耐热钢种类特点
耐热钢的选用
耐热钢的选用一．什么是耐热钢耐热钢是指在高于450℃条件下工作，并具有足够的强度、抗氧化、耐腐蚀性能和长期的组织稳定性的钢种。
耐热钢从性能上分为热强钢和抗氧化钢（不起皮钢）。
含Ni量很高的耐热钢称为高温合金。
二．耐热钢的分类与适用范围：见附表一【附表一】耐热钢的分类与适用范围四．更高使用温度的钢种㈠．KanthalAPM: ㈡．高温耐蚀合金：KF62 ㈢。
高温耐蚀合金：KY10注：氧化增重是质量指标；（）为失重速度；五。
耐热钢的应用性能㈠．耐热钢的高温腐蚀耐热钢在高温下使用，根据使用温度的高低，环境因素的不同，不同的钢种会受到不同性质、不同程度的腐蚀·主要包括：1．高温氧化（狭义）耐热钢的狭义高温氧化是指耐热钢在高温下与氧气反应生成金属氧化物的过程。
氧气可以是纯氧，或是含氧的干燥空气。
这是最基本、最基础的耐热钢腐蚀现象。
其氧化的程度以氧化增重量表示：g·cm﹣2·h﹣1。
该数值愈小，耐热钢的抗氧化性能愈强。
水蒸气加速高温氧化过程；外加载荷加速高温氧化过程。
常用耐热钢的抗氧化性能比较见附表四。
2．高温碳化高温碳化是指耐热钢在高温下含C及其化合物的还原气氛中与其反应生成碳化物的过程。
增重愈小，耐热钢的抗增碳性能力愈强。
能力的大小取决于耐热钢表面产生的保护性氧化膜的致密性与稳定性。
3．高温硫化高温硫化是指耐热钢在高温下的氧化性或还原性含硫介质中与其反应生成硫化物的过程。
耐热钢在含硫介质中经受氧化、还原、和抵抗硫腐蚀三重作用。
腐蚀能力以腐蚀速率mm·cm–2·h–1表示。
4．高温氮化高温氮化是指耐热钢在高温下的氮气或含氮介质中与其反应生成氮化物的过程。
耐热钢抵抗高温氮化腐蚀的能力大小取决于钢中元素与氮的亲和力。
5．高温卤化耐热钢在卤族（氟、氯、溴、碘）元素介质中会产生强烈的腐蚀（点状腐蚀）称为高温卤化。
其中氯尤其严重，合金中的Cr、Ni、Al、Fe与氯都有很强的亲和力，在低温潮湿环境下形成挥发性很强的化合物。
耐热钢的特性和用途
00℃以下反复加热。
6
0Cr23Ni13
比0Cr18Ni9耐氧化性好，可承受980℃以下反复加热的炉用部件
7
0Cr25Ni20
比0Cr23Ni13抗氧化性好，可承受1035℃加热的炉用部件
8
3Cr18Mn12Si2N
有较高的高温强度。和一定的抗氧化性，并有较好的抗硫及抗增碳性，可用于吊挂支架，渗碳炉构件，加热炉传送带，炉盘，炉爪等
9
2Cr20Mn9Ni2N
特性和用途同3cr18Mn12Si12N,还可用作盐浴坩埚和加热炉管道等
10
1Cr18Ni9Ti
有良好的耐热性及抗腐蚀性，做加热炉管，燃烧室筒体。退火炉罩等
11
0Cr18Ni10Ti
作400～900℃腐蚀条件下使用的部件，高温用焊接结构部件
12
0Cr18Ni11Nb
作400～900℃腐蚀条件下使用的部件，高温用焊接结构部件
4Cr9Si2
有较高的热强性，作炉子料盘，辅射管吊挂
18
4Cr10Si2Mo
有较高的热强性，用于850℃以下工作的炉用构件
19
1Cr11MoV
有较高的热强性，良好的减震性及组织稳定性，用于高温风机叶片
20
1Cr13
作800℃以下耐氧化部件
21
2Cr13
淬火状态下硬度高，耐腐性良好
常用耐热钢的特性和用途；
类型
序号
牌号
特性和用途
奥氏体型
1
2Cr21Ni12N
以抗氧化为主的炉用部件
2
0Cr25Ni20
承受1035℃以下反复加热的抗氧化钢，炉用部件，喷嘴，燃烧室等
3
2Cr23Ni13
第6章耐热钢和耐热合金
耐 热 钢：在高温下工作并具有一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的铁基合金。 耐热合金：在更高温度下工作的镍基、钴基、钼基、铌基、钽基等合金（或
称为高温合金） 。 本章着重介绍耐热钢的种类、成分、组织及性能特点，并简要介绍镍基合金。
第1节 耐热金属材料的工作条件及性能特点
一、耐热金属材料的工作条件和性能要求
P、M型耐热钢(α-Fe基)在化学稳定性和热强性两方面已很难胜任，必 须更换基体组织，采用γ-Fe基的A钢。
一、铁素体型抗氧化用钢：在F不锈钢基础上进一步加适量Si、Al。 按抗氧化性或使用温度可分： ①Cr13型：如Cr13Si3、Cr13SiAl等，可在800-850℃抗氧化不起皮； ②Cr18型：如Cr18Si2、Cr17A14Si等，可在1000℃左右使用； ③Cr25型：如Cr24Al2Si、Cr25Si2等，可在1050-l100℃使用。 这类钢为单一F组织，没有相变，所以晶粒较粗大，韧性低。在使用中应特
低碳珠光体耐热钢的热处理 这类钢热处理工艺为：正火＋高温回火。 正火：
加热温度比通常的Ac3+50℃高100-150℃。由于含有一定量铬、钨、钼、钒等 ，因此空冷后组织依据合金元素种类、含量及构件尺寸不同，可分别获得B、低 碳 M及F+P。
高温回火：
一般回火温度要高于构件使用温度100℃。
目的是稳定组织，并使固溶体基体与碳化物相之间合金元素合理分配。
1.普通钢的高温氧化
普通碳钢温度高于300℃时其表面就开始氧化，随温度升高氧化速度增大。 温度超过570℃氧化特别强烈。
