耐热钢的优质性能
耐热钢的成分
耐热钢的成分
耐热钢是一种加工性能优良、耐热性能良好的热处理钢，具有很高的抗腐蚀性。
它通常有铬、钛、锰、铝等多种元素组成，其中含铬量不低于10％，耐热温度高于800℃，有时可以达到1000℃或以上。
一般而言，耐热钢的成分如下：
1、含铬量在10-30％，含量越高，耐热性能越好。
2、含钛量在2-15％，钛具有高强度、耐腐蚀性好的特点。
3、含锰量在2-8％，可以提高耐热钢的热强度。
4、含铝量在2.5-4.5％，铝可以提高耐热钢的耐蚀性。
5、含硅量在0.3-2％，硅可以改善耐热钢的冶炼性。
6、含氮量在0.15-0.3％，氮可以提高耐热钢的抗氧化性。
7、含钴量在0.5-2％，钴能提高耐热钢的耐热性和抗氧化性。
8、其他含量可以按需求不同来调整，如含锆、钼等，以改善耐热钢的性能。
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zg40cr25ni20管板 炉管耐热钢标准sh3087-1997
ZG40Cr25Ni20是一种耐热钢材质，符合SH/T3087-1997标准的要求。
这种材质主要用于制造石油化工管式炉的耐热钢管板，具有良好的高温强度和抗氧化性能。
以下是关于这一材质和标准的详细信息：
1. 化学成分与机械性能：根据SH/T3087-1997标准，ZG40Cr25Ni20耐热钢铸件的化学成分和机械性能应满足规定的技术条件。
2. 耐热性能：ZG40Cr25Ni20因其含有较高比例的铬（Cr）和镍（Ni），使得该材质能够在高温环境下保持稳定性，并具有良好的耐热性能。
3. 应用范围：此类材质通常应用于需要耐高温、抗腐蚀的环境中，比如石油化工行业的管式加热炉等设备。
4. 修订内容：在最新的修订中，增加了ZG40Cr25Ni20耐热钢铸件的相关内容，并对缺陷的焊补要求进行了补充，以确保产品的质量和应用安全。
5. 实施与更新：该标准自发布以来已经历过修订，最新的修订版本为SH/T3087-2017，取代了1997年的版本。
6. 相关施工标准：在实际应用中，除了材质标准外，还可能涉及到施工标准，如SCHT0053-2001，这些标准提供了制造技术条件和总则等内容。
综上所述，ZG40Cr25Ni20管板作为一种耐热钢材质，其生产和使用都遵循了相应的国家标准，以确保其在高温工作环境下的性能和安全。
核电、火电耐热钢
核电、火电耐热钢在核电和火电厂中，耐热钢材料的使用至关重要。
核电厂和火电厂都需要耐受高温、高压和腐蚀的环境，而耐热钢材料正是满足这些要求的关键材料之一。
本文将介绍核电、火电耐热钢的特点、应用以及相关技术发展。
1. 耐热钢的特点耐热钢是一种具有优异高温抗氧化性能的特种钢材。
核电和火电厂中的耐热钢需要具备以下特点：1.1. 耐高温性能耐热钢需要能够在高温环境下保持其强度和韧性。
在核电和火电厂中，温度通常超过1000℃，对耐热钢的高温性能提出了极高的要求。
1.2. 耐腐蚀性能核电厂和火电厂中的介质往往具有高浓度的化学物质，这会对钢材产生严重的腐蚀作用。
耐热钢需要具备良好的耐腐蚀性能，以保护管道和设备的安全。
1.3. 抗氧化性能在高温环境下，钢材容易发生氧化降解。
耐热钢需要具备良好的抗氧化性能，以延长其使用寿命。
1.4. 焊接性能耐热钢一般需要进行焊接加工，因此其焊接性能至关重要。
优秀的耐热钢应具备良好的焊接性能，以确保焊接接头的强度和密封性。
2. 核电厂中的耐热钢核电厂是利用核能进行热能转换的重要装置。
在核电厂中，耐热钢主要用于核反应堆压力容器、汽轮机上的热力设备、蒸汽发生器、冷却器等部位。
核反应堆压力容器是核电厂的核心设备之一，承受着极高的温度和压力。
耐热钢在核反应堆压力容器中的应用至关重要，它能够在高温高压环境下保持结构的强度和稳定性。
此外，耐热钢还广泛用于核电厂的燃料元件、管道和阀门等部位。
这些部位需要承受较高的温度和压力，并且需要具备良好的耐腐蚀性能，以确保核电厂的安全运行。
3. 火电厂中的耐热钢火电厂是利用化石燃料进行燃烧的发电厂。
与核电厂不同，火电厂的耐热钢主要用于锅炉、汽轮机等设备中。
锅炉是火电厂中的核心设备之一，其中的耐热钢需要耐受高温燃烧气体的冲刷和腐蚀。
耐热钢保证了锅炉的稳定工作和高效发电。
火电厂中的耐热钢还用于汽轮机上的叶片和静子。
这些部件经常受到高温高压蒸汽的冲刷，因此需要具备优异的高温抗氧化和耐蚀性能。
耐热钢棒标准
耐热钢棒标准主要涉及到以下方面：
1. 材质：耐热钢棒应采用优质的耐热钢材料制造，具有良好的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性。
2. 尺寸和外形：耐热钢棒应按照规定的尺寸和外形标准进行生产和加工，保证尺寸精确、外形规整。
3. 机械性能：耐热钢棒应具有良好的机械性能，包括高强度、高硬度、良好的韧性等，以适应高温环境下的使用要求。
4. 表面质量：耐热钢棒的表面应光滑、无裂纹、无夹杂、无氧化皮等缺陷，以保证其在使用过程中的耐腐蚀性和抗氧化性。
5. 热处理：耐热钢棒应进行适当的热处理，以改善其内部组织结构，提高其高温性能。
