第一篇：高端锅炉耐热钢范文
火电厂锅炉耐热钢的选材及发展
【摘 要】火力发电是我国的主要发电方式之一，而超(超)临界发电是我国火力发电技术的主要发展方向。材料技术又是超(超)临界机组发展的关键问题，我国锅炉关键耐热材料主要依靠进口，对国外耐热钢有很大依赖性。因此，了解国际上高温材料的方向，开发新型耐热钢对我国超(超)临界锅炉的发展将起到重要的作用。本文汇总了比较先进的一些耐热钢的特点，为耐热钢的选材及研发提供参考。
【关键词】超超临界;锅炉;耐热钢
火电厂锅炉要使用大量金属材料，中高压锅炉机组受热面管常用珠光体耐热钢及18-8型粗晶粒奥氏体耐热钢制造。随着发电技术的发展，大容量、高参数火电机组近年来大量投入电网，现在超(超)临界机组已成为中国电力生产市场的主力机型。提高火力发电厂效率的最有效方法之一是提高锅炉蒸汽温度、压力等参数。而提高蒸汽参数遇到的主要难题是金属材料的问题。
1 火电厂锅炉受热面管子与蒸汽管道常用的传统钢材及其特点
中、高压锅炉机组受热面管子中，因水冷壁管和省煤器管温度较低，一般采用优质碳素结构钢就能满足需要，如20、20G钢，省煤器加装防磨瓦。
过热器管和蒸汽管道一般采用合金钢管，常用的是1%-3%Cr系列的低合金耐热钢以及18-8型粗晶粒奥氏体耐热钢。主要钢种有：
(1)15CrMo珠光体耐热钢，对应的美国钢号有T
11、T
12、P
11、P12，德国的13CrMo44;
(2)12Cr1MoV珠光体耐热钢，对应的美国钢号有T
22、P22，类似的还有德国的10CrMo910;
(3)12Cr2MoWVTiB珠光体耐热钢，也叫钢研102;
(4)传统的18-8型粗晶粒奥氏体耐热钢0Cr19Ni
9、1Cr19Ni11Nb，对应的美国钢号TP304H、TP347H。
20、20G，属于低碳钢，塑性、韧性好，焊接性好，在450℃以下有足够的强度，在530℃以下具有满意的抗氧化性，但长期在450℃以上使用会发生珠光体球化和石墨化，降低蠕变极限和持久强度，引起爆管。
15CrMo(T
11、T
12、P
11、P12)，由于铬元素提高了碳化物的稳定性，有效阻止了石墨化的倾向，但珠光体球化及合金元素再分配现象会导致材料的热强性下降，超过550℃时，热强性下降明显，抗氧化性变差。
12Cr1MoV(T
22、P22)，有较高的热强性及持久塑性，580℃时表面形成致密氧化物保护膜，有足够的抗氧化性、良好的焊接性，长期运行会出现珠光体球化和合金元素再分配现象，降低热强性。
12Cr2MoWVTiB(钢研102)，有良好的综合力学性能，但其热强性对热处理比较敏感，要求热处理工艺严格控制，主要用于壁温不大于600℃的过热器管、再热器管，很少用于蒸汽管道。
传统的18-8型粗晶粒奥氏体耐热钢0Cr19Ni
9、1Cr19Ni11Nb(TP304H、TP347H)，有很高的热强性及抗氧化性，高的耐腐蚀性，使用温度在650℃，但长期使用易发生蒸汽侧氧化皮剥落，造成小管径弯头堵塞爆管。
2 超(超)临界锅炉对材料的要求
超(超)临界锅炉对所用材料的热强性、抗高温腐蚀和蒸汽侧抗氧化能力都有更高的要求，所以研发新型锅炉用材料成为发展先进机组的技术核心。目前各国都在积极研发新型耐热材料，美国、日本都有较成熟的产品，我国近几年新建的大型机组使用的材料大多依赖于从国外进口。
3 超(超)临界电站锅炉采用的国外新材料
当前国内国际普遍采用和研制推广的耐热新钢种有以下几类：
3.1 新型细晶粒强韧化耐热钢 (含铁素体耐热钢和马氏体耐热钢)
T23：是在T22基础上，结合钢研102的优点改进的，通过降低C含量和添加 W、 V、Nb、B而获得的低碳、多元、高强度、高韧性的贝氏体型耐热钢。在600℃时强度比T22高93%，与钢研102相当，但含碳量更低，焊接性和加工性更好。
T24：与T22的化学成分相比较，增加了V、Ti、B，减少了含碳量，焊接性能良好。T
23、T24钢金相组织为贝氏体和马氏体。如果冷却速度极端缓慢得到铁素体和珠光体，力学性能会变坏。在超临界和超超临界压力锅炉中，水冷壁的壁温有时候会达到550℃。碳素钢不能满足需要，T
23、T24成为水冷壁的最佳选材。
T91：是改良的9Cr-1Mo型高强度马氏体耐热钢，是一种综合性能优异的 9%Cr 钢，该钢通过降低含碳量，添加合金元素V和Nb，控制N和Al的含量，使钢具有高的冲击韧性、热强性和抗腐蚀性。此外，该钢的线膨胀系数小，导热性好。主要用于亚临界参数、超临界参数锅炉中壁温不大于600℃的集箱及蒸汽管道，同时也是代替T
22、P22的理想材料，是改造现役机组高温部件的理想替换材料。
T92：是在T91的基础上通过减少Mo、增加W的含量，并控制B的含量得到的新型9%Cr的马氏体耐热钢，力学性能与T91相当，焊接性能有所改善。600～650℃的蠕变强度有很大提高。许用应力比T91高34%，强度是TP347H的1.12倍。有望在大型锅炉再热器、过热器高温段代替TP304H、TP347H钢。
T122：是一种12%Cr的马氏体耐热钢，添加2%的W、0.07%Nb和1%的Cu，该钢具有更高的热强性和耐腐蚀性，含碳量的降低，焊接性能也进一步得到改善，主要用于制造620℃以下的主蒸汽管道。
E911：也是一种9%Cr的马氏体耐热钢，是在T91基础上以1.0%的W取代部分Mo，利用W、Mo复合固溶强化，同时B能够起到填充晶间空位，强化晶界的作用，并且B还能形成碳硼化合物，稳定碳化物沉淀强化效果，从而提高了钢的热强性。E911钢中的含W量低于T92，故E911钢的工艺性比T92更好。
3.2 新型细晶粒奥氏体耐热钢
奥氏体钢晶粒细化可以明显提高其许用应力。
SUPER304H：是TP304H的改进型，添加了3%的Cu、0.4%的Nb，由于细晶粒结构和细铜相的沉淀强化作用， 获得了极高的蠕变强度，在600～650℃许用应力比TP304H高30%，在高温下具有优良的机械性能、抗蒸汽氧化和耐热腐蚀性能，可以在650℃以下长期运行。是超(超)临界锅炉过热器、再热器的首选材料。
TP347HFG：是TP347H型不锈钢通过特定的热加工和热处理工艺，使晶粒细化到8级以上，经细化晶粒后许用应力提高了20%以上。也大大提高了材料抗蒸汽氧化的能力。