因 ： 570℃ 以 下 氧 化 层 为 Fe3O4 ＋ Fe2O3 ， 结 构 复 杂 且 较 致 密 ， 氧 化 较 慢 ； 570℃以上外表至内层依次形成Fe2O3、 Fe3O4 、FeO氧化物。其厚度比约为
耐热钢与耐热合金
钛基合金
01
钛基合金是以钛为主要成分的合金，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点。
02
钛基合金广泛应用于航空航天、船舶、化工等领域。
03
钛基合金的优点包括优良的高温强度、蠕变强度、抗疲劳性能和耐腐 蚀性能，密度低，减轻设备重量。
04
钛基合金的缺点是加工困难，成本较高，但其使用寿命长，适用于高 温和腐蚀环境。
应用
广泛应用于发动机、涡轮机、热力管道等需要承受交变载荷的设 备。
03 耐热合金的种类与特性
高温合金
01
02
03
04
高温合金是指在高温下具有优 良力学性能和抗氧化、抗腐蚀
能力的合金。
高温合金主要应用于航空航天 、能源、化工等领域，用于制
造高温部件和设备。
高温合金的优点包括良好的高 温强度、蠕变强度、抗疲劳性 能和抗氧化、抗腐蚀能力。
化学性能比较
抗氧化性
耐热合金的抗氧化性通常优于耐热钢，因为合金元素可以形成更 稳定的氧化膜。
抗腐蚀性
耐热合金的抗腐蚀性也优于耐热钢，因为合金元素可以增强钢的钝 化性能。
高温稳定性
在高温环境下，耐热合金的化学稳定性通常优于耐热钢。
机械性能比较
1 2
强度
耐热合金的强度通常高于耐热钢，因为合金元素 可以细化钢的晶粒，从而提高强度。
韧性
在低温环境下，耐热钢的韧性通常优于耐热合金。 但在高温环境下，耐热合金的韧性可能会降低。
3
疲劳强度
耐热合金的疲劳强度通常高于耐热钢，特别是在 循环载荷下。
06 耐热钢与耐热合金的未来 发展与挑战
新材料的研发与应用
研发新型耐热钢与耐热合金，以满足更高温度和更复杂环境下的应用需求。 探索新型的合金元素和制备工艺，以提高材料的抗氧化、抗蠕变和抗腐蚀性能。
耐热钢
铁素体钢
含有较多的铬、铝、硅等元素，形成单相铁素体组织，有良好的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力,但高温 强度较低,室温脆性较大，焊接性较差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受载荷较低而要求有高温抗 氧化性的部件。
奥氏体钢
奥氏体钢含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在 600℃以上时，有较好的高温强度和组织稳定性，焊 接性能良好。通常用作在 600℃以上工作的热强材料。
硼、稀土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 晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。
分类
珠光体钢 马氏体钢
铁素体钢 奥氏体钢
珠光体钢
耐热钢合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5%。其组织除珠光体、铁素体外,还有贝氏体。这类钢在 500～600℃有良好的高温强度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作 600℃以下的耐热部件。如锅炉钢管、汽轮 机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。
基本信息
简介
类别
常用于
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。
奥氏体抗氧化钢大多采用高温固溶热处理，以获得良好的冷变形性。奥氏体热强钢则先用高温固溶处理，然 后在高于使用温度60～100℃条件下进行时效处理,使组织稳定化，同时析出第二相，以强化基体。耐热铸钢多在 铸态下使用，也有根据耐热钢的种类采用相应的热处理的。
用途
用途
耐热钢图册 耐热钢
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典型钢种有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV， 12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。
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。
耐热钢的特性与焊接工艺
耐热钢的特性与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。
耐热钢标准
耐热钢标准耐热钢是一种具有良好耐高温性能的特殊钢材，广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
本文将从耐热钢的定义、特性、分类、应用领域和发展趋势等方面进行详细介绍。
