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
加硫改善切削性能形成了21-4NS。添加铌、钼、钨和钒，提高了高温强度、疲劳强度和耐磨性，开发了21-4WNbN，X60CrMnMoVNbN2110钢。
4）铁素体型耐热钢
在室温和使用温度条件下这类钢的组织为铁素体。这类钢铬含量高于12%，不含镍，只含有少量的硅、钛、钼、铍等元素。
5）奥氏体型耐热钢
该种钢的代表：18Cr-8Ni、25Cr-20Ni及Cr-Mn-N、Fe-Mn-Al等钢。这类钢在高温下具有较高的热强性，及优异的抗氧化性。一般制作用于600℃以上承受较高应力的部件，其抗氧化性温度可达850～1250℃。这类钢基本上是和不锈钢同时发展起来的，有些钢同时就是优异的奥氏体型不锈钢。
我国在奥氏体型钢方面，除仿制和生产了大量国外耐热钢牌号外，多年来还开发了Cr-Mn-N、Cr-Mn-Ni-N、Cr-Ni-N及Fe-Al-Mn和Cr-Mn-Al-Si系耐热钢。Cr18Mn12Si2N、Cr20Mn9Ni2Si2N及
3Cr24Ni7SiNRe列入国家标准推广应用。
铸造耐热钢在耐热钢领域中占有相当大的比重。20世纪70～80年代以来，由于石油化学工业的飞速发展，在大型合成氨及乙烯装置中采用了大量的高合金耐热铸钢，其使用温度可达1150℃，开发了一系列Fe-Cr-Ni 基耐热钢及耐热合金。如4Cr25Ni35Co15W、4Cr25Ni35WNb、5Cr28Ni48W5等。一些发达国家早在20
世纪30年代就制定了耐热铸钢标准。1987年，我国建立了第一个耐热铸钢国家标准。
6）沉淀硬化型耐热钢
沉淀硬化型耐热钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化耐热钢（如0Cr17Ni4Cu4Nb）、（半奥氏体-马氏体过滤型）沉淀硬化耐热钢（如0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al）和奥氏体沉淀硬化耐热钢（如0Cr15Ni25Ti2MoVB）等。
2、耐热钢的分类
2.1按合金元素含量分类
a）低碳钢：在此类钢中部含或很少含有其他合金元素，其碳含量一般不超过0.2%。
b）低合金耐热钢：在此类钢中都含有一种或几种合金元素，但含量不高，一般钢中所含合金元素的总量不
超过5%，碳含量不超过0.2%.
c）高合金耐热钢：在此类钢中合金元素多，合金元素含量一般在10%以上，甚至高达30%以上。
2.2按钢的特性分类
a）抗氧化钢（或称耐热不起皮钢）：此类钢在高温下（一般在550～1200℃）具有较好的抗氧化性能及抗高温腐蚀性能，并有一定的高温强度。用于制造各类加热炉用零件和热交换器，制造热汽轮机的燃烧市、锅炉吊瓜、加热炉炉底板和辊道以及炉管等。抗氧化性能是主要指标，部件本身不承受很大压力。
b）热强钢：在高温（通常在450～900℃）既能承受相当的附加应力又要具有优异的抗氧化、抗高温气体腐蚀能力，通常还要求承受周期性的可变赢利。通常用作汽轮机、燃气轮机的转子和叶片，锅炉的过热器、高温下工作的螺栓和弹簧、内燃机的进排气阀、石油加氢反应器等。
2.3按钢的主要用途分类
工业炉用耐热钢：除反应堆、电站锅炉、石化工业炉外，在冶金、机械、建材、轻工等工业中，广泛用作热交换器、加热炉管、反映罐等多种炉窑中的各种耐热部件，除采用板、管、棒等耐热钢变形材外，并采用大量的耐热钢铸件。冶金厂的各种退火炉罩，可控气氛连续加热炉的马弗罐、辐射管、装料框架、链带等，多采用310（0Cr25Ni20）或3Cr24Ni7SiNRe、2Cr25Ni13钢等。冶金厂连续式加热炉和热处理炉中大量的炉底辊和辐射管亦采用高合金耐热钢离心铸管，常用的牌号有0Cr18Ni9、00Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni12Mo2、3Cr24Ni7SiNRe、0Cr23Ni13、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2、
00Cr10Ni20Mo6Cu6、4Cr25Ni35NbW、70CrMoVBRe、
4Cr28Ni48W5Si2、3Cr26Ni4MnMoRe等。在水泥工业中，湿法水泥窑预热带中的耐热钢链条，大型水泥窑蓖冷机用的篦子板，冷却机用的物料斗等，均使用了大量的耐热钢件，如3Cr24Ni7SiNRe、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2等。
3、耐热钢的牌号表示方法
中国耐热钢的牌号表示方法
根据我国钢铁产品表示方法国家标准（GB/T221—2000）规定，产品牌号的命名采用汉语拼音字母、化学
元素符号及阿拉伯数字相结合的方式表示。汉语拼音字母用于表示产品名称、用途、特性和工艺方法。
耐热钢与不锈钢的牌号表示方法相同，一般采用规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示。通常在牌号的第一位用一位阿拉伯数字表示平均含碳量（以千分之几计）；
当平均含碳量不小于1.00%时，采用两位阿拉伯数字表示；
当含碳量上限不大于0.03%时（超低碳或极低碳）以两位阿拉伯数字表示（以万分之几计）。
当含碳量上限小于0.1%时以“0”表示含碳量；
当含碳量上限不大于0.03%且大于0.01%时（超低碳），以“00”表示含碳量；
当含碳量上限不大于0.01%时（极低碳），以“01”表示含碳量。合金元素平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素符号，一般不标明含量；合金元素平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%…22.50%～23.49%…时,相应地写成2、3…23…。专门用途、工艺方法或易切削的耐热钢，在牌号前面冠以专用钢、专用工艺方法或易切削钢的符号。例如：2Cr13：表示平均含碳量为0.2%的平均含铬量为13%的铬耐热钢；0Cr18Ni10Ti：表示含碳量低于0.1%但大于0.03%的平均含铬18%、含镍10%且含钛的低碳铬镍耐热钢；00Cr19Ni10：表示含碳量低于0.03%的平均含铬19%、含镍10%的超低碳铬镍钢；01Cr19Ni11：表示含碳量低于0.01%的平均含铬19%、含镍11%的极低碳铬镍钢；11Cr17：表示平均含碳量1.10%的平均含铬量为17%的高碳铬钢；
4Cr10Si2Mo：表示平均含碳量为0.40%的平均含铬量为10%、平均含硅量为2%且含钼的铬硅钼钢。珠光体型耐热钢的钢号表示方法，与合金结构钢相同，即前两位用阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计），后边为元素符号和表示合金元素平均含量的百分数。耐热铸钢与一般耐热钢的牌号表示方法基本相同，只是在牌号前冠以“ZG”字母（“Z”、“G”分别为“铸”、“钢”汉语拼音的首位字母），以区别于各类变形钢。例如：ZG1Cr18Ni9Ti是和1Cr18Ni9Ti成分相近的耐热铸钢。
4、耐热钢的基本性能
4.1主要合金元素在耐热钢中的作用
耐热钢中常见的合金元素有铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、硅（Si）、铝（Al）、钛（Ti）、铌（Nb）、硼（B）、钴（Co）、锰（Mn）、碳（C）、氮（N）、稀土（Re）、铜（Cu）、铁（Fe）等。磷和硫一般为有害的杂质元素。铬、铝、硅和稀土元素能提高耐热钢的抗氧化性能。铬、钼、
钨、钒、钛、铌、钴、硼、稀土等能提高或改善耐热钢的热强性。铁为耐热钢的基本元素。镍和锰的作用主要是获得奥氏体组织。下面分别介绍一下主要合金元素在耐热钢中的作用。
4.1.1铬是耐热钢中抗高温氧化和抗高温腐蚀的主要元素，并能提高耐热钢的热强性。耐热钢的抗高温腐蚀性能与其含铬量有一定的关系。因此常用的耐热钢的铬含量应不低于12%。
4.1.2镍是耐热钢中的重要合金元素之一。为了使钢在室温下获得纯奥氏体组织，其中镍含量不低于25%。但当钢中含有其他合金元素时，为获得纯奥氏体组织，镍含量可适当减少。例如，当钢中含碳量0.1%含碳量为18%时，为了获得钢的纯奥氏体组织，含镍量为8%即可，这就是典型的18-8型奥氏体耐热不锈钢。当钢中含有其他铁苏体形成元素时，为获得纯奥氏体组织，含镍量就要增加，如不增加镍含量，或降低镍含量，就会出现双向组织，或出现不稳定的奥氏体组织，冷加工时可能产生相变（奥氏体组织转变为马氏体组织）。