6. 检测和试验：耐热钢棒应进行严格的检测和试验，包括化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验等，以确保其质量符合标准要求。
7. 包装和标识：耐热钢棒应进行适当的包装和标识，以方便运输和储存，同时保证产品信息的可追溯性。
耐热钢
5
按制备工艺分类，有变形高温合金， 按制备工艺分类，有变形高温合金，铸造 高温合金和粉末冶金高温合金。 高温合金和粉末冶金高温合金。 按强化方式分类，有固溶强化型、 按强化方式分类，有固溶强化型、沉淀强 化型、金属间化合物、 化型、金属间化合物、氧化物弥散强化型 和纤维强化型等。 和纤维强化型等。 铁基、 铁基、钴基和镍基合金的使用温度一般不 超过1000℃，温度再高就必须选用难熔金 超过 ℃ 指熔点高于1650℃的金属）或其合金 属（指熔点高于 ℃的金属）
Chapter 7 耐热钢和高温合金
1
• 耐热钢和高温合金是指在高温下工作并具有 一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的金属材料。 一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的金属材料。 • 耐热钢按合金元素多少通常可以分为两类： 耐热钢按合金元素多少通常可以分为两类： 在低合金结构钢基础上发展起来的低合金珠 光体型热强钢； 光体型热强钢； 在不锈钢基础上发展起来的高合金专用耐热 钢。
三、合金元素对化学稳定性的影响
1、Cr、Al、Si改善钢的化学稳定性。 、 、 、 改善钢的化学稳定性 改善钢的化学稳定性。 • Cr、Al、Si提高 提高FeO出现的温度，改善钢的高温 出现的温度， 、 、 提高 出现的温度 化学稳定性。 化学稳定性。 钢表面氧化膜的结构： 外层： 钢表面氧化膜的结构 ： 外层 ： Fe 2 O 3 ； 中间层 Fe 3 O4 ； 内层 内层FeO，当 FeO出现时钢的氧化速度 ， 出现时钢的氧化速度 剧增。 剧增。 • Cr、Al含量较高时， 钢的表面出现致密的 2O3 含量较高时， 、 含量较高时 钢的表面出现致密的Cr 保护膜。 或Al2O3保护膜。 • 含硅钢中生成 2 SiO4 氧化膜 ， 具有良好的保护 含硅钢中生成Fe 氧化膜， 作用。 作用。 10 • Cr是提高抗氧化能力的主要元素，Al也能单独提 是提高抗氧化能力的主要元素， 也能单独提 是提高抗氧化能力的主要元素 耐热钢的工作条件及性能 7.1 高钢的抗氧化能力。 高钢的抗氧化能力。
耐热钢性能和耐热腐蚀指标
耐热钢性能和耐腐蚀指标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耐热钢分类珠光体钢马氏体钢含铬量一般为7～13%,在650℃以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。
含铬12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。
此外,作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo 等也属于马氏体耐热钢。
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。
典型钢种有1Cr18Ni9Ti, 1Cr23Ni13, 1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。
耐热钢生产工艺冶炼耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。
质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。
铸造某些高合金耐热钢难以加工变形，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。
耐热钢性能参数
265
钢种
1Cr18Ni9Nb 1Cr23Ni18 1Cr25Ni20Si2
3
试验温 σb
热处理
度℃ MPa
600 363
700 352
1100℃
20
550
奥氏体处理 600 372
650 343
700 294
1040-1150 20
539
℃水.空冷 600 451
650 392
700 323
800 196
78 59
127 54 47
10
编制说明: 1.(1)摘至 GB8492-87 耐热钢铸件; 2.(2)摘至 GB9437-88 耐热铸铁件; 3.(3)摘至“钢铁厂工业炉设计参考资料”； 4.其他数据摘至“耐热钢和高温合金”一书; 5.本资料供设计参考用,必须根据使用情况经过强度计算确定使用温度。
12Cr1MoV 1000-1020 480
412
(俄 12MXф, ℃正火
500 343
英 660, 720-760℃
多元 德 14MoV63,) 回火
540 354
合金
580
化耐
600 216
热钢
20 539
1000-1035 580
12Cr2MoWVTiB ℃正火
(102 钢)