一、耐热钢的定义耐热钢是一种能够在高温环境下保持良好力学性能和抗氧化性能的特殊钢材。
它具有较高的耐高温稳定性、抗氧化性能和抗蠕变性能，能够在高温下保持较高的强度和硬度，不易软化和变形。
二、耐热钢的特性1. 耐高温稳定性：耐热钢在高温下能够保持较高的强度和硬度，不会发生明显的软化和变形。
2. 抗氧化性能：耐热钢表面形成一层致密的氧化膜，能够有效防止氧化反应，延缓材料的氧化速度。
3. 抗蠕变性能：耐热钢在高温下能够抵抗塑性变形和蠕变现象，保持较好的形状稳定性和尺寸精度。
4. 良好的加工性能：耐热钢具有较好的可塑性和可焊性，可以方便地进行热加工和焊接。
三、耐热钢的分类根据耐热钢的化学成分和性能特点，可以将其分为几个主要类别：1. 铁基耐热钢：主要由铁、铬、镍等元素组成，具有较高的耐高温稳定性和抗氧化性能。
2. 镍基耐热合金：主要由镍、铬、钼等元素组成，具有较高的耐高温稳定性、抗氧化性能和抗蠕变性能。
3. 钨基耐热合金：主要由钨、铼、铬等元素组成，具有极高的耐高温稳定性和抗氧化性能，广泛应用于高温环境中。
4. 铸造耐热钢：主要由铁、铬、镍等元素组成，具有较好的耐高温稳定性和抗氧化性能，适用于大型铸件的制造。
四、耐热钢的应用领域耐热钢广泛应用于航空航天、能源、化工等领域，主要包括以下几个方面：1. 航空航天领域：耐热钢用于制造航空发动机的涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室等部件，以及航空航天器的隔热材料。
2. 能源领域：耐热钢用于制造火电站锅炉的超临界和超超临界锅炉管道和受热面，以及核电站的核反应堆压力容器和燃料元件。
3. 化工领域：耐热钢用于制造化工设备的反应器、分离器、石油裂化炉管道等，能够承受高温、高压和腐蚀介质的作用。
4. 其他领域：耐热钢还广泛应用于冶金、机械、汽车等领域，用于制造高温工作环境下的各种零部件和工具。
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0Cr18Ni11Nb
在400~900℃温度范围内抗高温腐蚀氧化，可用于工作温度850℃以下的管件
0Cr23Ni13
抗氧化温度直至980℃，用于燃烧器火管、汽轮机叶片，加热炉体，甲烷变换装置，高温分离装置。
0Cr25Ni20
抗氧化温度直至1035℃，用于加热炉部件；工作温度950℃以下的输气系统部件。
1250
0.22-0.30
1.40-2.20
0.50-12.5
≤0.035
≤0.030
7.00-8.50
17.00-19.00
0.22-0.33
类别
钢号
适用温度范围及其主要用途
铁素体型
00Cr12
抗氧化温度600~700℃，用做高温、高压阀体、燃烧器
0Cr13Al
适用温度范围700~800℃，燃汽轮机压缩机叶片
耐热钢
部分耐热钢化学成份
牌号
使用温度0C
化学成份(%)
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
其它
1Cr23Ni13
850
≤0.20
≤1.00
≤2.00
≤0.035
≤0.030
12.00-15.00
22.00-24.00
1Cr23Ni18
900
≤0.20
≤1.00
≤2.00
≤0.025
≤0.030
17.00-20.00
0Cr17Ni12Mo2
0Cr19Ni13Mo2
抗氧化温度不低于870℃工作温度600~750℃的化工、炼油热交换器管子、炉用管件。
沉淀硬化型
0Cr17Ni7Al
工作温度550℃以下的高温承载部件。
1050
≤0.12
1.50-2.50
≤1.50
≤0.035
≤0.030
12.00-15.00
19.00-22.00
1.50-2.50
1Cr25Ni35Si2Mo
1200
≤0.12
1.50-2.50
≤1.50
≤0.025
≤0.015
33.0-36.0
24.00-27.00
1.50-2.50
3Cr18Mn12Si2N
22.00-24.00
0Cr25Ni20
10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
≤0.08
≤1.00
≤2.00
≤0.025
≤0.030
19.00-22.00
24.00-26.00
1Cr25Ni20Si2
1100
≤0.12
1.50-2.50
≤1.50
≤0.025
≤0.030
18.00-21.00
24.00-27.00
1Cr20Ni14Si2
1Cr17
在900℃以下温度抗氧化，用做炉用高温部件、喷嘴
马氏体型
1Cr12
在600~700℃温度范围内具有一定的抗氧化性和较高的高温强度，可用于汽轮机叶片、喷嘴、锅炉燃烧器阀门的高温部件
1Cr13
抗氧化温度700~800℃，其用途与1Cr12钢相同
奥氏体型
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti
抗氧化温度870℃以下，可用做锅炉受热面管子、加热炉零件、热交换器、马弗炉、转炉、喷嘴