4.1.3钼为难熔金属，熔点高（2625℃）。对提高耐热钢的热强性有较好的作用。
4.1.4钨为难熔金属，熔点高（3380℃）。加钨可提高固溶体的热强性。
4.1.5钒为难溶金属，熔点高（1910℃）钒是提高铁素体型耐热钢的热强性的有
效元素，钒也在奥氏体型耐热钢中获得应用，但凡含量一般在0.3%～0.5%之间。
4.1.6硅是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素，同时，在钢中加入硅也能改善它在室温条件下工作的性能。耐热钢中的硅含量一般不超过2%。
4.1.7铝是耐热钢中抗氧化的重要合金元素，，耐热钢中的铝含量一般不超过6%。
4.1.8钛是强碳化物形成元素之一，钼的是防止间接腐蚀。
4.1.9铌也是强碳化物形成元素，铌的碳化物在高温下十分稳定，只比钛的碳化物略为逊色。由于铌具有良好的热强性，因此铌在体合金耐热钢和高合金耐热钢中获得了广泛的应用。高合金耐热钢中的铌含量一般为1%～2%。
4.1.10硼与氮和氧都有很强的亲和力，钢中微量硼（0.001%）就可以成培地提高其淬透性。在珠光体耐热钢中，微量硼可以提高钢的高温强度；在奥氏体耐热钢中加入0.025%硼可以提高其抗蠕变性能，但彭含量较高时，其作用相反。加入硼强化晶界对增强耐热钢的持久强度十分重要。硼原子主要分布在晶界上，因此硼对强化晶界起着重要的作用。
4.1.11钴在奥氏体型耐热钢中的作用与镍的作用类似，在铬镍奥氏体型耐热钢中加钴对提高该钢的耐高温腐蚀性能是有利的。钴是一种稀有而昂贵的金属，应当节约使用。
4.1.12锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，它使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于镍，以锰代镍的耐热钢，有广泛的用途。锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高，但对持久强度和蠕变强度则没有什么显著的作用。4.1.13碳是钢中不可缺少的元素。碳在钢中的强化作用与它形成的碳化物的成分和结构有着密切的关系，其强化作用也与温度有关。随着温度的升高，由于碳化物的聚集，强化作用有所下降。钢中碳含量增加，会降低钢的塑性和可焊性。因此除强度要求较高的钢中外，一般奥氏体型耐热钢中的碳含量都控制在较低的范围内。
4.1.14氮作为合金化元素在奥氏体型耐热钢中的作用与碳有些类似。在铬镍奥氏体型耐热钢中含氮可提高钢的热强性，几乎对脆性无影响。其原因可能是由于析出弥散的氮化物所致。
4.1.15稀土元素对提高耐热钢的抗氧化性能有较明显的作用。稀土元素的氧化物可以增加基体金属与氧化膜之间的附着力，因为稀土氧化物对基体金属有“钉扎”作用。稀土元素对钢的晶粒度细化有一定的作用。稀土元素与氧、硫、磷、氮、氢等的亲和力都很强。是很好的脱氧、去硫和清除其他有害杂质的气体添加剂。稀土元素能提高耐热钢的抗蠕变性能。
4.2耐热钢的基本性能
4.2.1耐热钢的耐高温腐蚀性能
耐热钢经常处于高温复杂的腐蚀性环境中工作。耐高温腐蚀是耐热钢的一项很重要的性能要求。高温腐蚀是材料在高温下与各类气体环境发生的反应。主要的高温气体腐蚀形式有：高温氧化、硫化、氮化、碳化等形态。另外还有高温熔盐服饰、高温液态金属腐蚀等。
4.2.2抗高温氧化
金属和氧的亲和力大时，且氧在晶铬内溶解度达到饱和时，就在金属表面上形成氮化物。一旦形成了氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素：（a）界面反应速度，包括金属/氧化物界面及氧化物/气体两个界面上的反应速度；（b）参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。在一般情况下，当金属的表面与氧起
始反应生产极薄的氧化膜时，界面反应起主导作用，即界面反应是氧化膜生成的控制因素。但随着氧化膜的生长增后，扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用，成为继续氧化的控制因素。金属表面形成的氧化膜一般是固态，但是根据氧化膜的性质不同，在较高温度下，有些金属的氧化物是液态，有的还是气态的。在耐热钢中加入铬、铝、硅和稀土元素等，与氧形成一层完整致密具有保护性的氧化膜。在金属表面施加涂层也是提高抗高温氧化能力的重要方法。如在耐热钢表面渗铝、渗硅或铬铝、铬硅共渗都有显著的抗氧化效果。
4.2.3抗高温硫化
高温硫化是一种比纯氧化更严重的高温腐蚀形态，因为硫化物膜比氧化膜的缺陷浓度大，更容易开裂和剥落，特别是硫化物的熔点低，蒸汽压高，多数硫化物共晶点低。硫化时，硫的存在形式对高温硫化速度有影响。气相的硫可能是以硫蒸汽、二氧化硫、三氧化硫、硫化氢和有机硫化物等形态存在。当硫和氧同时存在时，在金属表面上常形成氧化物和硫化物的混合锈层产物，这种锈层比在H2S或有机硫以及硫蒸汽中产生的硫化物的保护性好。
由于硫化与氧化相似，因此，氧化的基本理论和纺织氧化的基本措施都适用于硫化。在钢中加入铬、铝、硅等合金元素都可以在一定程度上防止或减缓高温硫化。
4.2.4抗高温氮化
氮化与氧化和硫化不同，其产生的失效形式也有所不同。氮化时其最终产物可以全是氮化物层，但该层耐水溶液腐蚀性能很差，或者由于氮扩散到金属中去而降低金属的塑性，当在金属表面不能形成一层连续的氮化物层时，该层很翠。因此，对基本几乎无任何的保护作用。所以，在金属表面一旦形成氮化，将显著地降低金属材料的综合性能。
铁、铬、铝、钛等元素很容易形成氮化物；镍、铜等元素即使在高温下也不形成稳定的氮化物。因此，镍、铜等元素对抑制氮化是有作用的。在混合气氛中（如含有硫的气氛），由于镍易被硫化，因此，镍也是不能抑制氮化的。但在实际工程中，高镍铬的材料仍是抗高温氮化的最佳材料。材料的预氧化对提高其抗氧化性能有一定作用，对不锈耐热钢，效果尤为明显。
4.2.5抗高温碳化
高温碳化是材料暴露于高温下含碳的气体或液态环境中由于气体与材料表面发生高温反应，吸附在其表面
上那一部分碳原子产生的表面增碳现象。金属表面吸收大量的谈，碳连续不断地渗入金属内部，当超过了碳在金属中的溶解度，高温下降形成许多不稳定的碳化物、析出石墨等，这就大大地降低了材料的耐腐蚀性能和综合力学性能。特别是不锈钢和耐热钢，由于碳化，在钢中出现大量的碳化铬，从而造成钢的贫铬，使耐腐蚀性能及抗高温氧化性能显著降低。碳化是一种危害很大的高温腐蚀形态，但它不像高温氧化和硫化那样普遍。
使用高合金的耐热钢是解决高温碳化的重要途径。在工程中常用25Cr-20Ni钢和25Cr-35Ni钢来制造高温裂解炉的炉管，效果很好。硅是提高钢抗高温碳化的有利元素之一，但它在钢中的含量不宜超过2%。碳化物稳定元素铌、钛、钨等对提高抗高温碳化性能是有利的。改变气氛的成分能改变碳化条件，改善高温碳化的环境。
4.2.6抗氢腐蚀
氢腐蚀是高温腐蚀形态之一。一般发生在露点以上的高温高压氢环境中，如合成氨的生产和石化工业中的加氢装置等都是在高温高压氢环境中进行的。
氢腐蚀是指高温下钢中首先发生脱碳现象，即钢中的碳化物分解，在钢的表面上形成脱碳层，从而严重地降低钢的力学性能。钢中碳化物分解形成的碳原子在高温高压的氢环境中与氢反应生成甲烷气体。氢腐蚀是一种不可逆的氢损伤形态。
钢中碳含量与氢腐蚀有直接关系。钢中碳含量增加，是钢的抗氢腐蚀性能变坏。在氢腐蚀条件下，选择含碳两地的钢是有益的。在钢中加入能形成稳定性高的碳化物的合金元素，如铬、钼、钨、钛、铌等是提高钢的抗氢腐蚀的主要措施。
4.2.7抗热腐蚀
热腐蚀是金属材料在高温含硫的燃气工作条件下与沉积在其表面上的盐发生的反应引起的高温腐蚀形态。最典型的实例是在含氯化纳的大气与含硫的油料燃烧时沉积在其表面上的硫酸钠引起高温腐蚀。
环境中的硫与氯化钠是导致产生热腐蚀的主要环境因素。硫主要来自燃料，而氯化纳主要来自大气，当一旦形成硫酸盐类时，会加速材料的热腐蚀过程。燃料中的硫含量及燃烧用的空气中的氯化纳含量是影响热腐蚀的主要环境因素。因此，提高燃料的质量，减少燃料中杂志含量是减缓热腐蚀的重要措施。提高合金元素氧化物的稳定性是抗热腐蚀的主要因素。材料中含有钨、钼、钒等合金元素易于形成酸性熔融热腐蚀，