600
760-780℃
持久强度 MPa σ104 σ105
蠕变极限 MPa
4
σ1/10
5
σ1/10
15.48
9.52
4.92
1.62
使用温度
950℃
注: 600-900℃时
不宜使用
14.8 7.4 3.17 16.2 10.55 7.4 3.17 1.76
耐热钢及耐热合金
10.3 珠光体及马氏体耐热钢
10.3.1 珠光体耐热钢 一、概述 定义：珠光体耐热钢指在正火状态下，显微组 织是珠光体的耐热钢。 应用：石油化工，动力工业 分类：低碳珠光体耐热钢和中碳珠光体耐热钢。
二、低碳珠光体耐热钢（锅炉管子用钢）
内燃机排气阀用钢
工作环境：700-850℃，燃气中含有Na，S，V等气 体和盐类介质
损伤形式：机械疲劳，热疲劳，气体冲刷等 性能要求：高温强度，硬度，韧性，抗氧性，耐
蚀性，组织稳定 成分特点：添加Si提高抗氧化性，Mo提高淬透性和
第二类回火脆性 代表钢种：4Cr9Si2，4Cr14Ni14W2Mo
固溶强化型
合金化特点 低碳，主加元素为Cr，Ni形
成奥氏体组织，添加W，Mo固溶 强化提供固溶强化
特点：焊接及冷加工成型性好 使用环境：温度较高，承受载
荷不大的零件上，如高温传送 带，喷气发动机的喷嘴等
代表钢种：Incoloy800 『Cr20Ni32』
碳化物沉淀强化型
化学成分特点 高Cr，Ni％以形成奥氏体； 含有强碳化物形成元素：W，Mo，Nb，V等； 特点：以碳化物为沉淀强化相 热处理：铸态使用或锻轧后经固溶处理＋时效处理后使用 代表钢种：4Cr25Ni20（HK40）
二、中碳珠光体耐热钢（紧固件及汽轮机转子用钢）
使用环境特点： 温度低于锅炉管子 承受扭转，弯曲，震动所产生的应力和温度梯度引起的热应力
性能要求 较高的热强性，热疲劳性，高温塑性，韧性的综合性能
加工 一般采用锻造加工，少用焊接
合金化特点 含碳量较高＋Cr，Mo（提高淬透性和回火稳定性）＋适量的Ti， Nb，V，B等。
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耐热钢的优质性能
在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。
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。
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。
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。
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。
耐热钢分类珠光体钢合金元素以铬、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。
典型钢种有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV，12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。
铸造某些高合金耐热钢难以加工变形，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。
所以在耐热钢中耐热铸钢占有相当大的比例。
铸造方法除采用砂型铸造外，还可用精密铸造工艺以获得表面光滑、尺寸精确的产品。
对合成氨和乙烯裂解用的高温炉管往往采用离心铸造的方法。
热处理珠光体热强钢通常经正火或调质后使用；马氏体耐热钢用调质处理，以稳定组织，得到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。
为消除因冷塑性变形加工和焊接所导致的内应力，可在650～830℃进行退火处理，退火后快速冷却,以便迅速地经过475℃脆性温度范围。
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。
马氏体钢含铬量一般为7～13%,在650℃以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。
含铬12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。
此外,作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也属于马氏体耐热钢。
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。
典型钢种有1Cr18Ni9Ti, 1Cr23Ni13,1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。
耐热钢生产工艺冶炼耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。
质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。