3.3 高铬镍奥氏体钢
HR3C钢(25Cr-20Ni-Nb-N钢)：是日本研制出的一种新型不锈钢。通过限制C含量，并添加0.20%～0.60%的Nb，0.15%～0.35%的N， 利用弥散析出的强化相，材料具有优良的高温强度和抗高温蒸汽氧化性能，是650℃超(超)临界电站锅炉中末级过热器和再热器的主要耐热钢管材之一。
NF709(20Cr-25Ni-Mo-Nb-Ti-N-B)：是在常规奥氏体不锈钢基础上，严格控制杂质，对成分做了进一步完善研制而成的，专用于超临界机组锅炉的新型奥氏体不锈钢。在该钢中，Ni含量达25%左右、Cr含量20%左右，有很高的持久强度及优良的抗氧化性和耐蚀性;焊接性能与常规的18-8不锈钢相当。
4 结论
我国的一些新建大型机组已经开始使用以上几类新材料，主要用于制造超(超)临界压力参数的大型发电锅炉或循环流化床锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温、高压或腐蚀的管件等。其安全性和优缺点还需要经过多年的长期运行来检验。另外，我国在高温新材料的研发上还相对落后，因此，了解目前国际上高温材料的应用及发展方向，可以借鉴国外的成功经验，尽快开发出适合我国资源的优质耐热钢。
【参考文献】
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[责任编辑：丁艳]
第二篇：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。
抗氧化钢主要用于长期在高温下工作，但对力学性能(强度等)要求不高的零件，如燃气轮机的燃烧室、辊道、炉管、热交换器等。
②热强钢
按组织可分为铁素体一珠光体热强钢、马氏体热强钢、奥氏体热强钢三大类。
a.珠光体热强钢其成分特点是：低碳，WC<0.2%;所含合金元素中，Cr和Si提高钢的抗氧化性;Cr、Mo(W)可溶于铁素体起固溶强化作用，提高再结晶温度，从而提高基体的蠕变极限;Cr、Mo、V(Ti)起弥散强化作用。
热处理特点是：正火(950～1050℃)和随后高于使用温度100℃(即600～750℃)下回火。正火的组织为铁素体+珠光体，随后的高温回火是为了增加组织稳定性(由于析出弥散碳化物)，以提高蠕变抗力。
常用钢号是15CrMo、12Cr1MoV、25Cr2MoVA等，属于低碳合金钢。其膨胀系数小，导热性好，具有良好的冷、热塑性加工性能和焊接性能，工作温度在450～550℃，有较高的热强性。此类钢主要用于制造载荷较小的动力装置上的零部件，例如工作温度小于600℃的锅炉及管道、其他管道、压力容器、汽轮机转子等。
b.马氏体热强钢成分特点是：低(中)碳，其WC=0.1%～0.4%;在所含合金元素中，高Cr用以提高钢的抗氧化性;Cr、w、Mo、V、(Ti、Nb)等元素起固溶强化、弥散强化作用;W、Mo还可起减小回火脆性作用。
热处理特点是：调质处理+高于使用温度100℃的高温回火，其使用态的组织为回火铁素体，以保证在使用温度下组织和性能的稳定。
常用钢号有1Crl
3、2Cr
13、1CrllMoV、1Crl2w.MoV，以及4Cr9Si
2、4Crl0Si2Mo等高合金钢。这类钢淬透性好，空冷就能得到马氏体。其工作温度可在550～600℃之间，热强性高于珠光体热强钢。lCrl
3、2Crl
3、1CrllMoV、1Crl2wMoV等在500℃以下具有较高的蠕变抗力和优良的消振性，适宜于制造汽轮机叶片，故又称叶片钢。4Cr9Si
2、4Crl0Si2Mo等主要用于制造使用温度低于750℃的发动机排气阀，故又称气阀钢。
c.奥氏体热强钢
成分特点是：低(中)碳，其WC=0.1%～0.4%;并含高Cr、Ni合金元素。Cr、Ni提高钢的抗氧化性和稳定奥氏体，提高热强性;Cr、W、Mo起固溶强化作用，强化奥氏体;Cr、W、Mo、Ti元素起弥散强化作用等。
热处理特点是：固溶处理(加热至1000℃以上保温后油冷或水冷)+高于使用温度60～100℃进行一次或两次时效处理，沉淀析出强化相，稳定钢的组织，进一步提高钢的热强性。使用态组织为奥氏体(1Crl8Ni9Ti钢)或奥氏体加弥散析出的合金碳化物 (4Cr14Nil4W2Mo钢)。
常用牌号为1Crl8Ni9Ti、4Crl4Nil4w2Mo，使用温度为600～700℃范围。此类钢是在奥氏体不锈钢的基础上加入了W、Mo、V、Tl、Ni、Al等元素，用以强化奥氏体，形成稳定碳化物和金属化合物，以提高钢的高温强度。由于奥氏体晶格致密度比铁素体大，原子间结合力大，合金元素在奥氏体中扩散较慢，因此这类钢不仅热强性很高，而且还有较高的塑性、韧性和良好的焊接性、冷成形性，加之是单相奥氏体组织，又有优良的耐腐蚀性能。
1Crl8Ni9Ti钢的抗氧化工作温度可达700～900℃，在600℃左右有足够热强性，可用于制造610℃以下的锅炉过热器管、主蒸汽管等。4Crl4Nil4w2Mo钢具有更高的热强性和组织稳定性，常用作650℃以下的超高参数锅炉、汽轮机的过热器管、主蒸汽管，工作温度在650～750℃范围内的内燃机排气阀、蒸汽或气体管道等。
第三篇：核电、火电耐热钢
一、发展历程
当今社会对于能源的需求与日俱增，为此需要修建大量的核电或者火力发电厂，而这些发电厂内部结构使用的钢材，对于设备的正常安全运行以及提高发电效率都具有很重要的作用。
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，核电与火电的装机容量越来越大，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。
耐热钢在本世纪 20-30年代首先被电力工业用于提高蒸汽循环的温度和压力，二战后，铁索体、奥氏体耐热钢获得很大的发展。在发展的初期，西方各国就制订了耐热铸钢标准，确立了自己的领先地位。50年代，锅炉用的耐热钢主要是低合金铁素体钢 2.25Cr-1Mo和奥氏体不锈钢TP 3O4H、TP347H，其后，耐热钢的研究重点更多地在于加深对已有耐热钢在冶金、生产和加工控制方面的理解。其中，在1949年，前苏联建造了第一台超超临界的火力发电设备，引发了西方各国的仿制，但由于缺乏高性能耐热钢，西方建造的超超临界设备只能降温到超临界温度运行，缺乏燃料经济性。之后，由于不同的原因，超临界温度以上的高蒸汽参数机组的发展在70年代曾经受阻，但在80年代初期，世界各国开始重新审视超临界机组的可靠性问题。80年代后期， 日、美、苏、德、法等国已着手研制开发可实际运行的超超临界机组( USC)， 并制定了超超临界机组的两步发展计划。近年来.日本 、 美国、英国，丹麦以NF6