特别是番，它对热腐蚀的影响较大。但材料中含有铬、铝等合金元素对材料的抗热腐蚀极为有利。一方面他们能与氧形成保护性良好的氧化膜，也可能形成尖晶石型复合氧化膜，这对提高材料的抗热腐蚀性能有很大好处。在材料中加入稀土元素等微量元素也能提高材料的抗热腐蚀能力。在材料表面涂覆高温涂层是提高材料抗热腐蚀的重要措施。在航空发动机叶片表面上涂高温涂层，能显著地提高叶片抗热腐蚀能力。
4.3耐热钢的常温力学性能
4.3.1屈服强度（屈服点，规定残余伸长应力，规定非比例伸长应力）
当材料进行拉伸试验时，试样在试验过程中力不增加（保持恒定）仍能继续申长（变型）时的应力，成为屈服点。低碳钢和低合金耐热钢常测定此值。屈服点符号用σs表示，单位为MPa。
当材料进行拉伸实验时，不出现明显的屈服点，则测定其相应于一定的残余渗昌（永久塑性变型）或非比例伸长时的应力作为“屈服点”。但这不是真正的屈服点，而分别称为“规定残余伸长应力”和“规定非比例伸长应力”，一般称作“屈服强度”。
4.3.2抗拉强度
当材料进行拉伸实验时，试样拉断前承受的最大标称拉应力，以σb表示，单位为MPa。
4.3.3断后伸长率
当材料进行拉伸实验时，试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。断后伸长率符号为δ，以百分率（%）表示。
4.3.4断面收缩率
当材料进行拉伸实验时，试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面的百分比。断面收缩率符号为Ψ，以百分率（%）表示。
4.3.5布氏硬度
当材料进行布氏硬度实验时，用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力表示的硬度值，布氏硬度符号为HBS。
4.3.6洛氏硬度
当材料进行洛氏硬度实验时，用洛氏硬度相应标尺刻度满量程值与残余压痕深度增量之差计算的硬度值。A
标尺洛氏硬度符号HRA，标尺洛氏硬度符号为HRB，C标尺洛氏硬度符号为HRC。
4.3.7维氏硬度
当材料进行维氏硬度实验时用正四棱锥形压痕单位表面积上所承受的平均压力表示的硬度值，维氏硬度符号为HV。
4.3.8冲击吸收功
当材料进行冲击试验时，规定形状和尺寸的试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功。冲击吸收功符号为Ak，单位为J。当为夏比（V型缺口）冲击试验时，冲击吸收功符号为Akv；当为夏比（U型缺口）冲击试验时，冲击吸收功符号为Aku，当缺口直径为2mm时，该符号为Aku2。
4.3.9冲击韧度（亦称冲击值）
当材料进行冲击试验时，冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功。冲击韧度的符号为ak，单位为J/cm²。
4.4耐热钢的工艺性能
耐热钢的工艺性能主要包括弯曲性能、顶锻性能、扭转性能、管压扁性能、管扩口性能、管液压性能、冲压性能、焊接性能等。
4.4.1弯曲性能
金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的能力。出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大则材料的弯曲性能与好。弯曲程度一般用弯曲角度或弯芯直径d对材料厚度a的比值来表示，弯曲角度愈大或弯芯直径d对材料厚度a的比值愈小则材料的弯曲性能愈好。
4.4.2顶锻性能
金属材料承受锤击或锻打等顶端变形的能力，即为顶锻性能。用顶锻试验进行测定，在常温下进行的叫冷顶锻试验；在锻造温度范围内进行的叫热顶锻试验；进行实验时，应将试样锻短至规定的长度（一般为原长度的1/3或1/2），锻后检查试验侧面，如无裂缝、扯坡、气泡等即认为合格。
4.4.3扭转性能
金属线材进行扭转试验，检验金属线材在单向或交变方向扭转时承受塑性变形的能力并显示材料的均匀性、
表面和内部缺陷。
4.4.4管压扁性能
金属管进行压扁试验，将金属管压扁至规定尺寸，检验其塑性变形的能力并显示其缺陷。管压扁性能用压扁距表示，单位为mm。试验后检查弯曲变形处，如无裂缝、裂口则认为合格。
4.4.5管扩口性能
金属管进行扩口试验，检验金属管径向扩张塑性变形的能力并显示其缺陷。管扩4.4.6管液压性能
金属管进行液压试验，检查金属管的质量和耐压强度并显示其有无漏水（或其他流水）、浸湿或永久变型（膨胀）等缺陷。
4.4.7冲击性能
金属板、带材通过杯突试验，检查金属板带经过冲击变形而不产生裂纹等缺陷的能力。冲压性能一般用杯突试验的杯突深度来表示。杯突深度不小于规定时则认为合格。材料能承受的杯突深度愈大，冲压性能愈好。
4.4.8焊接性能
金属有适应常用焊接方法和焊接工艺的能力。焊接性好的金属材料易于常用的焊接方法和焊接工艺焊接，焊接性较差的金属材料必须用特定的焊接方法和焊接工艺进行焊接。一般根据金属焊接时产生裂纹的敏感性及焊缝区力学性能的变化等，来判断金属的焊接性能。
5、耐热钢的主要生产工艺简介
耐热钢按其广义范围来分，包括低碳钢、低合金耐热钢和高合金耐热钢，其生产工艺也有所不同。低碳钢与一般的优质碳素钢生产工艺基本相同，低合金耐热钢与通常的合金结构钢生产工艺基本一致，高合金耐热钢与不锈钢基本相同。所以只重点介绍一些各类钢的工艺特点。
5.1耐热钢的冶炼
低碳钢和低合金珠光体耐热钢一般采用碱性氧气转炉和电弧炉冶炼，有的重要钢种采用电弧炉加炉外冶炼工艺。而高合金的耐热钢一般都采用电弧炉或感应电炉冶炼。为了进一步提高耐热钢的质量，降低钢中的杂质和气体含量，许多耐热钢采用真空熔炼货电渣重熔或炉外精炼工艺。常用的炉外精炼工艺有AOD法（氩
氧脱碳法）、VOD法（真空吹氧脱碳法）、RH法（转炉真空脱碳法）等。为了进一步改进精炼工艺，有些耐热钢采用了“三步法”冶炼工艺，即由初炼炉（电炉或转炉）—复吹转炉（可以是AOD或其他形式的复吹转炉）—真空吹氧精炼装置（可为VOD炉或RH装置等）。
5.2耐热钢的浇铸
耐热钢的浇铸有模铸和连铸两种。耐热钢生产主要采用模铸。进些年来连铸发展较快。高合金耐热钢无论模铸还是连铸，都要采取保护措施。因为如果钢液与空气接触，钢中的铬、锰、硅、钛、铝等元素就会和空气中的氧、氮反应，生成二次氧化物，严重影响钢的内部质量和钢锭、钢坯的表面质量。
耐热钢模铸一般采用下铸法，将钢水浇入中注管，钢水在经锭盘上的沟道从底部进入锭模，同时浇铸数支钢锭。下铸法的优点是，钢液在锭模内平稳上升，没有飞溅，同时利于采取保护浇铸措施。钢锭表面质量好，生产效率也较高。这种方法的缺点是：整模操作比较复杂，金属损失较多，钢水收得率相对较低。
耐热钢连铸不仅可提高钢水收得率，省去开坯工序，大大降低能耗，使生产效率显著提高。连铸组织均匀、偏析小，连铸生产劳动强度也较低。所以，连铸是耐热钢生产提高质量、降低成本的重要措施，也是现代化生产的重要标志之一。
耐热钢连铸和一般钢连铸具有许多共同点，也有许多不同点，如：
1、钢中含有多种合金元素，尤其是铝、钛，在浇铸过程中极易氧化；
2、钢水与钢包和中间包衬砖接触及与空气中氧接触的时间相对比模铸长，因而容易产生氧化夹杂；
3、耐热钢的凝固形态较复杂，在凝固和冷却过程中存在脆性温度，因而铸坯容易产生裂纹，尤其是奥氏体钢；
4、钢水的粘度大，流动性差，特别是在浇铸含钛钢时，析出的Al2O3、TiO2易造成水口堵塞；
5、由于钢水得导热性差，对冷却和拉坯速度有较严格的要求。这些特点决定了耐热钢连铸比一般钢连铸在工艺和设备上有更高的要求，如：1、耐热钢连铸对钢水的温度和化学成分要求很严格，而且要求浇铸温度控制在比较窄的范围内；2、为了防止二次氧化，连铸生产过程中要求采取无氧化保护浇铸；3、耐热钢连铸对钢包、中间包、滑动水口、侵入使水口等用的耐火材料也有严格要求；4、为了改善铸坯的凝固组织，减少夹杂物、中心偏析、中心缩孔、内裂等缺陷，获得高质量的连铸坯，一般采用电磁搅拌技术；5、耐热钢连铸坯的冷却工艺与一般钢不同，特别是马氏体钢，一定要在300℃以上将铸坯装入退火炉内缓冷，防
止发生马氏体相变，产生变形裂纹；6、耐热钢连铸坯的质量要求比一般钢严格的多。
5.3耐热钢的加工
珠光体型耐热钢具有较好的塑性变形性能，可轧制、锻造成各种型材。铁素体型耐热钢可获得缺陷较少的钢锭，压力加工工艺性能也好。由于它有晶粒长大倾向，锻造时加热的上限温度必须严格控制。奥氏体—铁素体双相钢的塑性加工性能较差，加工时易出现裂纹。奥氏体型耐热钢的铸锭易产生穿晶的柱状组织，偏析带过大和晶粒粗大等缺陷。由于奥氏体钢的导热性差，膨胀系数大，热加工加热时须缓慢加热，否则可能引起内部裂纹。耐热钢的热塑性变形抗力大，模锻叶片和涡轮盘要求有较高的模锻温度，且模锻温度范围较窄。
