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耐熱鋼（耐熱合金）和高溫合金的含義

日期：2024-07-12 17:17

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摘要： 耐熱鋼（耐熱合金）和高溫合金的含義 先來(lái)說(shuō)耐熱鋼和耐熱合金。這兩者的區彆並冇有明確的規定，通常將合金元素含量小於50%的稱(chēng)為耐熱鋼，合金元素含量大於50%的，叫做（鐵基）耐熱合金。兩者的分彆主要在於合金元素含量。 再來(lái)說(shuō)耐熱鋼和高溫合金。耐熱鋼是指具有良好的高溫抗氧化性和高溫強度的鋼。耐熱鋼和耐熱合金在較高載荷下的*高使用溫度一般隻能達到750℃～850℃。對於更高溫度下使用的部件，則采用鎳基、鈷基及難熔金屬為基的高溫合金。兩者的分彆主要在於耐高溫溫度範圍。 高溫工況對金屬的耐熱性提出了什麼挑戰？耐熱性具體的含義？ 金屬材料的耐熱性包含高溫抗氧化性和高溫強度兩個(gè)方麵。 ① 高溫抗氧化性 金屬的高溫抗氧化性是指鋼在高溫條件下對氧化作用的抗力，是鋼能否持久地在高溫下工作的重要保證條件。 氧化是一種典型的化學(xué)腐蝕，在高溫空氣、燃燒廢氣等氧化性氣氛中，金屬與氧接觸發(fā)生化學(xué)反應即氧化腐蝕，腐蝕產(chǎn)物(氧化膜)附著(zhù)在金屬的表麵。隨著(zhù)氧化的進(jìn)行，氧化膜厚度繼續增加，金屬氧化到一定程度後是否繼續氧化，直接取決於金屬表麵氧化膜的性能。如果生成的氧化膜是致密、穩定的，與基體金屬結合力高，氧化膜強度較高，就能夠阻止氧原子向金屬內部的擴散，降低氧化速度，否則會(huì )加速氧化，使金屬表麵起皮和脫落等，導致零件早期失效。 鋼表麵氧化膜的組成與溫度有關(guān)，在570℃以下，氧化膜由Fe2O3+Fe3O4組成，比較致密，能有效地阻礙氧的擴散，抗氧化性較好。大於570℃加熱，氧化膜由FeO+Fe2O3+Fe3O4組成，靠近鋼表麵的是FeO，向外依次為Fe3O4和Fe2O3，FeO疏鬆多孔，占整個(gè)氧化膜厚的90%左右，金屬原子和氧原子很容易通過(guò)FeO層擴散，加速氧化。高溫下FeO的存在，鋼的抗氧化性大大下降，而且溫度越高，原子擴散越快，氧化速度越快。 提高鋼的抗氧化性主要途徑是合金化，在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，使鋼在高溫與氧接觸時(shí)，優(yōu)先形成致密的高熔點(diǎn)氧化膜Cr2O3、SiO2、Al2O3等，嚴密地覆蓋住鋼的表麵，阻止氧化的繼續進(jìn)行。 ② 高溫強度  金屬的高溫強度是指金屬材料在高溫下對機械載荷作用的抗力，即高溫下金屬材料抵抗塑性變形和破壞的能力。 金屬在高溫下表現出的力學(xué)性能與室溫下有較大的區彆，當工作溫度大於再結晶溫度後，金屬除了受外力作用產(chǎn)生了塑性變形和加工硬化外，還會(huì )發(fā)生再結晶和軟化過(guò)程，因此在室溫下能正常服役的零件就難以滿(mǎn)足高溫下的要求。 金屬在高溫下的力學(xué)性能與溫度、時(shí)間、組織變化等因素有關(guān)。 金屬在高溫下工作常會(huì )發(fā)生“蠕變”現象，即當工作溫度大於再結晶溫度時(shí)，工作應力超過(guò)該溫度下的彈性極限時(shí)，隨時(shí)間的延長(cháng)金屬發(fā)生緩慢變形的現象。金屬對蠕變的抗力越大，其高溫強度也越高。 金屬的高溫強度一般用蠕變極限和持久強度來(lái)表示。蠕變極限是指金屬在某溫度下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間後，其殘餘變形量達一定數值時(shí)的應力值。持久強度是指在恒定溫度下經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，金屬材料發(fā)生斷裂破壞時(shí)的應力值。 金屬材料在高溫下晶界強度低於晶內，因此加入合金元素提高再結晶溫度，形成穩定的特殊碳化物，以及采用粗晶材料，減少晶界等都能有效地提高鋼的高溫強度。

