超温的部位。
各种合金元素对钢性能的影响
三、各种合金元素对钢性能的影响 目前在合金钢中常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。锰可提高钢的强度，增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。铬是合金结构钢主加元素之一，在化学性能方面它不仅能提高金属耐腐蚀性能，也能提高抗氧化性能。当其含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。铬能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但它使钢的塑性和韧性降低。 7、镍（Ni）：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故
耐磨金属材料的最新研究现状
耐磨金属材料的最新研究现状 关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展 摘要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛重视。本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。 0 引言 随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币[1]。因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。 1国外耐磨金属材料的发展 国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。 耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用[2]。 2 我国耐磨金属材料的发展 据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢
低合金耐热钢中金相组织混晶现象分析与对待
低合金耐热钢中金相组织混晶现象分析与对待View on mixed Crystal in Low alloy Heat-Resisting Steel and the Treatment to It 刘志刚 夏玉洲 华能辛店电厂,辛店 255414 摘 要:对低合金耐热钢金相组织的混晶现象进行了细致的试验分析,从而有了一个 清楚的认识,规范了对低合金耐热钢金相组织混晶现象的判椐。并提出了区别对待 的工艺导则。 关键词:耐热钢 晶粒度 混晶 分析 对待 中图分类号:TG115.21、TG142.73 文献标识码:B 1 前言 在12CrlMoV、12CrMoWV TiB、20CrMOWNbTiB成品钢管(棒材)金相检验中,在同一视场,按1～8级晶粒度标准评定,大的晶粒可达1级,小的晶粒可为7～8级,甚至更小些,这种混晶现象都是以大晶粒的组织有别于其余基体组织为特点的,有索氏体+贝氏体或铁素体、珠光体+贝氏体另一种混晶现象则是以同一组织类型而晶粒大小相差悬殊为特点。如贝氏体大+贝氏体小。 2 本质晶粒度与加热温度 具有大晶粒的钢材加热到Acl～Ac3区间会造成晶粒大小不均的混晶现象,对某一炉号的钢来讲,实际晶粒度的大小取决于它的本质晶粒度与最终正火(粹火)加热温度。本质粗晶粒钢,当加热温度超过相变点Acl不多时,晶粒度便开始长大,而本质细晶粒钢在930左右仍保持细小的晶粒,只有当加热到更高的温度区时,晶粒才开始突然长大。211 本质粗晶粒钢 如果是本质粗晶,加热温度只要超过Acl,某些相变的晶粒首先是变得较细小,这时奥氏体晶粒与未曾相变部分晶粒的大小相着较大,冷却后将得到晶粒不均匀的组织,随着加热温度的增高,奥氏体晶粒开始长大,在某一温度条件下,奥氏体晶粒大小可能与起始晶粒大小相等,这时如果晶粒吞并过程没有进行完,仍存在着晶粒大小不均匀的现象,加热温度再提高,奥氏体晶粒大小将超过起始晶粒的大小,如果保温时间不足,也存在晶粒大小不均匀的现象,只有充分保温之后,才能得到粗大的比较均匀的奥氏体晶粒。 212 本质细晶粒钢 如果是本质细晶粒钢,加热到相变点Acl～Ac3区间时,得到细化的奥氏体晶粒和未曾相变的比较粗的起始晶粒,冷却后它的实际晶粒就会粗细不均匀,只有完成相变之后,奥氏体晶粒才能向均匀一致的方向发展,这种情况与本质粗晶粒钢相比,晶粒度差不会那么悬殊。碳钢不论本粗或是本细,在其原始晶粒粗大的情况下,加热到Acl～Ac3区间时,由于新生的奥氏体晶粒极细,所以冷却后将得到不均匀的实际晶粒度。 3 微区成分偏析 311 元素细化晶粒的作用 钢中局部或微区成分的不均匀性,也将影响到钢的实际晶粒的大小,甚至成分中含有细化晶粒的元素较多,而另一些区域,含有细化晶粒的元素就会相对减少,甚至含有较多的促使晶粒长大的元素存在,于是,各处晶粒长大的倾向不同,这样以来,在适当的条件下,同一钢试样中出现晶粒大小悬殊的混晶现象。 312 元素对C—曲线的作用 山东电力高等专科学校学报 第5卷(2002年) Journal of Shandong College of Electric Power 第2期 第72～73页