5.4板带材生产
耐热钢板带材生产一般分为热轧板带材生产、后半生产和冷轧板带材生产。热轧板带生产大多采用板连续或连续式热连轧机，少数采用炉卷轧机和行星轧机生产。生产的规格：厚度为2.0～10mm；宽度为700～1600mm；卷单重为5～18t。供冷轧的板卷厚度一般为3.0～5.0mm。厚度5.0以上为热轧成品。
厚板是指厚度3mm以上的热轧钢板。除了部分使用板卷剪切外，大部分在热板轧机或宽厚度板轧机上生产。热板轧机生产的产品一般为：厚度5～20mm；宽度1500～1800mm；长度2000～6500mm。宽厚板轧机生产的最大厚度可达到200mm（经常使用在60mm以下）宽度达3000mm以上。根据实际用途，厚板大多数为奥氏体钢，少量为马氏体钢，而铁素体钢基本上不生产厚板。
冷轧板带生产一般用20辊、12辊、8辊等多辊轧机。由于多辊轧机变形抗力小，可在高速、高压下、高精度地进行轧制。也可采用冷连轧机生产板带。冷轧板带对表面质量要求非常严格，生产过程中应采取一系列消除表面缺陷和防护表面损伤的措施。
5.5钢管生产
耐热钢管生产主要是无缝钢管生产，也有焊接钢管。无缝钢管，根据尺寸范围、要求的尺寸精度和表面质量，一般以热加工方式或热加工之后继续进行冷加工的方式生产。一般外径不小于900mm时，用热挤压法生产；外径不小于220mm时，用热挤压方法生产毛管，然后进行冷轧；党对尺寸精度和表面质量有高
的要求时，一般应增加冷拔工序。无缝钢管的热加工工艺主要有热挤压和热轧两种。供热加工用毛管有挤压机或穿孔机提供。热挤压钢管和热轧钢管既可经过热处理直接生产出产品，也可作为冷加工管的坯料。冷轧和冷拔是两种不同的钢管生产工艺过程。冷轧的工艺特点是周期性的反复的过程，而冷拔则是连续的过程。冷轧一次变形量大，不仅使冷加工周期大为缩短，而且其壁厚精度和表面质量都较高。但外径的尺寸精度不如冷拔。冷拔设备简单，工模具制作方便，操作容易掌握，规格更换容易，能拔制尺寸精度和表面质量都较高的小口径薄壁管，因而应用较为普遍。因此，一般采取以冷拔为主的冷轧—冷拔联合工艺，即用冷轧定壁，实现变形，用冷拔控制外经，以满足不同品种的要求。
焊管生产的主要特点是生产设备轻、投资少、建设速度快、焊接方法简便、产品规格范围比较广。尤其适合于薄壁管生产，尺寸精度高，偏差小，内外表面平滑，成才率高，成本低。近年来，出现了“焊接加冷拔”的新工艺。冷轧板卷纵剪后，经氩弧焊焊接成形，在经冷拔和热处理等工序，其质量达到无缝管水平，成本也较低。美国发电站热交换器管、电站用的“U”型管都采用了这种方法生产。焊管采用钨极惰性气体保护焊、等离子束焊、电子束焊等。焊接的钢中范围有珠光体低合金耐热钢、奥氏体型耐热钢及铁素体型耐热钢等。焊管外径一般为6～1500mm，壁厚为0.3～10mm。
5.6棒型材生产
耐热钢的棒型材主要有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、八角钢及少数异型钢。耐热钢棒型材生产过程包括钢锭开坯、加热、轧制成材及热处理、表面加工处理等。
低碳钢的导热性比合金钢的导热性好，所以碳钢的装炉温度、加热速度及极限加热温度的范围都较宽，而合金钢具有较严格的要求，而且合金钢加热到相变温的时还要有一定的保温时间；低碳钢的热塑性好，变形抗力较小，热轧温度范围较大，一般可采用较大的变形量轧值，而合金钢的热塑性规律不一，一般变形抗力较大，咬入困难，只能采取较小变形量，确保均允变形才不致产生应力裂纹。
铁素体型耐热钢，导热性较差，导热系数只有一般低碳钢的一半，并且热膨胀系数较大，容易产生热盈利，因此要求加热时采用慢速加热并要求有足够的均热时间，要控制合适的终轧温度。钢锭和钢坯的表面缺陷可用机械方法清除，不要用砂轮研磨，以免产生研磨裂纹。
奥氏体型耐热钢，导热性低但无组织应力产生，因此钢锭的装炉温度不限。在高温有良好的塑性，但热变形抗力很大，随着温度下降，变形抗力急剧增高。因此要控制终轧温度与变形程度。在型钢轧制中，其宽
展系数几乎是碳钢的1.5倍，应采用单独的孔型系统。这类钢不需缓冷或热处理，无组织应力产生。
马氏体型耐热钢，导热性较差，导热系数仅稍高于奥氏体钢，而且有较大的组织应力和热盈利。钢锭需要热装炉。冷钢锭进行表面清理前应先进行消除应力退火。钢锭装炉前，需先预热，要缓慢加热，均允加热。轧制时变形抗力较大，不宜采用大压下量轧制。加热温度和终轧温度应尽量高一些。这类钢对热应力很敏感，应按不同钢中控制冷却速度。清理表面缺陷之前，钢锭、钢坯应进行软化退火，以免产生研磨裂纹。
5.7热处理
把各种钢坯、钢坯加热到规定的温度并保持一定的时间，然后用选定的冷却速度和冷却方法进行冷却，从而得到需要的显微组织和性能的操作工艺较热处理。热处理操作工艺由加热、保温和冷却三个阶段组成。耐热钢热处理的主要类型有退火、正火、淬火、回火、固溶处理，时效处理以及冷处理等。轧钢生产中的热处理大都属于轧后热处理或钢材出厂前热处理。耐热钢的组织、性能与热处理有密切的关系。通过适宜的热处理工艺，可充分发挥材料的潜力。
珠光体型耐热钢通常在正火或调质状态下使用。马氏体型耐热钢采用调质处理。正火或调质的目的是为了获得稳定的组织、良好的综合力学性能和高温强度。
铁素体钢不能通过热处理强化，只在750～950℃下进行退火处理，退火后续快速冷却以避免475℃脆性。奥氏体钢按其生产特点可分为变形加工材料和铸造材料。变形加工材料在固溶处理或稳定化处理或沉淀硬化（固溶处理加时效）状态使用。退火是为了稳定组织以及消除冷作硬化的焊接盈利。铸造材料一般在铸造状态或固溶状态使用，也有在沉淀硬化状态下使用的。
固溶处理的主要目的有：一是使钢中的各种相和碳化物固溶与固溶体中，获得强化的固溶体；二是得到适宜的晶粒度。
时效的目的是为了使过饱和固溶体析出弥散的强化相，达到弥散强化的效果。
耐热钢基本知识
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钢基础上添加硫改善切削性能形成了21-4NS。添加铌、钼、钨和钒，提高了高温强度、疲劳强度和耐磨性，开发了21-4WNbN，X60CrMnMoVNbN2110钢。
4）铁素体型耐热钢
在室温和使用温度条件下这类钢的组织为铁素体。这类钢铬含量高于12%，不含镍，只含有少量的硅、钛、钼、铍等元素。
5）奥氏体型耐热钢
该种钢的代表：18Cr-8Ni、25Cr-20Ni及Cr-Mn-N、Fe-Mn-Al等钢。这类钢在高温下具有较高的热强性，及优异的抗氧化性。一般制作用于600℃以上承受较高应力的部件，其抗氧化性温度可达850～1250℃。这类钢基本上是和不锈钢同时发展起来的，有些钢同时就是优异的奥氏体型不锈钢。
我国在奥氏体型钢方面，除仿制和生产了大量国外耐热钢牌号外，多年来还开发了Cr-Mn-N、Cr-Mn-Ni-N、Cr-Ni-N及Fe-Al-Mn和Cr-Mn-Al-Si系耐热钢。Cr18Mn12Si2N、Cr20Mn9Ni2Si2N及
3Cr24Ni7SiNRe列入国家标准推广应用。
铸造耐热钢在耐热钢领域中占有相当大的比重。20世纪70～80年代以来，由于石油化学工业的飞速发展，在大型合成氨及乙烯装置中采用了大量的高合金耐热铸钢，其使用温度可达1150℃，开发了一系列Fe-Cr-Ni 基耐热钢及耐热合金。如4Cr25Ni35Co15W、4Cr25Ni35WNb、5Cr28Ni48W5等。一些发达国家早在20
世纪30年代就制定了耐热铸钢标准。1987年，我国建立了第一个耐热铸钢国家标准。
6）沉淀硬化型耐热钢
沉淀硬化型耐热钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化耐热钢（如0Cr17Ni4Cu4Nb）、（半奥氏体-马氏体过滤型）沉淀硬化耐热钢（如0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al）和奥氏体沉淀硬化耐热钢（如0Cr15Ni25Ti2MoVB）等。
2、耐热钢的分类
2.1按合金元素含量分类
a）低碳钢：在此类钢中部含或很少含有其他合金元素，其碳含量一般不超过0.2%。
b）低合金耐热钢：在此类钢中都含有一种或几种合金元素，但含量不高，一般钢中所含合金元素的总量不超过5%，碳含量不超过0.2%.
