工业使用耐热钢总论
耐热钢-摘要
耐热钢——马氏体耐热钢
• 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。
珠光体耐热钢-对比
• 一、低碳珠光体型热强钢 • 1.用途：锅炉的炉管、过热器、石油热裂装置等工作温度低于 600℃的构件。 • 2.成分特点：低碳、Cr、Mo、V、Ti合金化 • 3.常用牌号：15CrMog、12Cr1MoVg。
• 二、中碳珠光体型热强钢
• 1.用途：汽轮机耐热紧固件、转子、主轴、叶轮。 • 2.成分特点：中碳、Cr、Mo、W、V合金化 • 3.常用牌号：25Cr2Mo1V、35CrMoV • 三、一般合金元素总量最多为5%左右，只有1Cr5Mo及Cr6SiMo钢 含合金元素最高的，在石油介质中有很好的耐热性和耐蚀性
应用—— 1Cr5Mo及Cr6SiMo钢
• 这两个牌号是珠光体耐热钢中含合金元素 最高的，在石油介质中有很好的耐热性和 耐蚀性，广泛用于制造石油蒸馏设备的管 道及容器，加热炉管及热交换器等，也用 作热冲压模、燃油泵、阀门、锅炉吊架等 零部件。通常使用温度在650℃以下。由于 此钢为空淬硬化钢，焊缝硬度高，塑性差， 焊后应缓冷并退火。
耐热钢——生产工艺（1）
• 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。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。
耐热钢
直线 氧化增量 抛物线 对数
时间
氧化增量与时间的关系
3、提高钢抗氧化性能的途径——合金化 Cr、 Al、Si
一些元素的原子半径和离子半径（埃）
原子 符号
原子 半径
O
0.6
Al
1.43
Si
1.18
Ti
1.49
Cr
1.25
Mn
1.29
Fe
1.26
Fe
1.26
Ni
1.25
离子 半径
1.4
0.5
0.41
≤0.0 35
≤0.0 30
13～ 15
13～ 15
0.25 ～ 0.40
W2. 00～ 2.75
退火 820～ 850快 冷
315
705
≤24 8
有较高的耐 热性，用于 内燃机重负 荷排气阀
1Cr18Ni 9Ti
≤0.1 2
≤1.0 0
≤2.0 0
≤0.0 35
≤0.0 30
8～ 11
17～ 19
≤0.03 5
≤0.03 0
≤0.6 0
11.5 ～ 13.5 12～ 14
淬火950～ 1000油冷 回火700～ 750快冷 淬火920～ 980油冷 回火600～ 750快冷
345
540
2Cr13
0.16 ～ 0.25
≤1.00
≤1.0 0
≤0.03 5
≤0.03 0
≤0.6 0
440
635
≥192H B
奥
2Cr21Ni12 N
0.15 ～ 0.28
0.75 ～ 1.25
1.0～ 1.6
≤0.0 35
耐热钢铸件 耐热钢
耐热钢铸件耐热钢耐热钢铸件工业使用耐热钢总论耐热钢是指在高温下工作的钢材。
耐热钢铸件的发展与电站、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，耐热钢铸件的使用温度范围为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，耐热钢铸件也在不断地发展。
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-3
4．耐热钢与高温合金4．1 绪论在航空、电力、冶金、化工、石油等许多行业中，很多机械或零、部件需要在高温下使用，要求钢在高温下具有抗蠕变能力、抗氧化能力、抗腐蚀性气体能力、足够的强度与韧性以及良好的加工、焊接性。
耐热钢是针对这种需求的一类钢种。
对于耐热钢来说，最重要的性能是高温下的抗氧化性和热强性。
4．1．1 抗氧化性大多数金属能与氧反应形成氧化物，氧化物的形成速度随温度升高而明显增加，因此高温下金属的氧化速度很快。
若形成的氧化物是挥发性氧化物，则金属就不断损失。
但大多数金属氧化物不容易挥发，使金属表面覆盖一层氧化膜，这层氧化膜会阻碍金属与氧的进一步反应，使氧化反应速度逐渐降低。
氧化膜对金属的保护性由下述因素决定：①氧化膜的性质氧化膜形成后，继续氧化要求氧扩散到膜/金属界面，或金属扩散到膜/气界面，反应才能继续，金属或氧在膜中的扩散一般均通过空位扩散机制进行，因此氧化物中空位缺陷越多，扩散越快，氧化速度就越快。