16、HCMi 2 A、TBI2M等新一代9～12 Cr钢为对象，制定了国际共同研究计划，并由丹麦的ELSAM电力公司在97年装机试用，这一计划的实现必将加速新一代高热强性铁素体钢的商业化进程。
中国目前是世界上发电机组装机容量仅此于美国的第二大国，因此对于耐热钢的需求是很大的，然而，目前我国的耐热钢产业不论是规模或者是技术深度方面都不如西方国家，绝大部分的耐热钢都依赖于进口。那么是什么原因呢?简单回顾一下我们国家耐热钢的发展历史便会不难发现。
6 O年代初期，我国自行研制超高压机组时，确定了不采用奥氏体钢的方向。由于12 Cr 1MoV钢已不能满足需要，有关单位联合协作，以冶金部钢铁研究院为主，利用以W代Mo、 多元复合强化的原理， 成功地开发了102钢， 对我国发展高参数的发电机组起了重要的作用。后来由于各种客观原因， 对102钢的完善以及再开发停滞了。 在从美国引进亚临界参数的锅炉时，虽然争取到可以使用102钢，但因国内冶金工业条件所限，不得不将小口径厚壁102钢管移至日本生产，以得到长度、性能、表面质量都优于国产的厚壁管。到了1981年，引进了第一套超临界火电机组设备，直到1987年，才建立了我们国家的第一个耐热铸钢国家标准，总体来说，我们国家耐热钢的发展基本上也是重复了别的国家走过的路，但我们也有创新的地方。90年代日本住友金属开发了HCM2S， 并已列入ASME规范，该公司钢管负责人曾说，HCM2S钢 的成分配比是基于中国以W代Mo的原理， 但其性能全面优于102钢。因此，以HCM2S代替102钢，改进后的9～l2Cr钢可以代替部分奥氏体钢，在锅炉受热面的高温区采用少量的 Super 304H，不但提高了亚临界参数锅炉材料的可靠性， 而且可以实现向超临界压力机组24 MP a，566 /566摄氏度的过渡。虽然最终得到的不是自己发明的东西，但是也证明了我们拥有实力，需要的只是时间。2000年，国产超临界火电机组成功运行，2006年，国产超超临界机组也顺利运行，一系列的成就说明我国的耐热钢产业正在赶超世界先进水平的道路上快速发展。
对比西方和中国的发展不难发现两者的差别，国外耐热钢的研究开发注重成分配比、试材制造、性能评价、工艺试验、装机验证、纳入标准一体化。并由钢材制造商、锅炉制造商和电力公司共同完成。新开发的钢材会尽快在大型机组上使用验证，为新材料的商业化提供了可靠性的依据。而在我国，研究开发的任务通常都是高校的相关教师来承担，相关企业不愿意将钱投入到新型耐热钢材料的研发中。学校的教师受困于划拨的的科研经费以及相关实验设施的不完善，因此导致我国新型耐热钢材料研发的进度相对比较缓慢。所以，相比较而言，西方耐热钢产业的发展叫我国而言具有相当明显的优势。
二、性能要求
一种材料所应该具备的性能取决于这种材料所处的环境，对于核电和火电耐热钢，他们所处的高温、高压同时伴随各种杂质微粒的环境决定了他们必须具备一定的特殊性能才在确保在这样的环境中正常工作。所以，他们必须能够抗腐蚀、抗氧化以及在高温下保持良好的强热性。
抗腐蚀性(即化学稳定性)：火电厂热力设备用钢需要具有较高的化学稳定性，即腐蚀性能。锅炉设备中过热器管和水冷壁管等受热面管子，在运行过程中其外壁直接与高温火焰和具有腐蚀性的烟气相接触，其内壁与汽、水相接触，因而受热面管子会产生腐蚀现象。汽轮机中的许多零部件也是在与腐蚀性介质相接触的条件下长期运行的，也有一个腐蚀的问题。特别是汽轮机叶片，工作时转速很高，又与蒸汽介质直接接触，不仅要受到蒸汽的锈蚀和冲蚀，还可能产生应力腐蚀和腐蚀疲劳，引起损坏。
核电火电耐热钢中腐蚀的基本形式有蒸汽腐蚀、烟气腐蚀、垢下腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、苛性脆化、高温硫化腐蚀、高温氮化腐蚀、高温碳化腐蚀、高温氢腐蚀高温热腐蚀等等，所以，用于电厂的耐热钢会受到各种各样的腐蚀，对于他们的性能提出了很高的要求。
抗氧化性：由于大多数金属在高温下其氧化物的自由能低于纯金属，所以都能自发地被氧化腐蚀。耐热钢中的金属Fe和氧的亲和力大，当氧在Fe晶格内溶解度达到饱和时，就在耐热钢表面上形成氧化物。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Fe/氧化物界面及氧化物/高温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，当耐热钢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。耐热钢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，有些耐热钢的氧化物是液态，甚至是气态
铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁和四氧化三铁三种。氧化亚铁结构疏松，原子容易通过亚铁层。氧离子由表向里扩散，而铁离子由里向外扩散，不断被氧化。冷却时，氧化亚铁要分解发生相变，有一定的应力，并且和基体结合力弱，因此氧化皮容易剥落。而其他两种氧化物结构比较致密，与基体的结合紧密。铁和氧形成的氧化膜结构与温度有关，当温度在570摄氏度以下时，氧化膜由氧化铁和四氧化三铁组成，高于570时，氧化膜则由这三种氧化物组成，所以，当温度高于570摄氏度时，由于氧化亚铁的原因，铁的氧化过程会大大加快，造成零件的失效或者机组的报废。所以，这就要求耐热钢在高温下具备良好的抗氧化性。