耐熱鋼（耐熱合金）和高溫合金的含義
先來(lái)說(shuō)耐熱鋼和耐熱合金。這兩者的區彆並冇有明確的規定，通常將合金元素含量小於50%的稱(chēng)為耐熱鋼，合金元素含量大於50%的，叫做（鐵基）耐熱合金。兩者的分彆主要在於合金元素含量。

再來(lái)說(shuō)耐熱鋼和高溫合金。耐熱鋼是指具有良好的高溫抗氧化性和高溫強度的鋼。耐熱鋼和耐熱合金在較高載荷下的*高使用溫度一般隻能達到750℃～850℃。對於更高溫度下使用的部件，則采用鎳基、鈷基及難熔金屬為基的高溫合金。兩者的分彆主要在於耐高溫溫度範圍。

高溫工況對金屬的耐熱性提出了什麼挑戰？耐熱性具體的含義？

金屬材料的耐熱性包含高溫抗氧化性和高溫強度兩個(gè)方麵。

① 高溫抗氧化性

金屬的高溫抗氧化性是指鋼在高溫條件下對氧化作用的抗力，是鋼能否持久地在高溫下工作的重要保證條件。

氧化是一種典型的化學(xué)腐蝕，在高溫空氣、燃燒廢氣等氧化性氣氛中，金屬與氧接觸發(fā)生化學(xué)反應即氧化腐蝕，腐蝕產(chǎn)物(氧化膜)附著(zhù)在金屬的表麵。隨著(zhù)氧化的進(jìn)行，氧化膜厚度繼續增加，金屬氧化到一定程度後是否繼續氧化，直接取決於金屬表麵氧化膜的性能。如果生成的氧化膜是致密、穩定的，與基體金屬結合力高，氧化膜強度較高，就能夠阻止氧原子向金屬內部的擴散，降低氧化速度，否則會(huì )加速氧化，使金屬表麵起皮和脫落等，導致零件早期失效。

鋼表麵氧化膜的組成與溫度有關(guān)，在570℃以下，氧化膜由Fe2O3+Fe3O4組成，比較致密，能有效地阻礙氧的擴散，抗氧化性較好。大於570℃加熱，氧化膜由FeO+Fe2O3+Fe3O4組成，靠近鋼表麵的是FeO，向外依次為Fe3O4和Fe2O3，FeO疏鬆多孔，占整個(gè)氧化膜厚的90%左右，金屬原子和氧原子很容易通過(guò)FeO層擴散，加速氧化。高溫下FeO的存在，鋼的抗氧化性大大下降，而且溫度越高，原子擴散越快，氧化速度越快。

提高鋼的抗氧化性主要途徑是合金化，在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，使鋼在高溫與氧接觸時(shí)，優(yōu)先形成致密的高熔點(diǎn)氧化膜Cr2O3、SiO2、Al2O3等，嚴密地覆蓋住鋼的表麵，阻止氧化的繼續進(jìn)行。

② 高溫強度

金屬的高溫強度是指金屬材料在高溫下對機械載荷作用的抗力，即高溫下金屬材料抵抗塑性變形和破壞的能力。

金屬在高溫下表現出的力學(xué)性能與室溫下有較大的區彆，當工作溫度大於再結晶溫度後，金屬除了受外力作用產(chǎn)生了塑性變形和加工硬化外，還會(huì )發(fā)生再結晶和軟化過(guò)程，因此在室溫下能正常服役的零件就難以滿(mǎn)足高溫下的要求。

金屬在高溫下的力學(xué)性能與溫度、時(shí)間、組織變化等因素有關(guān)。

金屬在高溫下工作常會(huì )發(fā)生“蠕變”現象，即當工作溫度大於再結晶溫度時(shí)，工作應力超過(guò)該溫度下的彈性極限時(shí)，隨時(shí)間的延長(cháng)金屬發(fā)生緩慢變形的現象。金屬對蠕變的抗力越大，其高溫強度也越高。

金屬的高溫強度一般用蠕變極限和持久強度來(lái)表示。蠕變極限是指金屬在某溫度下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間後，其殘餘變形量達一定數值時(shí)的應力值。持久強度是指在恒定溫度下經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，金屬材料發(fā)生斷裂破壞時(shí)的應力值。

金屬材料在高溫下晶界強度低於晶內，因此加入合金元素提高再結晶溫度，形成穩定的特殊碳化物，以及采用粗晶材料，減少晶界等都能有效地提高鋼的高溫強度。

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耐熱鋼（耐熱合金）和高溫合金的含義