Al2O3和Cr2O3中的金属/氧比例接近化学计量比，氧化物中的空位很少，因此金属离子或氧离子在膜中的扩散比较困难。
一旦金属表面形成一层完整的Al2O3或Cr2O3膜以后，氧化反应速度就会明显放慢，因而膜的保护性好。
FeO、NiO的实际化学式可写为Fe0.95O或Ni0.999O，即氧化物中存在明显的金属空位，金属离子或氧很容易借助这些空位向外或向内扩散，使得氧化反应能够保持一定的速度，因此膜的保护性差。
②氧化膜的致密性与膜中的应力a）氧化膜的致密性由氧化膜体积与被氧化的金属体积之比值来决定，可以用Pilling-Bedworth比（PBR）来表示形成氧化物以后造成的体积变化：PBR＝氧化物中每个金属离子体积/金属中每个金属原子体积PBR>1，即金属转变为氧化物后体积增大，膜中产生压应力；PBR <1，即金属转变为氧化物后体积减小，膜中产生张应力，不能形成连续膜；PBR在1~2之间最好，这时的压应力有利于膜的致密性。
耐热钢
5．1．4．2 耐热钢耐热钢是指在高温下有良好的化学稳定性和较高强度，能较好适应高温条件的特殊合金钢。
主要用于制造工业加热炉、内燃机、石油及化工机械与设备等高温条件工作的零件。
(1)耐热性的概念钢的耐热性包括热化学稳定性和高温强度两方面的涵义。
热化学稳定性是指钢在高温下抵抗各类介质的化学腐蚀的能力，其中最基本且最重要的是抗氧化性。
热化学稳定性主要由钢的化学成分决定。
在钢中加人Cr、Al和Si对提高抗氧化能力有显著的效果，因为Cr、Al和Si在高温氧化时能与氧形成一层完整致密具有保护性的Cr2O3，A12O3或SiO2氧化膜。
其中Cr 是首选的合金元素，当钢中WCr≈15％时，钢的抗氧化温度可达900℃；WCr ≈20％～25％时，钢的抗氧化温度可达1100℃。
稀土(少量的钇、铈等)元素也能提高耐热钢的抗高温氧化的能力。
这主要是由于稀土氧化物除了能改善氧化膜的抗氧化性能外，还能改善氧化膜与金属表面的结合力。
在钢的表面渗铝、渗硅或铬铝、铬硅共渗都有显著的抗氧化能力。
高温强度是指钢在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。
常用蠕变极限和持久强度这两个力学性能指标来考核。
通过在钢中加入Cr、Ni、W、Mo等元素形成固溶体，强化基体，提高再结晶温度，增加基体组织稳定性；加入V、Ti、Nb、Al等元素，形成硬度高、热稳定性好的碳化物，阻止蠕变的发展，起弥散强化的作用；微量B与稀土(RE)元素，强化晶界等措施可提高钢的高温强度。
(2)常用耐热钢按使用特性不同，耐热钢分为以抗氧化性为主要使用特性的抗氧化钢和以高温强度为主要使用特性的热强钢。
①抗氧化钢抗氧化钢大多数是在碳质量分数较低的高Cr钢、高CrNi钢或高Cr—Mn 钢基础上添加适量Si或Al配制而成的，主要有铁素体型和奥氏体型两类。
铁素体型抗氧化钢，如1Crl3SiAl，其最高使用温度900℃，常用作喷嘴、退火炉罩等。
奥氏体型抗氧化钢，如2Cr20Mn9Ni2Si2N和3Crl8Mnl2Si2N 钢具有良好的抗氧化性能(最高使用温度可达1000℃、抗硫腐蚀和抗渗碳能力，还具有良好的铸造性能，所以常用于制造铸件，还可进行剪切、冷热冲压和焊接。
第六章 耐热钢
三、抗氧化钢
铁素体抗氧化钢 （1）特点：是在铁素体不锈钢的基础上发展起来的。因 ）特点：是在铁素体不锈钢的基础上发展起来的。 无相变，有晶粒长大倾向，韧性低，但抗氧化性强， 无相变，有晶粒长大倾向，韧性低，但抗氧化性强， 还可以在含S的气氛中使用 因不含镍）。 的气氛中使用（ 还可以在含 的气氛中使用（因不含镍）。 （2）分类（按使用温度分） ）分类（按使用温度分） Cr13型：800-850℃，Cr13Si3、Cr13SiAl等 型 ℃ 、 等 Cr18型：1000℃左右，Cr18Si2、Cr17Al4Si等 型 ℃左右， 、 等 Cr25型：1050-1100℃，Cr24Al2Si、Cr25Si2等 型 ℃ 、 等
18
二、碳化物沉淀强化型
1.成分：较高Cr、Ni，以形成 ；W、Mo、V、 成分：较高 、 ，以形成A； 、 成分 、 、 W、Nb和较高的 ，以形成强化相 。 和较高的C，以形成强化相K。 、 和较高的 2.热处理：固溶 时效 热处理： 热处理 固溶+时效 3.典型钢号 典型钢号 GH36（4Cr13Ni8Mn8MoVNb） （ ） 1140℃×1.5-2小时，水冷，670℃×12小时， ℃ 小时 水冷， ℃ 14小时第一次时效，770-800℃×10-12小 小时第一次时效， 小时第一次时效 ℃ 小 时第二次时效 应用：温度低于650℃的涡轮盘、紧固件 应用：温度低于 ℃的涡轮盘、