热强性：热强性就是材料在高温状态下仍能保持自身一定强度的性能，金属零件在高温下长时间承受负荷时，有可能会出现两种情况的失效：一种是在远低于抗拉强度的应力作用下，抗拉强度与塑性会随载荷持续时间的增长而显著降低，发生断裂;另一种是在工作应力低于屈服强度的情况下，工件会连续而缓慢的发生塑性变形而导致失效。如蒸汽锅炉及化工设备中的一些高温高压管道，在长期的使用中，会产生缓慢而连续的塑性变形，使管径越来越大。这就是说金属在高温下的力学性能及力学行为和温度及时间密切相关，或者说温度和时间对材料的高温性能有很大的影响。所以钢的热强性能指标的表达方式有其特殊性。
热强性的主要性能指标有蠕变极限、持久强度、高温疲劳强度、持久寿命以及应力松弛等。
三、组织形貌特点
先了解一下耐热钢的分类，主要为以下几类：奥氏体型耐热钢、珠光体型耐热钢(也称为珠光体-铁素体耐热钢)、马氏体型耐热钢、沉淀硬化型耐热钢、铁素体型耐热钢。
各种耐热钢的组织及其用途为 (1)铁素体耐热钢中的合金元素为Cr：12~28%，少量的Si、Al、Ti。典型牌号有0C6r13Al、10Cr
17、16Cr25N，主要用于燃烧室、喷嘴等，使用时的组织为铁素体。
(2)珠光体耐热钢(即珠光体-铁素体耐热钢)中合金元素含量不超过5~7%，属低合金钢，典型牌号为15CrMo、12Cr1MoV、17CrMo1V等，用于工作温度350~670℃下的锅炉管、汽包和气轮机的紧固件、主轴、叶轮等，组织在正火+高温回火后为铁素体+珠光体或贝氏体。
(3)马氏体耐热钢中合金元素主要为Cr：12%，还可加入W、Mo、V、Si，典型牌号有12Cr
13、14Cr11MoV、15Cr12NiWMoV、40Cr10Si2Mo等，用于工作温度475~540℃下的气轮机的叶片、螺栓、内燃机的进、排汽阀等，组织在淬火+高温回火后为回火索氏体
(4)奥氏体耐热钢中主要含有较多扩大和稳定奥氏体的合金元素，由18-8型钢演变而来，典型牌号有022Cr19Ni
10、07Cr18Ni11Ti、45Cr14Ni14W2Mo、20Cr25Ni20等通常用于工作温度600℃以上，强度要求不高的耐热受力件，高温炉中部件、汽阀等，组织为固溶，奥氏体+M23C6。
(5)沉淀硬化型耐热钢主要包括马氏体型沉淀硬化型，代表性钢号为0Cr17Ni4Cu4Nb、奥氏体-马氏体沉淀硬化型，代表型钢号为0Cr17Ni7Al/0Cr15Ni7Mo2Al，以及奥氏体沉淀硬化型，代表型钢号为0Cr15Ni25Ti2MoV13。
四、强化机制
通常情况下，强化所针对的都是某项性能而言的，对于耐热钢，强化针对的是之前提到的三个主要性能指标：抗氧化性、抗腐蚀性和热强性。
抗氧化性不是说在高温条件下不被氧化，而是指在高温下迅速氧化，但在氧化后能在金属表面形成一层连续致密的，并能牢固附着在金属表面的氧化薄膜，这层薄膜起到隔绝氧气与金属基体接触的作用，防止金属被继续氧化。这样的膜需要具备三个条件：连续、致密和牢固。不连续就不能覆盖金属表面，不致密就不能组织原子的扩散，不牢固就容易剥落。强化金属的抗氧化性可以从多个角度来进行，这里就仅以合金化角度来看。
(1)加入合金元素铬、铝、硅，提高钢氧化膜稳定性。这些合金元素可以融入氧化膜形成固溶体，使氧化膜获得固溶强化，增加其稳定性，同时，它们三者还可以提高氧化亚铁出现的温度，同样可以改善氧化膜的稳定性。 (2)加入铬、铝、硅、钛等元素时在氧化过程中，由于铁离子的消耗，而它们的氧化物比较稳定，会使氧化物底层逐渐富集为稳定氧化物的膜层，形成以合金元素氧化物为主的氧化膜，如氧化铝、二氧化硅和三氧化二铬。这些致密的氧化膜有限地阻止了铁、氧原子的扩散，所以大大地提高了钢的抗氧化性。在实际应用中，如果在耐热钢中加入复合加入上述元素，它们能形成互容的氧化物，那么钢的抗氧化性会更好。
抗腐蚀性指的是金属耐腐蚀的能力，按照腐蚀的原理可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀。腐蚀形式主要有均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀和穿晶腐蚀。常用的提高抗腐蚀性能力的方法主要有保护层防腐、阴极保护、降低腐蚀介质的浓度等。最根本的方法是在钢中加入合金元素以提高钢的抗氧化性能和抗电化学府蚀的能力。加入合金元素后,提高钢的耐腐蚀性能的途径主要有三个方面：
(1)使钢的表面生成一层致密的氧化模。钢的抗氧化能力决定于氧化膜的致密程度，实践证明，钢中加入铬、硅、铝后所生成的、、是比较致密的，本身的硬度也比较高，能隔绝金属与氧接触.避免钢继续被腐蚀，起到保护作用。这三种元素中以铬的影响最大，铬的氧化膜致密程度最高，保护作用最好。
(2)提高钢的电极电位。
普通的钢电极电位很低，抗电化学腐蚀的能力差。为了提高钢的抗电化学腐蚀的能力.必须提高钢的电极电位。实践近明：铬溶于钢中形成固溶体时，钢的耐腐蚀性能可以大大提高。当含铬量超过11.7%时，钢的电极电位有一突变，即由负变正，达到有较好的抗电化学腐蚀的能力。
(3)使钢的组织形成单相固溶体，如单相的铁素体或奥氏体，能进一步提高抗电化学腐蚀的能力。为了形成单相的铁素体，一般加入缩小奥氏体区域的元素，如铬、硅、钼、钛、铌等;为了形成单相的奥氏体，一般加入扩大奥氏体区域的元素，如镍、锰、氮、铜等。奥氏体钢比铁素体钢具有更高的韧性、较好的塑性及冷变形能力，加热时晶粒长大倾向较小。合金化是提高钢材的耐腐蚀性能最根本的方法，常用的合金元素有铬、镍、锰、氮、硅、钼、钛、铌、铜、钴等。
热强性强化的基本原理是提高金属和合金基体的原子结合力，具有对抗蠕变有利的组织结构。具体的途径主要有基体强化(固溶体强化)、晶界强化、热处理强化和弥散相强化。具体为：
(1)低合金耐热钢管的组织是以固溶体为基体的。提高固溶体的强度，增加固溶体的组织稳定性，都能有效地提高耐热钢的高温性能。加入合金元素，以增加原子之间的结合力，可使固溶体强化。外来原子溶入固溶体使晶格畸变，也能提高强度;有些元素能提高再结晶温度，延缓再结晶过程的进行，从而组织的稳定性，也同样能提高强度。通常用于强化固溶体的合金元素有铬、钼、钨、锰、铌等。
(2)增加晶界的强度，是提高耐热钢高温强度需要研究的重要课题之一。晶界强度在高温时降低的速度较快。晶界强度降低后，晶界易产生裂纹以致断裂破坏。耐热钢中加入微量的硼或锆或稀土元素后，可以提高晶界的强度。目前，主要用硼元素来强化晶界。实践证明，如果硼和钛或铌一起加入钢中，则强化晶界的效果更为显著。