c）高合金耐热钢：在此类钢中合金元素多，合金元素含量一般在10%以上，甚至高达30%以上。
2.2按钢的特性分类
a）抗氧化钢（或称耐热不起皮钢）：此类钢在高温下（一般在550～1200℃）具有较好的抗氧化性能及抗高温腐蚀性能，并有一定的高温强度。用于制造各类加热炉用零件和热交换器，制造热汽轮机的燃烧市、锅炉吊瓜、加热炉炉底板和辊道以及炉管等。抗氧化性能是主要指标，部件本身不承受很大压力。
b）热强钢：在高温（通常在450～900℃）既能承受相当的附加应力又要具有优异的抗氧化、抗高温气体腐蚀能力，通常还要求承受周期性的可变赢利。通常用作汽轮机、燃气轮机的转子和叶片，锅炉的过热器、高温下工作的螺栓和弹簧、内燃机的进排气阀、石油加氢反应器等。
2.3按钢的主要用途分类
工业炉用耐热钢：除反应堆、电站锅炉、石化工业炉外，在冶金、机械、建材、轻工等工业中，广泛用作热交换器、加热炉管、反映罐等多种炉窑中的各种耐热部件，除采用板、管、棒等耐热钢变形材外，并采用大量的耐热钢铸件。冶金厂的各种退火炉罩，可控气氛连续加热炉的马弗罐、辐射管、装料框架、链带等，多采用310（0Cr25Ni20）或3Cr24Ni7SiNRe、2Cr25Ni13钢等。冶金厂连续式加热炉和热处理炉中大量的炉底辊和辐射管亦采用高合金耐热钢离心铸管，常用的牌号有0Cr18Ni9、00Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni12Mo2、3Cr24Ni7SiNRe、0Cr23Ni13、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2、
00Cr10Ni20Mo6Cu6、4Cr25Ni35NbW、70CrMoVBRe、
4Cr28Ni48W5Si2、3Cr26Ni4MnMoRe等。在水泥工业中，湿法水泥窑预热带中的耐热钢链条，大型水泥窑蓖冷机用的篦子板，冷却机用的物料斗等，均使用了大量的耐热钢件，如3Cr24Ni7SiNRe、1Cr20Ni14、Cr25Ni20Si2等。
3、耐热钢的牌号表示方法
中国耐热钢的牌号表示方法
根据我国钢铁产品表示方法国家标准（GB/T221—2000）规定，产品牌号的命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方式表示。汉语拼音字母用于表示产品名称、用途、特性和工艺方法。
耐热钢与不锈钢的牌号表示方法相同，一般采用规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示。通常在牌号的第一位用一位阿拉伯数字表示平均含碳量（以千分之几计）；
当平均含碳量不小于1.00%时，采用两位阿拉伯数字表示；
当含碳量上限不大于0.03%时（超低碳或极低碳）以两位阿拉伯数字表示（以万分之几计）。
当含碳量上限小于0.1%时以“0”表示含碳量；
当含碳量上限不大于0.03%且大于0.01%时（超低碳），以“00”表示含碳量；
当含碳量上限不大于0.01%时（极低碳），以“01”表示含碳量。合金元素平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素符号，一般不标明含量；合金元素平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%…22.50%～23.49%…时,相应地写成2、3…23…。专门用途、工艺方法或易切削的耐热钢，在牌号前面冠以专用钢、专用工艺方法或易切削钢的符号。例如：2Cr13：表示平均含碳量为0.2%的平均含铬量为13%的铬耐热钢；0Cr18Ni10Ti：表示含碳量低于0.1%但大于0.03%的平均含铬18%、含镍10%且含钛的低碳铬镍耐热钢；00Cr19Ni10：表示含碳量低于0.03%的平均含铬19%、含镍10%的超低碳铬镍钢；01Cr19Ni11：表示含碳量低于0.01%的平均含铬19%、含镍11%的极低碳铬镍钢；11Cr17：表示平均含碳量1.10%的平均含铬量为17%的高碳铬钢；
4Cr10Si2Mo：表示平均含碳量为0.40%的平均含铬量为10%、平均含硅量为2%且含钼的铬硅钼钢。珠光体型耐热钢的钢号表示方法，与合金结构钢相同，即前两位用阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计），后边为元素符号和表示合金元素平均含量的百分数。耐热铸钢与一般耐热钢的牌号表示方法基本相同，只是在牌号前冠以“ZG”字母（“Z”、“G”分别为“铸”、“钢”汉语拼音的首位字母），以区别于各类变形钢。例如：ZG1Cr18Ni9Ti是和1Cr18Ni9Ti成分相近的耐热铸钢。
4、耐热钢的基本性能
4.1主要合金元素在耐热钢中的作用
耐热钢中常见的合金元素有铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、硅（Si）、铝（Al）、钛（Ti）、铌（Nb）、硼（B）、钴（Co）、锰（Mn）、碳（C）、氮（N）、稀土（Re）、铜（Cu）、
铁（Fe）等。磷和硫一般为有害的杂质元素。铬、铝、硅和稀土元素能提高耐热钢的抗氧化性能。铬、钼、钨、钒、钛、铌、钴、硼、稀土等能提高或改善耐热钢的热强性。铁为耐热钢的基本元素。镍和锰的作用主要是获得奥氏体组织。下面分别介绍一下主要合金元素在耐热钢中的作用。
4.1.1铬是耐热钢中抗高温氧化和抗高温腐蚀的主要元素，并能提高耐热钢的热强性。耐热钢的抗高温腐蚀性能与其含铬量有一定的关系。因此常用的耐热钢的铬含量应不低于12%。
4.1.2镍是耐热钢中的重要合金元素之一。为了使钢在室温下获得纯奥氏体组织，其中镍含量不低于25%。但当钢中含有其他合金元素时，为获得纯奥氏体组织，镍含量可适当减少。例如，当钢中含碳量0.1%含碳量为18%时，为了获得钢的纯奥氏体组织，含镍量为8%即可，这就是典型的18-8型奥氏体耐热不锈钢。当钢中含有其他铁苏体形成元素时，为获得纯奥氏体组织，含镍量就要增加，如不增加镍含量，或降低镍含量，就会出现双向组织，或出现不稳定的奥氏体组织，冷加工时可能产生相变（奥氏体组织转变为马氏体组织）。
4.1.3钼为难熔金属，熔点高（2625℃）。对提高耐热钢的热强性有较好的作用。
4.1.4钨为难熔金属，熔点高（3380℃）。加钨可提高固溶体的热强性。
4.1.5钒为难溶金属，熔点高（1910℃）钒是提高铁素体型耐热钢的热强性的有
效元素，钒也在奥氏体型耐热钢中获得应用，但凡含量一般在0.3%～0.5%之间。
4.1.6硅是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素，同时，在钢中加入硅也能改善它在室温条件下工作的性能。耐热钢中的硅含量一般不超过2%。
4.1.7铝是耐热钢中抗氧化的重要合金元素，，耐热钢中的铝含量一般不超过6%。
4.1.8钛是强碳化物形成元素之一，钼的是防止间接腐蚀。
4.1.9铌也是强碳化物形成元素，铌的碳化物在高温下十分稳定，只比钛的碳化物略为逊色。由于铌具有良好的热强性，因此铌在体合金耐热钢和高合金耐热钢中获得了广泛的应用。高合金耐热钢中的铌含量一般为1%～2%。
4.1.10硼与氮和氧都有很强的亲和力，钢中微量硼（0.001%）就可以成培地提高其淬透性。在珠光体耐热钢中，微量硼可以提高钢的高温强度；在奥氏体耐热钢中加入0.025%硼可以提高其抗蠕变性能，但彭含量较高时，其作用相反。加入硼强化晶界对增强耐热钢的持久强度十分重要。硼原子主要分布在晶界上，
耐热钢性能和耐腐蚀指标
耐热钢性能和耐腐蚀指标 在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力、机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。 耐热钢基本信息 简介： 耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 类别： 耐热钢按其性能可分为抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。 耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。
用途 耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢和不锈耐酸 在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。合金元素的作用铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的 氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。 镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。硼、稀均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶
12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接工艺
12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接工艺1Cr18Ni9Ti与12Cr1MoV异种钢接头焊接工艺 12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接工艺 叶剑文 谢美琼 (广州市锅炉压力容器监察检验所 广东510050)(广州市番禺区职业技术培训中心) 12Cr1MoV是我国使用广泛的珠光体耐热钢之一，主要用于制造管壁温度小于580?的锅炉过热管、联箱和主汽管道。在12t/h双汽包横置式沸腾炉制造过程中，锅炉的蒸汽出口温度为450?，最高工作压力为3.8MPa，按设计图纸要求采用 12Cr1MoV珠光体耐热钢管(φ159mm×10mm)作为过热器联箱管，以满足产品的使用要求。 1 焊接性分析 12Cr1MoV珠光体耐热钢为低合金耐热钢，此类钢的Cr含量较高，在500-550?时具有较高的热强性和持 久强度。12Cr1MoV钢的化学成分及力学性能见表1。 表1 12Cr1MoV珠光体耐热钢化学成分和力学性能 化学成分/% 力学性能 σs/ C Mn Si Ci Mo V S P σb/MPa δ5/% MPa 0.12 0.60 0.35 1.10 0.31 0.19 0.013 0.022 436 217 22 注:表中数据为焊接试件母材复验结果
由表1可见，12Cr1MoV钢的碳及合金元素含量较多，淬硬敏感性较大，易在焊缝及热影响区出现淬硬组织。在接头刚性及应力较大时，易产生冷裂纹。由于过热联箱是在较高温度下工作的受压元件，焊接时 应采取必要的工艺措施，使焊接接头有足够的热强性能，保证过热联箱安全运行。 2 焊接工艺 - 1 - 1Cr18Ni9Ti与12Cr1MoV异种钢接头焊接工艺 2.1 焊接方法 在蒸汽管道的管子对接时，对打底焊缝的质量要求较高，不仅要求焊缝熔透、背面齐平，还要求焊缝背面无渣或少渣，否则会影响设备的安全运行。因此，采用手工钨极氩弧焊(TIG)打底，手工电弧焊(SMAW) 填充和盖面的焊接工艺方法。 2.2坡口尺寸 选用单面V形坡口，坡口尺寸见图1。用机械方法加工，应严格控制根部间隙和坡口钝边尺寸，以确保 打底焊缝彻底熔透。 图1 坡口形式和尺寸 2.3 焊接材料选择 手工钨极氩弧焊(TIG)选用:TIC-R31焊丝，焊丝直径为φ2.5mm。
常用耐热钢的焊接工艺
