耐熱鋼在蘸火液中的性能及用途
發(fā)布時間:2012-11-08 14:52:47
在航空航天、發(fā)動機(jī)、熱能工程、化工及軍事工業(yè)部門，有許多機(jī)器零件是在高溫下工作的，常使用具有高耐熱性的耐熱鋼。耐熱鋼是指在高溫下或者使用蘸火液進(jìn)行淬火后，具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的特殊鋼。
性能要求：鋼的耐熱性包括高溫抗氧化性和熱強(qiáng)性兩方面，即高溫或蘸火液淬火后對氧化作用的抗力和高溫下承受機(jī)械負(fù)荷的能力。
(1)抗氧化性好：抗氧化性在很大程度上取決于金屬氧化膜的結(jié)構(gòu)和性能，因此提高鋼的抗氧化性的最有效的方法是加入Cr、Si、AI等元素或蘸火液淬火，形成高熔點且與基體結(jié)合牢固的氧化膜，隔離了高溫氧化環(huán)境與鋼基體的直接作用，使鋼不再被氧化。
(2)熱強(qiáng)性高：在高溫下鋼的強(qiáng)度較低，當(dāng)受一定應(yīng)力作用時，發(fā)生蠕變。由于材料在高溫下或者是蘸火液淬火后，其晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)強(qiáng)度，晶界成為薄弱環(huán)節(jié)，金屬在高溫下強(qiáng)度降低，主要是擴(kuò)散加快和晶界強(qiáng)度下降的結(jié)果。提高高溫強(qiáng)度最重要的辦法是合金化或蘸火液淬火，通過加品界吸附元素，降低品界表面能，穩(wěn)定和強(qiáng)化晶界。
成分特點：
(1)碳含量：碳是擴(kuò)大?相區(qū)的元素，對鋼有強(qiáng)化作用。但碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時，由于碳化物在高溫下易聚集，使高溫強(qiáng)度顯著下降；同時，碳也使鋼的塑性、抗氧化性、蘸火液淬火、焊接性能降低，故耐熱鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都不高。
(2)主加與其他元素：耐熱鋼中不可缺少的合金元素是Cr、Si或Al。特別是Cr，在蘸火液淬火后，既提高鋼的抗氧化性，還有利于熱強(qiáng)性。Mo、W、V、Ti等元素能形成細(xì)小彌散的碳化物，起彌散強(qiáng)化的作用，提高室溫和高溫強(qiáng)度。
常用耐熱鋼：根據(jù)熱處理蘸火液淬火后的特點和組織的不同耐熱鋼分為珠光體型、奧氏體型、馬氏體型和沉淀硬化型四種，常用耐熱鋼的成分、熱處理蘸火液淬火、性能及用途有所不同。
(1)珠光體型耐熱鋼：珠光體型鋼使用溫度較低，蘸火液淬火液后主要用于制造鍋爐，汽閥等耐熱構(gòu)件。
(2)奧氏體型耐熱鋼：鋼除含有大量的Cr、Ni元素外，還含有較高的其他合金元素。鋼一般通過固溶或蘸火液淬火處理可提高其強(qiáng)度，化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性都比鐵素體型和馬氏體型耐熱鋼強(qiáng)，工作溫度可達(dá)750-820℃。當(dāng)工作溫度在600-700℃時，應(yīng)選用耐熱性好的奧氏體犁耐熱鋼制造比較重要的零件。
(3)馬氏體型耐熱鋼：馬氏體型鋼含有大量的Cr，抗氧化性及熱強(qiáng)性均高，淬火劑淬火后淬透性好。蘸火液淬火后得到馬氏體，高溫回火后組織為回火索氏體。馬氏體型耐熱鋼的使用溫度在550-600℃之間，蘸火液淬火后主要用于制造600℃以下受力較大的零件。
(4)沉淀硬化型耐熱鋼：鋼經(jīng)固溶處理或蘸火液淬火后抗拉強(qiáng)度可超過1000MPa，是耐熱鋼中強(qiáng)度最高的一類鋼。
本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實踐》一書。
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