Cr：提高抗氧化性；提高基体电极电位；提高钢的热 ：提高抗氧化性；提高基体电极电位； 强性。抗氧化钢的主要元素。 强性。抗氧化钢的主要元素。 Al、Si：显著提高抗氧化性；严重恶化工艺性；使钢 、 ：显著提高抗氧化性；严重恶化工艺性； 变脆。很少单独使用。 变脆。很少单独使用。 Ni、Mn：对抗氧化性影响小，Mn 略降低抗氧化性。 、 ：对抗氧化性影响小， 略降低抗氧化性。 A稳定元素，获得 ；不宜用于含 气氛中，形成 稳定元素， 气氛中， 稳定元素 获得A；不宜用于含S气氛中 形成Ni3S 共晶温度很低（ 沿晶分布。 共晶温度很低（645℃），沿晶分布。 ℃），沿晶分布 N、C：溶于固溶体，对氧化性影响不大。形成化合物， 、 ：溶于固溶体，对氧化性影响不大。形成化合物， 降低抗氧化性，破坏氧化膜的连续性。 一般控制在 降低抗氧化性，破坏氧化膜的连续性。C一般控制在 0.1-0.2%。 。 Mo、V：形成低熔点产物 、 ：形成低熔点产物MoO3（795℃）、 （ ℃）、V2O5 易挥发， （658℃），易挥发，降低钢的抗氧化性。 ℃），易挥发 降低钢的抗氧化性。 RE：使膜与基体结合力增强，提高抗氧化性。 ：使膜与基体结合力增强，提高抗氧化性。
耐热钢的研究及其在航空制造中的应用
耐热钢的研究及其在航空制造中的应用随着航空业的飞速发展，对于飞机材料的要求也越来越高。
航空制造必须选用材料耐高温、抗腐蚀，同时又要轻便、强度高，因此耐热钢成为制造飞机的重要材料之一。
耐热钢是在高温氧化环境下能维持其构造及性质的钢类材料。
在航空制造中，耐热钢用于制造耐高温部件，如涡轮发动机、轮胎轮辋、燃气涡轮、高压涡轮叶片等。
因为涡轮发动机和燃气涡轮等部件，在高达1,500℃的高温下长时间运转，所以这些部件的制造必须选用高质量、高稳定性的耐热钢。
目前，耐热钢的研究已经取得了巨大的进展。
常用的耐热钢有铬、钴、镍等元素制成的合金钢，由于合金元素的加入，能够提高钢的耐高温和强度等性能。
此外，还有一些新型耐热钢，如CPS（Co-P-W-Al-Si）合金钢、CVM（Cr-V-Mo-Nb）合金钢、CMSX-4合金钢等。
CPS合金钢，是一种低污染、高强度、高抗蠕变和淬火后不开裂的新型合金, 铬、钴、钨等元素均以等量的方式添加，进一步提高了元素的合理性能分配。
CPS合金钢除了在高温强度方面表现优异，还具有较好的抗热腐蚀性和较小的热膨胀系数。
CVM合金钢，是一种含有铬、钒、钼、铌元素的钢材。
该钢材具有良好的高温性能，尤其是高温强度和抗氧化能力等，对于制造高压叶片等零部件具有重要应用。
CMSX-4合金钢，是一种镍基高温合金，由于在镍基合金中加入了铬、钛、铝等元素，使材料的抗氧化、蠕变、低周疲劳等性能优越。
CMSX-4合金钢常用于制造轮辋、轮胎、涡轮叶片等耐高温部件。
耐热钢被广泛应用于航空制造行业，但其制造难度较大，因为这种钢材必须满足高温强度、抗氧化、抗蠕变等多重要求。
钢材制造中钢水铸造温度和铸造工艺参数的控制尤为重要。
对于耐热钢铸件来说，必须要进行热处理，使用合适工艺和参数，如恒定温度固溶处理（solution treatment）和快速空气冷却水淬火处理等。
目前，国内耐热钢生产企业已经具有了一定的制造能力，但与欧美发达国家相比，还存在一定差距。
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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工业使用耐热钢总论耐热钢是指在高温下工作的钢材。
耐热钢铸件的发展与电站、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，耐热钢铸件的使用温度范围为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，耐热钢铸件也在不断地发展。
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铸件：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铬是耐热钢铸件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%。