(3)金属基体上分布着细小的第二相质点，能有效地阻止位错的运动，而提高强度。对于高温合金来说，这种强化机制的效果主要取决于弥散相质点的性质、大小、分布及在高温下的稳定性。获得弥散相的方法有直接加入难容质点和时效析出。对于不同的合金，时效析出的弥散相是不同的，他们大多是各种类型的碳化物和金属间化合物。在钼钢、钒钢中加入少量的铌和钽元素，可以使它们各自的碳化物的成分复杂化，稳定性更好，使强化效果能保持到更高的温度。
(4)对耐热钢进行热处理一方面可以获得需要的晶粒度，另一方面可以改善强化相的分布状态，调整基体与强化项的成分。因为钢的显微组织对热强钢的蠕变强度有很大影响。
五、合金化原理
耐热钢中常用的合金元素有铬(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。
(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%。
(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。当钢中含有其他铁素体形成元素时，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)。
(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)钨为难熔金属，熔点高(3380℃)。加钨可提高固溶体的热强性。
(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。
(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%。
(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%。
(8)钛是强碳化物形成元素之一，钼的是防止间接腐蚀。
(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%。
(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，但硼含量较高时，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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
第四篇：耐热钢的分类与用途
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。
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。
(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。
(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
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。
(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(一班在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。
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
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
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
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
钨为难熔金属，熔点高(3380℃)。家钨可提高固溶体的热强性。 4.1.5钒
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
回答者： wcj12wcj | 四级 | 2011-3-28 14:46
有新标准大家分享一下
不锈钢、耐热钢钢种很多，性能各异，各国分类方法大不同，像耐热钢AISI将之归类于不锈钢，，JIS规格属于SUH系列，我国新标准GB/T2087-2007将两种统一编号 仅在尾号代a 区分为可当作耐热钢使用
概述我国、AISI和JIS规格称号如下
国内目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点两者相结合的方法分类。旧有标准耐热钢 GB1221-84耐热钢棒
GB 1221-1992 耐热钢棒、GB/T4237《不锈钢热轧钢板》及GB/T3280《不锈钢热轧钢板》GB-T4237-2007不锈钢热轧钢板和钢带.
国家标准不锈钢和耐热钢GB/T2087-2007，替代原有GB/T4229-1984《不锈钢板重量计算方法》。并于2007年10月1日开始实施。其中不锈钢和耐热钢牌号按冶金学分类列表，即奥氏体型、奥氏体-铁素体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型等。
1为奥氏体型不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分;
列入国家标准的钢板牌号有12Cr17Mn6Ni5N和10Cr19Ni9N等。
2为奥氏体-铁素体型不锈钢牌号及其化学成分;
列入国家标准的钢板牌号有14Cr18Ni11Si4AlTi和022Cr19Ni5Mo3Si2N等。
3为铁素体型不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分; 这类不锈钢的国家标准牌号有06Cr13Ala、06Cr11Ti、10Cr17Mo、008Cr30Mo2b等。