常用耐热钢的焊接工艺 耐热钢是指钢再高温条件下既具有热稳定性，又具有热强性的 钢材。热稳定性是指钢材在高温条件下能保持化学稳定性（耐腐蚀、 不氧化）。热强性是指钢材在高温条件下具有足够的强度。其中耐热 性能主要通过铬、钼、钒、钛、铌等合金元素来保证，因此在焊接材 料的选择上应根据母材的合金元素含量来确定。耐热钢在石油石化工业装置施工中应用较为广泛，我们能够经常接触到的多为合金含量较 低的珠光体耐热钢，如15CrMo，1Cr5Mo等。 1铬钼耐热钢的焊接性 铬和钼是珠光体耐热钢的主要合金元素，显著提高金属的高温强度和高温抗氧化性，但它们使金属的焊接性能变差，在焊缝和热影响区具有淬应倾向，焊后在空气中冷却易产生硬而脆的马氏体组织，不仅影响焊接接头的机械性能，而且产生很大的内应力，从而产生冷裂倾向。 因此耐热钢焊接时的主要问题是裂纹，而形成裂纹的三要素是： 组织、应力和焊缝中的含氢量，因此制定合理的焊接工艺尤为重 要。 2珠光体耐热钢焊接工艺 2.1坡口 坡口的加工通常用火焰或者等离子切割工艺，必要时切割也要预热，打磨干净后做PT检验，去除坡口上的裂纹。通常选用V型坡口， 坡口角度为60°，从防止裂纹的角度考虑，坡口角度大些有利，但
是增加了焊接量，同时将坡口及内处两侧打磨干净，去除油污、铁锈及水份等污物（去氢、防止气孔）。 2.2组对 要求不能强制组对，防止产生内应力，由于铬钼耐热钢裂纹倾 向较大，故在焊接时焊缝的拘束度不能过大，以免造成过大的刚度，特别在厚板焊接时，妨碍焊缝自由收缩的拉筋、夹具和卡具等应尽量避免使用。 2.3焊接方法的选用 目前，我们石油石化安装单位管线焊接常用的焊接方法是钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面，其它焊接方法还有熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）、CO2气体保护焊、电渣焊和埋弧自动焊等。 2.4焊接材料的选择 选配焊接材料的原则，焊缝金属的合金成分与强度性能基本上要与母材相应指标一致或者应达到产品技术条件提出的最低性能指标。而且为了降低氢含量应先用低氢型碱性焊条，焊条或者焊剂应按规定工艺烘干，随用随取，要装在焊条保温桶中随用随取，焊条再保温桶内不得超过4个小时，否则应重新烘干，烘干次数不得超过三次，这在具体施工过程中都有详细的规定。铬钼耐热钢手弧焊时，也可选用奥氏体不锈钢焊条，如A307焊条，但焊前仍需要预热，这种方法适用于焊件焊后不能热处理的情况。 耐热钢焊材选用表如下所示：
gbt20878-2007
gbt20878-2007 不锈钢和耐热钢牌号采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示，为切削不锈钢、易切削耐热钢在牌号头部加“Y”。 一般用一位阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计)；当平均含碳量≥1.00%时，用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限＜0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限≤0.03%，＞0.01%时(超低碳)，以“03”表示含碳量；当含碳量上限(≤0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量没有规定下限时，采用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。 合金元素含量表示方法同合金结构钢。例如：平均含碳量为0.20%，含铬量为13%的不锈钢，其牌号表示为“2Cr13”；含碳量上限为0.08%，平均含铬量为18%，含镍量为9%的铬镍不锈钢，其牌号表示为“0Cr18Ni9”；含碳量上限为0.12%，平均含铬量为17%的加硫易切削铬不锈钢，其牌号表示为“Y1Cr17”；平均含碳量为1.10%，含铬量为17%的高碳铬不锈钢，其牌号表示为“11Cr7”；含碳量上限为0.03%，平均含铬量为19%，含镍量为10%的超低碳不锈钢，其牌号表示为“03Cr19Ni10”；含碳量上限为0.01%，平均含铬量为19%，含镍量为11%的极低碳不锈钢，其牌号表示为“01Cr19Ni11”。 国内现行不锈耐热钢标准是参照JIS标准修订的，但不锈耐热钢牌号表示方法与日本等国个标准不同。我国是用合金元素和平均含C量表示，日本是用表示用途的字母和阿拉伯数字表示。例如不锈钢牌号
SUS202、SUS316、SUS430，S-steel(钢)，U-use(用途)，S-stainless(不锈钢)。例如耐热钢牌号SUH309、SUH330、SUH660、H-Heatresistins。牌号中不同数字表示各种不同类型的不锈耐热钢。日本表示不锈耐热钢各类不同产品，在牌号后加上相应的字母，例如不锈钢棒SUS-B，热轧不锈钢板SUS-HP；耐热钢棒SUHB，耐热钢板SUHP。英、美等西方国家，不锈耐热钢牌号表示方法与日本基本一致，主要是用阿拉伯数字表示，而且表示的数字是相同的，即牌号是相同的，因为日本的不锈耐热钢是采用美国的。 不锈钢和耐热钢牌号采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示，为切削不锈钢、易切削耐热钢在牌号头部加“Y”。 一般用一位阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计)；当平均含碳量≥1.00%时，用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限＜0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限≤0.03%，＞0.01%时(超低碳)，以“03”表示含碳量；当含碳量上限(≤0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量没有规定下限时，采用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。
耐热钢国内外牌号对照
耐热钢国内外牌号对照 随时点击右侧链接，以获取更多免费共享资料 https://www.360docs.net/doc/5611765916.html,/libraries/libraries_ch_jishu.htm 苏州松科 (FocusFLAT): 机械零件CNC数控加工服务，擅长加工精密平面度要求之产品，一直帮助客户解决平面度困难。 中国 GB 国际标准化组 织 ISO 日本 JIS 韩国 KS 美国 英国 BS 德国 法国 NF ASTM UNS DIN W-Nr. 奥氏体型耐热钢 15Cr21Mn9Ni4N─SUH 35STR 35(SAE)S6*******S52X53CrMnNiN21-9 1.4871Z52CMN21.09 2Y5Cr21Mn9Ni4N─SUH 36STR 36EV8─349S54─── 32Cr22Ni11N─SUH 37STR 37──381S34─── 43Cr20Ni11Mo2PB─SUH 38STR 38────── 52Cr23Ni13 (1Cr23Ni13) H16 SUH 309STR 309309S30900309S24X15CrNiSi20-12 1.4828Z15CNS20.12 62Cr25Ni20 (1Cr25Ni20Si2) SUH310STR 310310S31000310S31X15CrNiSi25-20 1.4841Z15CNS25.20 71Cr16Ni35H17SUH 330STR 330330N08330NA17X12CrNiSi36-16 1.4864Z12CNS35.16 Z12NC37.18 80Cr15Ni25Ti2MoA lVB (0Cr15Ni25Ti2Mo ─SUH 660STR 660660S66286286S31X5NiCrTi26-15 1.4980Z6NCTDV25.15 91Cr22Ni20Co20M o3 3W3NbN─ SUH 661STR 661661R30115─X12CrCoNi21-20 1.4971─ 100Cr9Ni9 (0Cr18Ni9) 11SUS 304STS 304 304 304H S3*******S15X5CrNi18-10 1.4301Z6CN18.09 110Cr23Ni13H14SUS 309S STS 309S309S S30908─X7CrNi23-14 1.4833Z15CN24.13 120Cr25Ni20 (1Cr25Ni20Si2) H15SUS 310S STS 310S310S S3*******S24X12CrNi25-21 1.4845Z12CN25.20
常用焊接方法—焊接工艺
常用焊接方法——焊接工艺 我公司是生产自动焊接设备的大型厂家。作为公司员工，就更应该了解常用焊接方法及焊接工艺。结合设备调试，这里将常用的埋弧焊、气体保护焊、钨极氩弧焊作为简要的讲述，以供有关人员参考。 一、埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊。主要优点：劳动条件好，节省焊接材料和电能，焊缝质量好，生产效率高等。但不适合薄板焊接。（当焊接电流小于100A时，电弧稳定性差，目前板厚小于1mm的薄板还无法采用埋弧焊）只限于水平或倾斜度不大的位置施焊。 埋弧焊是高效焊接常用方法之一。主要用于：焊接各种钢板结构。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和复合材料以及堆焊耐磨、耐蚀合金等。 焊接工艺参数对焊接质量影响较大的有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径与伸出长度、焊丝倾角、装配间隙与坡口大小等。此外焊剂层厚度及粒度对焊接质量也有影响。下面分别讲述它们对焊接质量的影响： 1.焊接电流： 焊接电流是决定熔深的主要因素。在一定范围内，焊接电流增加，焊缝的熔深和余高都增加。而焊缝的宽度增加不大。增大焊接电流能提高生产率，但在一定的焊接速度下，焊接电流过大会使热影响区过大，并产生焊瘤及焊件被烧穿等缺陷。若焊接电流过小，测熔深不足，
熔合不好、未焊透和夹渣，并使焊缝成形变坏。 2.电弧电压： 电弧电压是决定熔宽的主要因素。电弧电压增加时，弧长增加，熔深减小，焊缝宽度变宽，余高减小，电弧电压过大，溶剂熔化量增加，电弧不稳，严重时会产生咬边和气孔等。 3.焊接速度： 焊接速度增加，母材熔合比较小。焊接速度过高时，会产生咬边，未焊透，电弧偏吹和气孔等缺陷，焊缝余高大而窄成形不好。 4.焊丝直径与伸出长度： 当焊接电流不变时，减小焊丝直径，电流密度增加，熔深增大，成形系数减小。焊丝伸出长度增加时，熔深速度和余高都增加。 5.焊丝倾角： 焊丝前倾，焊缝成形系数增加，熔深变浅，焊缝宽度增加。焊丝后倾，熔深与余高增，。熔宽明显减小，焊缝成形不变。 6.装配间隙与坡口： 在其他工艺参数不变的条件下，装配间隙与坡口角度增大时，熔合比与余高减小，熔深增大，焊缝厚度基本保持不变。 7、焊机层厚度与粒度： 焊剂层太薄时，容易露弧，电弧保护不好，容易产生气孔或裂纹。焊剂层太厚，焊缝变窄，成形不好。 一般情况下，焊剂粒度对焊缝成形影响不大，但采用小直径焊丝焊薄板时，焊剂粒度对焊缝成形就有影响。若焊剂颗粒太大，电弧不
钢材允许使用温度
3 元件；（2）使用温度0~250℃；（3）设计压力≤0.6M Pa；（4）容器容积≤10m3；（5）用于主要受压元件（壳体、成型封头），板厚≤12mm；用于法兰、法兰盖等，板厚≤16mm。 2、A3钢板的的使用限制如下：（1）不得用于介质为极度危害、高度危害或液化石油气容器的受压元件；（2）容器容积≤10m3；（3）用于主要受压元件（壳体、成型封头）：使用温度0~350℃；设计压力≤1.0MPa；板厚≤16mm；（4）用于法兰、法兰盖、管板及类似受压元件时：使用温度＞-20~350℃；设计压力≤4.0MPa；P×Di≤2000 ( D为公称直径，mm；P为设计压力，MPa)。当使用温度＜0℃（但＞-20℃）且板厚≥30mm时，应检验钢板的常温冲击功（纵向，V形夏比试样，一组三个试样的平均值）不低于27J。 3、16Mn钢板的的使用限制如下：（1）未附加检验或保证钢板常温冲击韧性要求的钢板不得用于压力容器主要受压元件；（2）用于法兰、法兰盖、管板及类似受压元件时使用限制同于A3钢；（3）经检验或复验，保证其常温冲击功（纵向，V形夏比试样，一组三个试样的平均值）不低于27J时，可用作压力容器主要受压元件，其使用限制如下：a、设计温度0~350℃；b、设计压力≤2.5MPa；c、板厚≤30mm。 4、16Mo、INCOLOY800尚无钢板、钢管标准，12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo 尚无钢板标准，设计选用可参照国外相应钢材标准。
5、16Mo长期使用温度超过475℃时应考虑石墨化倾向的影响，因此累计使用时间超过4年的受压元件应检查是否产生石墨化。 6、超低碳奥氏体不锈钢长期使用温度超过425℃，将导致碳化铬在晶界析出，而丧失抗晶界腐蚀能力。 7、公称含铬量≥13%的铁素体不锈钢钢板（复合板除外）不得用于设计压力≥0.25MPa，且壁厚＞6mm的压力容器主要受压元件。 8、表中注明温度下限者，下限温度即为本标准的适用范围温度下限值（＞-20℃）。 9、表中“抗氧化温度上限”仅适用于受力不大的非受压元件。 摘自：HGJ15-89中华人民共和国化学工业部设计标准“钢制化工容器材料选用规定”
12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接工艺(printed)
12Cr1MoV珠光体耐热钢管焊接工艺 叶剑文谢美琼 （广州市锅炉压力容器监察检验所广东510050）（广州市番禺区职业技术培训中心） 12Cr1MoV是我国使用广泛的珠光体耐热钢之一，主要用于制造管壁温度小于580℃的锅炉过热管、联箱和主汽管道。在12t/h双汽包横置式沸腾炉制造过程中，锅炉的蒸汽出口温度为450℃，最高工作压力为3.8MPa，按设计图纸要求采用12Cr1MoV珠光体耐热钢管（φ159mm×10mm）作为过热器联箱管，以满足产品的使用要求。 1 焊接性分析 12Cr1MoV珠光体耐热钢为低合金耐热钢，此类钢的Cr含量较高，在500-550℃时具有较高的热强性和持久强度。12Cr1MoV钢的化学成分及力学性能见表1。 表1 12Cr1MoV珠光体耐热钢化学成分和力学性能 注：表中数据为焊接试件母材复验结果 由表1可见，12Cr1MoV钢的碳及合金元素含量较多，淬硬敏感性较大，易在焊缝及热影响区出现淬硬组织。在接头刚性及应力较大时，易产生冷裂纹。由于过热联箱是在较高温度下工作的受压元件，焊接时应采取必要的工艺措施，使焊接接头有足够的热强性能，保证过热联箱安全运行。 2焊接工艺 2.1焊接方法 在蒸汽管道的管子对接时，对打底焊缝的质量要求较高，不仅要求焊缝熔透、背面齐平，还要求焊缝背面无渣或少渣，否则会影响设备的安全运行。因此，采用手工钨极氩弧焊（TIG）打底，手工电弧焊（SMAW）填充和盖面的焊接工艺方法。 2.2坡口尺寸 选用单面V形坡口，坡口尺寸见图1。用机械方法加工，应严格控制根部间隙和坡口钝边尺寸，以确保打底焊缝彻底熔透。 图1 坡口形式和尺寸
珠光体耐热钢采用奥氏体焊材焊接与应用
珠光体耐热钢采用奥氏体焊材焊接与应用 上海永鑫波纹管有限公司朱洪明 摘要：在本文中笔者介绍了用奥氏体焊接材料焊接珠光体耐热钢，其本质是异种金属焊接的一种型式，母材金属相同而填充金属不同的接头。焊后不进行热处理，工艺简单，适合不具备热处理的情况下采用。 关键词：珠光体耐热钢（12Cr2Mo1R）：异种钢焊接：熔合比：低氢焊接方法Welding&Application of Austenitic Electrode with the Pearlitic Heat Resistant Steel Shanghai YongXin Bellows CO., LTD Hongming Zhu Abstract: In this article, the writer will introduce how to weld the Austenitic Electrode with the Pearlitic Heat Resistant Steel. The fact is the form of diversity metal welding and the joint has same base metal and the different full metal. It does n’t need heat treatment after welding. It has easy process and available on the condition without heat treatment equipment. Key Word: Pearlitic Heat Resistant Steel (12Cr2Mo1R); Diversity Metal Welding; Fusion Ratio; Low-hydrogen Welding 一、引言 12Cr2Mo1R钢是电力行业使用温度400～500℃压力容器和压力管道常用的钢种，亦称为珠光体耐热钢，此种材料在高温下，具有足够强度和抗氧化，抗腐蚀性，如采用化学成份相同焊材进行焊接，工艺苛刻。必须做到焊前预热，后热，消应力热处理，稍有不慎仍有冷裂纹出现可能。采用奥氏体焊材后，工艺简单，焊后不进行热处理，但需要严格控制热输入量和焊缝金属与被熔化的母材金属之间的比例，即熔合比，才能获得符合使用要求的焊接接头。在焊接试验和工艺评定合格后已成功应用在产品上。 二、异种钢焊接特点 1.对于珠光体耐热钢（12Cr2Mo1R钢），用奥氏体焊材焊接，虽然两侧母材是同钢种， 但从焊缝的材质来考虑，仍具用异钢种焊接的特质，其本质是异种金属焊接的一种型式，母材金属相同而填充金属不同的接头。同时在异种钢的焊接时通常会出现以下三个问题： ①焊缝成分的稀释（熔合比） ②熔合区过渡层低塑性带及碳的迁移
15CrMoG耐热钢管道焊接施工工法
15CrMoG耐热钢管道焊接施工工法 1 前言 耐热钢中以珠光体铬钼耐热钢应用最广，因为这类钢一般适用于 350-550℃之间，同时，这类钢的合金元素含量相对较少，一般都属于低合金钢的范畴，因为合金钢是在碳钢中加入少量的合金元素，钢的性能就发生了变化，就得到了碳钢所没有的性能，即耐高温、抗氧化、抗蠕化和良好的持久强度,由于合金元素小于3.5%，所以称作低合金，简称合金钢。它的耐热性和强度均超过不锈钢，但是价格比不锈钢便宜得多，适用于在各种高温高压条件下工作的介质管道。例如在攀钢煤化工厂外线工艺管道施工项目中，该工程管道φ273×11共1200米，其设计温度为480℃，设计压力为5.5Mpa，并且管道材质为15CrMoG耐热合金钢，这类高温高压的特殊材质管道以前我公司未施工过,所以还没有完善和成熟的施工工艺 及经验可以借鉴。由于合金钢的化学成分和性能与碳素钢、不锈钢存在较大的区别，所以施工15CrMoG耐热合金钢的焊接工艺及步骤都比碳素钢、不锈钢要求更高，也更严格和复杂。因此掌握此项新技术、新工艺中所有技术参数是具有较大的技术难题。 为了保证焊接质量，公司成立了专题攻关技术小组，开展科技创新，取得了“15CrMoG耐热钢管道焊接技术”这一新成果，并且该技术于2006年通过攀钢冶金技术有限公司（原攀冶建公司）科技质量部组织的科技成果鉴定，获公司科技进步一等奖；在2007年4月全国冶金施工系统QC成果发布会上获得二等奖。该技术填补了我公司在15CrMoG耐热合金钢焊接
技术方面的空白，优化了生产工艺，提高了劳动生产率，保证了焊接质量，为公司创造了良好的社会效益和经济效益。 2 工法特点 2.1由于15CrMoG钢中含有较高含量的Cr、C和其它合金元素，钢材的淬硬倾向较明显，焊接接头淬硬倾向大，可能出现冷裂纹,因此15CrMoG 钢焊接时，焊接材料的选择和严格的工艺措施，对于防止焊缝产生裂纹，保证管道使用性能至关重要。所以15CrMoG耐热合金钢与碳素钢、不锈钢等管道相比不管从施工工艺还是施工时所使用的工机具要求都更高，也更复杂。因此通过本工法的实施,使我公司的管道施工综合能力得到很大的提高,填补了我公司在15CrMoG耐热合金钢安装技术方面的空白，优化了生产工艺，提高了劳动生产率，保证了焊接质量，为公司创造良好的社会效益。更为今后公司施工同类管道奠定了坚实的基础，提高了 1 市场竞争能力。 2.2本工法贯彻实施后，使我公司得以熟练掌握15CrMoG材质高温高压蒸汽管道的打磨、预热、焊接、层间温度、焊后缓冷、焊缝及管道的热处理等所有工序及每个工序的具体要求及相关参数。为今后公司施工同类合金管道将起到较大的指导作用。 3 适用范围 适用于管道介质在10MPa、550℃以下的15CrMoG材质或同类型材质的高温、高压蒸汽管道或其它介质管道的焊接。 4工艺原理 为了保证耐热钢具有较好的高温强度和高温抗氧化性能,要加入一定
常用钢材的分类及用途汇总(超全面)
常用钢材的分类和用途 1、钢材的概念：钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。 钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。 2、钢材的生产方法 大部分钢材加工都是钢材通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不钢材同以分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有： 轧制：将钢材金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产钢材型材、板材、管材。分冷轧、热轧。锻造钢材：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺钢材寸较大的材料。 拉拨钢材：是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。 挤压：是钢材将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材钢材 一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢材钢与有色金属的基本概念。 1、黑色金属是指铁和铁的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁钢材为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和钢材制造铸件。把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件钢材，这种铸铁叫铸铁件。 铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在钢材炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。 2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直钢材接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。钢材钢属于黑色金属但钢
耐热钢性能与材质