4为马氏体行不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分;
列入国家标准牌号的钢板有12Cr12a、20Cr13a、30 Cr
13、102 Cr17Mo等。
5为沉淀硬化型不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分。
列入我国国家标准钢板牌号的有05Cr15Ni5Cu5Nb、07Cr17Ni4Cu4Nba和07Cr15Ni7M02Ala
第五篇：耐热钢的使用温度和特性
各钢种最高使用温度及特性、用途举例
[关闭] 最高使牌号 (原牌号) ZG40Cr9Si2 ZG30Cr18Mn12Si2N ZG35Cr24Ni7SiN ZG20Cr26Ni5 (ZG3Cr26Ni5) ZG30Cr20Ni10 (ZG3Cr20Ni10) ZG35Cr26Ni12 ZG35Cr28Ni16 ZG40Cr25Ni20 (ZG4Cr25Ni20) ZG40Cr30Ni20 (ZG4Cr30Ni20) ZG35Ni24Cr18Si2 ZG30Cr35Ni15 (ZG3Cr35Ni15) ZG45Ni35Cr26 ZG40Cr22Ni4N (ZG4Cr22Ni4N) ZG30Cr25Ni20 (ZG3Cr25Ni20) ZG20Cr20Mn9Ni2SiN ZG08Cr18Ni12Mo2Ti (ZG0Cr18Ni12Mo2Ti) 用温特性及用途举例
度℃ 800 高温强度低，抗氧化最高至800℃，长期工作的受载件的工作温度低于700℃，用户坩埚、炉门、底板等构件
950 高温强度和抗疲劳性较好，用于炉罐、炉底板、料筐、传送带导轨、支承架吊架等炉用构件
1100 抗氧化性好，用于炉罐。通凤机叶片，热滑轨、炉底板、玻璃、水泥窑以及陶瓷窑构件
承载情况下使用温度可达650℃，轻负荷时可达1050 1050℃—870℃之间易析出σ相，可用于矿石焙烧炉，也可用于不需要高温强度的高硫环境下工作炉用构件
900 基本不形成σ相，可用于炼油厂加热炉、水泥干燥窑矿石焙烧炉和热处理炉构件
高温强度高，抗氧化性能好。在规格范围内调整其成分，1100 可使组织内含有一些铁素体，也可为单相奥氏体。能广泛地用于多种炉子结构，但不宜用于温度急变的场合
1150 高温强度高抗氧化性能。用途同ZG40Cr25Ni20
具有较高地的蠕变和持久强度，抗高温气体腐蚀能力强，1150 常用作炉矿，辐射管，钢坯滑板，热处理炉炉矿，管支架，制氢转化管，乙烯裂介管
1150 在高温含硫气体中耐腐蚀性好，用于气体分离装置、焙烧炉衬板
1100 用于加热炉传送带、螺杆、紧固件等高温承载件
抗热疲劳性好，用于渗碳炉构件、热处理炉板、导轨、轮1150 子、蒸馏器、辐射管、玻璃扎昆、搪瓷窑构件以及周期加热的紧固件
1150
抗氧化及抗渗碳性好，高温强度高，用于乙烯裂介管、辐射管、弯管、接头、管支架、炉昆以及热处理用夹具等
—— 用于1000℃以上炉用件 —— 用于1000℃以上炉用件 —— 用于连铸机吊架等 —— 用于连铸机另件
(ZG20Cr20Mn9Ni2Si2N) 电炉用热电偶类型及参数 [关闭]
电炉用热电偶类型及参数 电炉常用热电偶的材料要求
1.耐高温--热电偶的测温范围主要取决于热电极的高温性能，也就是说，在高温介质中，热电极的物理化学性能越稳定，则由它组成的热电偶的测温范围就越宽。
2.再显性好--用相同的两种热电极材料的热电偶，要求它们的电热性能相而而稳定， 这样能使热电偶成批生产，并有很好的互换性;
3.灵敏度高，线性好--要求电偶所产生的温差热电势足够大，并与温度呈线性关系;
4.要求热电有为材料除能满足上述几点要求外，并希望它的电阻系数和电阻温度系数尽可能地
小，且其价格便宜、货源充足。
电炉用热电偶，使用时应根据要求进行合理选择。目前常用的热电偶有以下几种：
[1)铂铑/铂热电偶——其分度号为S，正极是90%铂和10%铑的合金，负极为纯铂丝。
这种热电偶的优点是能容易制备纯度极高的铂铑合金，因此便于复制，且测温精度高，可作为国际实用温标中630.74—1064.43℃范围内的基准热电偶。其物理化学稳定性高，宜在氧化性和中性气氛中使用;它的熔点较高，故测温上限亦高。在工业测量中一般用它测量1000℃以上的温度，在1300℃以下可长期连续使用，短期测温可达1600℃。
铂铑/铂热电偶的缺点是价格昂贵，热电势小，在还原性气体、金属蒸气、金属氧化物及氧化硅和氧化硫等气氛中使用时会很快受到沾污而变质，故在这些气氛中使用它他须加保护套管，另外，这种热电偶的热电性能的非线性较大，在高温下其热电极会升华，使铑分子渗透到铂极
中去沾污它，导致热电势不稳定。
[2]镍铬/镍硅热电偶——其分度号为K，正极成分是9—10%铬、0.4%硅，其余为镍，负极成分为2.5—3%硅，<0.6%铬，其余为镍。
这类热电偶的优点是有较强的抗氧化性和抗腐蚀性，其他学稳定性好，热电势较大，热电势与温度问的线性关系好，其热电极材料的价格便宜，可在1000℃以下长期连续使用，短期测温
可达1300℃。
镍铬/镍硅热电偶的缺点是在500℃以上的温度中和在还原性介质中，以及在硫及化物气氛中使用时很容易被腐蚀，所以，在这些气氛中工作时必须加保护套管，另化它的测温精度也低于
铂铑/铂热电偶。
[3]镍铬/考铜热电偶——文分度号为E，正极镍铬成分为9—10%铬，0.4%硅，其余为镍;
负极考铜万分为56%铜和44%镍。
镍铬/考铜热电偶的最大优点是热电势大，价格便宜。这种热电偶的缺点是不能用来测高温，其测温上限为800℃，长期使用时，只限600℃以下，另外，由于考铜合金易受氧化而变质，
使用时必须加装保护套管。
[4]铂铑30/铂铑6热电偶——简称为双铂铑热电偶，分度号为B。该热电偶的正负极都是铂铑合金，仅仅是合金含量比例不同而巳，正极含铑30%，负极含铑为6%，双铂铑 热电偶的抗沾污能力强，在测温1800℃温度时仍有很好的稳定性。其测温精度较高，适用于氧化性、中性介质，可以长期连续测量1400—1600℃的高温，短期测量可达1800℃。
双铂铑热电偶的灵敏度较低，使用时应配灵敏度较高的显示仪表。 在室温时温度对热电势的影响极小，故使用时一般不需要进行温度补偿。