材料名称：耐热钢铸件 牌号：ZG35Cr26Ni12 标准：GB 8492-87 ●特性及适用范围： 最高使用温度为1100℃，高温强度高，抗氧化性能好，在规格范围内调整其成分，可使组织内含有一些铁素体，也可为单相奥氏体。能广泛地用于许多类型的炉子构件，但不宜用于温度急剧变化的地方 ●化学成份： 碳C ：0.20～0.50 硅Si：≤2.00 锰Mn：≤2.00 硫S ：≤0.04 磷P ：≤0.04 铬Cr：24.0～28.0 镍Ni：11.00～14.00 ●力学性能： 抗拉强度σb (MPa)：≥490 条件屈服强度σ0.2 (MPa)：≥235 伸长率δ(％)：≥8 ●热处理规范及金相组织： 热处理规范：铸件不经热处理，若有需要，由供需双方协定。 ●交货状态： 铸态 材料名称：耐热钢铸件 牌号：ZG40Cr25Ni20 标准：GB 8492-87 ●特性及适用范围： 最高使用温度为1150℃，具有较高的蠕变和持久强度，抗高温气体腐蚀能力强，常用于作炉辊、辐射管、钢坯滑板、热处理炉炉辊、管支架、制轻转化管、乙烯裂介管以及需要较高蠕变强度的零件。 ●化学成份： 碳C ：0.35～0.45 硅Si：≤1.50 锰Mn：≤1.75 硫S ：≤0.04 磷P ：≤0.04 铬Cr：23.0～27.0 镍Ni：19.00～22.00 钼Mo：≤0.50 ●力学性能： 抗拉强度σb (MPa)：≥440
条件屈服强度σ0.2 (MPa)：≥235 伸长率δ(％)：≥8 ●热处理规范及金相组织： 热处理规范：铸件不经热处理，若有需要，由供需双方协定。 ●交货状态： 铸态 SUS314对应国标0Cr25Ni20Si2 特性： SUS314属于奥氏体型耐热耐腐蚀性不锈钢材料，具有所有奥氏体不锈钢的性能,另外还具有耐高温抗氧化性强，所以又称为耐热钢的代表，因为含有2%的硅元素，所以为高级工程（化工设备、酸高温环境下使用）的首选不锈钢材料。应用：热处理工业、水泥制造等行业不可或缺的金属材料。 SUS314不锈钢 SUS314属于奥氏体不锈钢，化学成分是： C Max：0.25%； Mn Max：2.00%； P Max：0.045%； S Max：0.030%； Si：Max：1.50－3.00%； Cr：23.00－26.00%； Ni：19.00－22.00%。
(完整版)珠光体耐热钢
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。 文献[7-13]对低合金铬钼钢和铬钼钒钢长期服役后的碳化物相进行了研究，
中外不锈钢和耐热钢牌号对照
第一章中国 一、不锈钢和耐热钢牌号及化学成分(GB/T20878—2007)1 二、部分不锈钢和耐热钢的物理性能(GB/T20878—2007)19 三、不锈钢的特性和用途(GB/T1220—2007)29 四、耐热钢的特性和用途(GB/T1221—2007)40 五、不锈钢棒(GB/T1220—2007)44 六、不锈钢冷加工钢棒(GB/T4226—1984)63 七、不锈钢热轧等边角钢(YB/T5309—2006)65 八、不锈钢盘条(GB/T4356—2002)67 九、焊接用不锈钢盘条(GB/T4241—2006)72 十、不锈钢热轧钢板和钢带(GB/T4237—2007)78 十一、不锈钢冷轧钢板和钢带(GB/T3280—2007)94 十二、弹簧用不锈钢冷轧钢带(YB/T5310—2006)116 十三、彩色显像管弹簧用不锈钢冷轧钢带(YB/T110—1997)118 十四、磁头用不锈钢冷轧钢带(YB/T085—1996)118 十五、手表用不锈钢冷轧钢带(YB/T5133—1993)119 十六、针管用不锈钢精密冷轧钢带(GB/T21074—2007)120 十七、外科器械金属材料，第1部分：不锈钢(YY/T02941—2005) 122 十八、外科植入物金属材料，第9部分：锻造高氮不锈钢(YY06059—2007)126 十九、不锈钢涂层薄钢板和钢带(YB/T12—1983)127
二十、不锈钢复合钢板和钢带(GB/T8165—1997)128 二十一、不锈复合钢冷轧薄钢板和钢带(GB/T17102—1997)130 二十二、钛不锈钢复合板(GB/T8546—2007)131 二十三、结构用不锈钢无缝钢管(GB/T14975—2002)132 二十四、锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管(GB13296—2007)138二十五、不锈钢小直径无缝钢管(GB/T3090—2000)143 二十六、流体输送用不锈钢无缝钢管(GB/T14976—2002)144 二十七、不锈钢卡压式管件连接用薄壁不锈钢管(GB/T192282—2003)149 二十八、机械结构用不锈钢焊接钢管(GB/T12770—2002)150 二十九、装饰用焊接不锈钢管(GB/T18705—2002)153 三十、建筑装饰用不锈钢焊接管材(JG/T3030—1995)167 三十一、不锈钢复合管(GB/T18704—2002)162 三十二、内衬不锈钢复合钢管(CJ/T192—2004)165 三十三、S型钎焊不锈钢金属软管(GB/T3642—1983)167 三十四、不锈钢丝(GB/T4240—1993)168 三十五、焊接用不锈钢丝(YB/T5092—2005)170 三十六、冷顶锻用不锈钢丝(GB/T4232—1993)176 三十七、不锈钢丝绳(GB/T9944—2002)177 三十八、工程结构用中、高强度不锈钢铸件(GB/T6967—1986)182三十九、一般用途耐蚀钢铸件(GB/T2100—2002)184 四十、大型不锈钢铸件(JB/T6405—1992)187
耐热钢焊接焊条选用及说明
耐热钢焊接焊条选用及说明 在高温下工作的钢叫做耐热钢，耐热钢应具备高温化学稳定性和高温强度，耐热钢按显微组织可分为珠光体耐热钢、铁素体耐热钢、马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢四类；珠光体耐热钢通常热强钢，另有专篇，不再叙述，这里只讲铁素体耐热钢、马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢。 一般来说，钢中含Cr达到5%，在600℃下具备了抗氧化能力，当Cr达到12%时，抗氧化能力可达800℃，当Cr达到20%时，抗氧化能力可达950℃，当Cr达到25%时，在1050℃高温下耐热钢表面不起氧化皮，高温化学稳定性非常强；铬金属是耐热钢中最主要的合金元素，所以耐热钢含铬量大都在12%以上。 相对而言，铁素体耐热钢和马氏体耐热钢高温强度低且塑韧性不好，耐热性能不如奥氏体耐热钢，奥氏体耐热钢与奥氏体不锈钢相比，含碳量高一些，有些钢种既是不锈钢又是耐热钢。 本文依据GB/T 4238-2015《耐热钢钢板与钢带》和GB/T 983-2012《不锈钢焊条》标准，选出14种代表性耐热钢材料及其适用的12种焊条，基本涵盖适用温度范围，其余耐热钢焊接时焊条选择也可以参照使用。 一、焊条选用原则 1、耐热性对等 焊缝与母材都在同一个温度下服役，若焊缝耐热性差就会影响整体功能，若焊缝耐热性过剩则会造成浪费，只有两者对等才是最适宜的。 2、化学成分相近 为确保焊缝金属与母材具备相同的耐热性，焊条熔敷金属化学成份与母材应尽量相近；同时两者化学成份相近使得它们膨胀系数相近，避免了因膨胀系数不同在焊接接头处产生内应力。 3、保证抗裂性 对抗裂性差的耐热钢可以用化学成分差异化来选择焊条，防止冷裂纹，确保施工可焊性。如马氏体耐热钢、沉淀硬化耐热钢。
不锈钢和耐热钢冷扎钢带(GBT4239-1991)
不锈钢和耐热钢冷扎钢带（GB/T4239-1991） 朝展金属材料有限公司技术部 发表时间：2004-9-7 10:06 )尺寸规格钢带厚度为0．30mm、0．40mm、0．50mm、0．60mm、0．70mm、O．80mm、0．90mm、1．00mm、1．20mm、1．50mm、2．00mm ．50mm、3．50mm。 )允许偏差见表5-214-表5-217。 表5-214宽度不大于600mm钢带的厚度允许偏差(mm) 表5-215宽度大于600mm钢带的厚度允许偏差(mm)
：1．对宽度大于600mm的钢带，应在合同中注明精度等级，未注明时按B级精度规定。表中A级为较高精度，B级为-般精度。 2．宽度大于1250mm的钢带宽度允许偏差按GB／T708中的规定。 表5-216宽度普通精度(P)的允许偏差(mm) 表5-217切边钢带宽度高级精度(K)的允许偏差(mm) )牌号和化学成分钢的类别、牌号及其相应化学成分所参见的标准见表5-218。列于本标准牌号的化学成分见表5-219。 )交货状态钢带冷轧后应进行相应的热处理(固溶、退火、淬火回火、时效等)，并进行酸洗(光亮处理除外)或类似处理。对于沉淀硬化型钢带，需方应指明钢或试样的热处理种类。 )力学和工艺性能经固溶处理的奥氏体型钢带，除表5-220所列几种牌号外，其余牌号钢的力学性能和相应固溶处理制度均与GB／T4237《不锈钢热轧钢》规定者相同，但其中0Crl9Nil2M02Cu2、00Crl8Ni14M02Cu2、0Crl9Nil3M03、OOCrl9Ni13M03和0Crl8Nil6M05牌号钢的伸长率均分别不小于 5％，1Crl8Ni9Ti钢的抗拉强度不小于540MPa，1Crl8Ni9Ti钢的固溶处理制度为1000～1080℃快冷。 表5-218牌号和化学成分参见标准
材料焊接性课后答案
分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。 分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求？答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火 Q345与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。 低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。 比较Q345、T-1钢、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向. 答：1、冷裂纹的倾向：Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬倾向不大，因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1钢为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元素，保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向，2.25Cr-1Mo为珠光体耐热钢，其中Cr、Mo能显著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向，2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。30CrMnSiA为中碳调质钢，其母材含量相对高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而冷裂倾向更大。2、热裂倾向Q345含碳相对低，而Mn含量高，钢的Wmn/Ws能达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂倾向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的控制严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析严重，焊接时易产生洁净裂纹，热裂倾向较大。3、消除应力裂纹倾向：钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大，Q345钢中不含Cr、Mo，因此SR倾向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%，对于SR 有一定的敏感性；SR倾向峡谷年队较大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相对都较高，SR倾向较大。