[5]铜 /康铜热电偶--其分度号为T，正极为铜，负极为60%铜/40%镍的合金。
其优点是测温灵敏度较高，热电极容易复制，价格便宜，低温性能好，可测量—200℃低温。但其成分铜易氧化，因此一般测温上限不超过300℃。
如何提高燃料炉的炉温均匀性 [关闭] 一:采用新型燃烧装置
采用高速调温烧嘴替代原先的低速烧嘴.高速烧嘴是燃料与助燃空气在燃烧室内基本实现完全燃烧,燃烧后的高温气体一100-300m/s的速度喷出,从而强化对流传热,促进炉内气流循环,达到均匀炉温的目的.另外通过渗入二次空气使出口燃烧气体温度降到与工件加热温度想接近,可实现烟气温度的调节,对提高加热质量和节约燃料有显著作用. 二:控制炉内压力
当炉内压力为负值时,例如炉内压力为-10Pa,即可产生2.9m/s的吸入风速,此时将有炉口及其它不严密处吸入大量冷空气,导致离炉烟气带走的热损失增加.当炉内压力为正值时,高温烟气将逸出炉外,同样导致烟气带走的热损失. 三:提高自动化控制程度
加热工艺不当常产生的缺陷 [关闭]
加热不当所产生的缺陷可分为：①由于介质影响使坯料外层组织化学状态变化而引起的缺陷，如氧化、脱碳、增碳和渗硫、渗铜等。②由内部组织结构的异常变化引起的缺陷，如过热、过烧和未热透等。③由于温度在坯料内部分布不均，引起内应力(如温度应力、组织应力)过大而产生的坯料开裂等。 1.脱碳
脱碳是指金属在高温下表层的碳被氧化，使得表层的含碳量较内部有明显降低的现象。 脱碳层的深度与钢的成分、炉气的成分、温度和在此温度下的保温时间有关。采用氧化性气氛加热易发生脱碳，高碳钢易脱碳，含硅量多的钢也易脱碳。 脱碳使零件的强度和疲劳性能下降，磨损抗力减弱。 2.增碳
经油炉加热的锻件，常常在表面或部分表面发生增碳现象。有时增碳层厚度达1.5～1.6mm，增碳层的含碳量达1%(质量分数)左右，局部点含碳量甚至超过2%(质量分数)，出现莱氏体组织。
这主要是在油炉加热的情况下，当坯料的位置靠近油炉喷嘴或者就在两个喷嘴交叉喷射燃油的区域内时，由于油和空气混合得不太好，因而燃烧不完全，结果在坯料的表面形成还原性的渗碳气氛，从而产生表面增碳的效果。
增碳使锻件的机械加工性能变坏，切削时易打刀。 3.过热
过热是指金属坯料的加热温度过高，或在规定的锻造与热处理温度范围内停留时间太长，或由于热效应使温升过高而引起的晶粒粗大现象。
碳钢(亚共析或过共析钢)过热之后往往出现魏氏组织。马氏体钢过热之后，往往出现晶内织构，工模具钢往往以一次碳化物角状化为特征判定过热组织。钛合金过热后，出现明显的β相晶界和平直细长的魏氏组织。合金钢过热后的断口会出现石状断口或条状断口。过热组织，由于晶粒粗大，将引起力学性能降低，尤其是冲击韧度。
一般过热的结构钢经过正常热处理(正火、淬火)之后，组织可以改善，性能也随之恢复，这种过热常被称之为不稳定过热;而合金结构钢的严重过热经一般的正火(包括高温正火)、退火或淬火处理后，过热组织不能完全消除，这种过热常被称之为稳定过热。 4.过烧
过烧是指金属坯料的加热温度过高或在高温加热区停留时间过长，炉中的氧及其它氧化性气体渗透到金属晶粒间的空隙，并与铁、硫、碳等氧化，形成了易熔的氧化物的共晶体，破坏了晶粒间的联系，使材料的塑性急剧降低。过烧严重的金属，撤粗时轻轻一击就裂，拔长时将在过烧处出现横向裂纹。
过烧与过热没有严格的温度界线。一般以晶粒出现氧化及熔化为特征来判断过烧。对碳钢来说，过烧时晶界熔化、严重氧化工模具钢(高速钢、Cr12型钢等)过烧时，晶界因熔化而出现鱼骨状莱氏体。铝合金过烧时出现晶界熔化三角区和复熔球等。锻件过烧后，往往无法挽救，只好报废。 5.加热裂纹
在加热截面尺寸大的大钢锭和导热性差的高合金钢和高温合金坯料时，如果低温阶段加热速度过快，则坯料因内外温差较大而产生很大的热应力。加之此时坯料由于温度低而塑性较差，若热应力的数值超过坯料的强度极限，就会产生由中心向四周呈辐射状的加热裂纹，使整个断面裂开。 6.铜脆
铜脆在锻件表面上呈龟裂状。高倍观察时，有淡黄色的铜(或铜的固溶体)沿晶界分布。 坯料加热时，如炉内残存氧化铜屑，在高温下氧化钢还原为自由铜，熔融的钢原子沿奥氏体晶界扩展，削弱了晶粒间的联系。另外，钢中含铜量较高[>2%(质量分数)]时，如在氧化性气氛中加热，在氧化铁皮下形成富铜层，也引起钢脆。
退火与正火 [关闭]
1. 钢的退火 将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力;同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
2. 钢的正火 正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
碳势控制系统
HT2013型炉温及碳势微机控制系统(经济型)
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一. 简介
1. 用途: 本控制系统适用于热处理炉渗碳/碳氮共渗/光亮淬火的温度和碳势及工艺过程的自动化控制, 适用于各种气氛。
2. 炉温控制: 本控制系统由日本进口(Shinko)智能数显(带通讯)温控仪、多笔 记录仪(选配)、大功率三相可控硅(模块式结构)等组成，元器件采用名牌产品。该系统具有超温报警和自动切断电源功能，保证了系统的可靠性，适用于各种热处理炉温的自动PID控制和记录。该系统还备有SR485通讯口,与碳控仪通讯，工艺过程的温度控制数值由碳控仪统一编程，统一管理。
3. 碳势控制: 炉气碳势控制以氧探头为传感器, 采用HT2000可编程碳控仪对渗碳工艺各阶段的碳势和温度统一编程, 对碳势及工艺过程进行自动控制，对温度控制进行统一管理，该控制仪可存储60套工艺，使用单位可事前将本厂的零部件渗碳工艺编程并以工艺编号的方式存储，操作者只要选定工艺编号即可。该仪表具有断电接续运行、低温自动切断气源、自动检测氧探头内阻、自动烧碳黑、出炉及碳势超限报警等功能，还具有自动/手动转换工作模式，当氧探头在运行过程出现故障时，可随时切换到手动方式，使工艺继续进行到出炉为止。
二. 控制精度:
碳势控制精度 ： ±0.05%C
温度控制精度 ： ±1.0℃
工业炉的共性是什么?
1-6.工业炉的共性是什么?
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炉子尽管应用的行业广泛，种类繁多，但它们有许多相同之处：
[关闭]
发布者：admin 发布时间：2006-5-24 阅读：81次
1) 热工的基础理论相同，均以热力学几大定律为基础。燃料燃烧、气体流动和炉内传热过程基本相同。
2) 基本组成部分雷同，不论何种炉子，一般均由以下几个部分组成： ① 产生热能装置部分(如燃烧室、烧嘴、电热元件等)。 ② 放置物料部分(如炉膛、炉缸、台车等)。 ③ 排烟系统(对于燃料炉要有烟道、烟囱等)。 ④ 辅助装置(如炉门、预热器、输送链等)。
3) 热效率低，耗能大。工业炉是工业生产中的主要用能设备，每年耗一次能源约占全国总能耗的1/4。尤其在冶金、机电等企业的热加工生产中，炉子耗能约占工序能耗的70%以上，是生产中的最大用能户。
Creatime:2007-5-21 9:43:26
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炉子尽管应用的行业广泛，种类繁多，但它们有许多相同之处：
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1) 热工的基础理论相同，均以热力学几大定律为基础。燃料燃烧、气体流动和炉内传热过程基本相同。
2) 基本组成部分雷同，不论何种炉子，一般均由以下几个部分组成： ① 产生热能装置部分(如燃烧室、烧嘴、电热元件等)。 ② 放置物料部分(如炉膛、炉缸、台车等)。 ③ 排烟系统(对于燃料炉要有烟道、烟囱等)。 ④ 辅助装置(如炉门、预热器、输送链等)。
3) 热效率低，耗能大。工业炉是工业生产中的主要用能设备，每年耗一次能源约占全国总能耗的1/4。尤其在冶金、机电等企业的热加工生产中，炉子耗能约占工序能耗的70%以上，是生产中的最大用能户。
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火焰炉内是怎样进行综合传热的? [关闭] 在火焰炉热交换中，通常至少要分成三个不同的温度区：炉气、炉墙和被加热(或熔化)的金属。其中以炉气的温度最高;炉墙温度次之;被加热的金属温度最低。这样，在炉所与炉墙之间、炉气与金属之间以及炉墙与金属之间，以辐射和对流的方式进行着热交换，还有由于炉墙的导热而发生的热损失(该热损失对于炉内的热交换也是有一定影响的)。下面分析一下被加热的金属在火焰炉内获得热量的几中主要传热方式。
(1) 炉气对金属的辐射传热 炉气辐射的热量传给炉墙和金属的表面上后，则有一部分被吸引，另一部分被反射回去。反射出来的热量，要通过充满炉膛内的炉气，一部分被炉气吸收，剩余部分辐射到对面的炉墙或金属上，如此反复辐射。
(2) 炉墙及炉顶对金属的辐射传热 它的辐射情况和上一种有些类似，也是反复辐射连续不断。所不同的是炉墙内表面还以对流的方式吸收热量，而这些热量仍以辐射的方式传出。 (3) 炉气对金属的对流传热 在现有火焰炉炉膛中，炉气的温度大多在800℃~1400℃范围内。炉气温度在800℃左右时，辐射与对流的作用差不多相等。当炉气温度高于800℃时，则对流传热减少，而辐射传热急剧增加。例如，钢厂平炉炉气温度达1800℃左右时，辐射部分已达到全部传热量的95%左右。
何谓火焰?它有哪些种类? [关闭] 由燃烧前沿或正在燃烧着的质点所包围的区域称为火焰。有的把以射流喷出而形成的有规则外形的火焰称为火炬。
火焰可以根据不同侧面特征有许多分类方法。如：按燃料种类不同，分为煤气火焰、油雾火焰和粉煤火焰;按火焰中相组成成分分：均相火焰、非均相火焰;按火焰几何开关分：直流锥形火焰、旋流火焰、平火焰;按燃料与空气的预混程度分：预混火焰(动力燃烧火焰)、扩散火焰和中间燃烧火焰;按气流流动性质分：层流火焰、湍流火焰。对煤气而言，最能反应燃烧过程特征的是预混火焰、扩散火焰和旋流火焰。
工业炉窖烟尘排放标准 [关闭] 工业炉窖烟尘排放标准
本标准是根据《中华人民共和国大气污染防治法》和GB3095-82《大气环境质量标准》的规定，为控制工业炉窖烟尘污染、改善大气质量、保护人民健康、促进经济发展而制定。
本标准适用于燃煤、燃油、燃气工业炉窖。
1 标准值及适用地区
1.1各类区域燃煤炉窖烟尘排放标准值及适用地区列于下表：
区域类别 适用地区 容许烟尘浓度, mg/m3 容许林格曼黑度级
现有 新扩建
1 风景名胜区、自然保护区 和其他需要特殊保护区域 200 _ 1 2 规划居民区 300 _ 1 3 工业区、郊区及县城 300 200 1 4 其他地区 600 400 2
1.2各类燃油燃气炉窖，排烟黑度不得大于林格曼黑度一级。
1.3水泥行业按GB4915-85《水泥工业污染物排放标准》执行。冶金行业按GB4911～4913-85《钢铁工业污染物排放标准》、《轻金属工业污染物排放标准》、《重有色金属工业污染物排放标准》执行。上述未包括的工业炉窑执行本标准。
1.4燃用其他燃料的工业炉窑，可参照本标准执行。
1.5本标准上表中适用地区，一类区由国家确定;
二、
三、四类区由县以上人民政府规定。
2 炉窑烟囱高度
2.1炉窑高度最低不低于15m。
2.2在烟囱周围半径200m的距离内有建筑物时，烟囱高度一般应高出最高建筑物3m。
3 测试条件
3.1烟尘浓度和林格曼黑度的测试方法，以GB9079-88《工业炉窑烟尘测试方法》为准。
3.2测试在最大热负荷下进行。
3.3烟尘浓度测试结果，其过量空气系数应换算为1.5。
4 标准实施 4.1省、市、自治区，可根据本标准制订地方炉窑烟尘排放标准，经省、市、自治区人民政府批准。报国家环保部门备案。
4.2本标准由各级环境保护机构监督实施。