第6章耐热钢资料.ppt

金属材料学-第6章 耐热钢 抗氧化钢用于工业炉的构件、炉底板、炉罐等。 F型是在F型不锈钢基础上发展形成。 A型抗氧化钢是在A不锈钢基础上发展起来的。 A型抗氧化钢目前主要有铬-镍系和铬-锰-氮系。铬-锰-氮系奥氏体型抗氧化钢在950℃以下有较好的抗氧化性，且有较高的高温强度，工艺性不如铬-镍系抗氧化钢。低镍奥氏体抗氧化钢，使用比较多的有ZG4Cr22Ni4N和G3Cr24Ni7N钢。 第三节 抗氧化性钢 金属材料学-第6章 耐热钢 本章小结 温度对钢的使用来说有很大的影响，是关键因 素。在高温条件下工作的零部件就其材料成分、 性能要求及失效机理和一般常温下的零件相比， 有很大的不同。 钢的高温强度和组织稳定性是耐热钢设计与处 理工艺的主要矛盾。从合金化考虑，主要措施有 ↑原子结合力、强化晶界、稳定相的弥散强化。 不同合金的耐热钢有其适宜的使用温度范围。 Thank you! 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 金属材料学Metal Material Science 专业：金属材料工程（本） 教师：杜大明 电话dudaming1978@ 金属材料学-第6章 耐热钢 第6章 耐热钢 金属材料学-第6章 耐热钢 蒸汽锅炉、蒸汽涡轮，航空工业的喷气发动机，以及航天、舰船、石油和化工等工业部门的许多工作部件在高温下工作。因为是在高温下服役，所以这些零部件技术要求比较苛刻。通常把在高温条件工作的钢称为耐热钢。 耐热钢应具有两方面的基本性能，一是有良好的高温强度和塑性，二是有足够高的高温稳定性。 根据不同服役条件，常常将耐热钢分为热强钢和热稳定性钢（或称高温不起皮钢）两大类。 金属材料学-第6章 耐热钢 发动机的热效率都随介质工作温度的提高而提高。30多年来，大型喷气式飞机的发动机推力提高了5倍多，而发动机的重量只增加1~2倍，这主要靠高温合金的采用。 金属材料学-第6章 耐热钢 金属材料学-第6章 耐热钢 第一节 基本概念 一、金属的抗氧化性 金属材料学-第6章 耐热钢 1.氧化膜与氧化规律 铁氧化物类型有FeO、Fe2O3、Fe3O4三种。 FeO：结构疏松，冷却分解→应力，结合力弱，易剥落； Fe2O3、Fe3O4：结构致密，和基体结合好。 570℃以下，氧化膜由Fe2O3和Fe3O4组成； 570℃以上，氧化膜由Fe2O3、Fe3O4和FeO 氧化物组成，约1:10:100. 570℃以上铁的氧化过程大大地加速，遵守 抛物线规律 形 成 规 律 金属材料学-第6章 耐热钢 耐热钢和耐热合金的抗氧化和气体腐蚀能力可分为5级： 腐蚀速率≤0.1mm/a，为完全抗氧化； ＞0.1~1.0mm/a，为抗氧化； ＞1.0~3.0mm/a，为次抗氧化； ＞3.0~10.0mm/a，为弱抗氧化； ＞10.0mm/a，为不抗氧化。 金属材料学-第6章 耐热钢 2、提高钢抗氧化性的途径 (1)加入合金元素，提高钢氧化膜稳定性 ↑FeO的形成温度; ↑ FeO的形成温度 , 又优先形成稳定氧化物，→Cr、Al、 Si。 途 径 例 子 如：1.03％Cr，FeO形成温度为600℃；1.14％Si ，FeO形成温度为 750℃； Cr、Al量高时，钢的表面可生成致密的Cr2O3或Al2O3保护膜。 金属材料学-第6章 耐热钢 （2）形成致密、稳定的氧化膜 ↑Cr、Al、Si、Ti等，逐步形成以合金元素氧化物为主或合金元素氧化物的氧化膜，如Al2O3、SiO2、Cr2O3等→致密、稳定。 金属材料学-第6章 耐热钢 1、钢的热强性能指标 （1）蠕变及蠕变极限 蠕变极限是试样在一定温度下和在规定的持续时间内，产生的蠕变变形量（总的或残余的）或蠕变速率等于某规定值时的最大应力。 二、钢的热强性 金属材料学-第6章 耐热钢 （2）持久强度 持久强度极限是试样在一定温度和规定的持续时间内引起断裂的最大应力值。 在高温疲劳时只有条件疲劳极限，即把在某一规定的循环次数（一般采用107~108次）下而不断裂时的最大应力作为疲劳极限。 （3）高温疲劳强度 金属材料学-第6章 耐热钢 （4）应力松弛 应力松弛现象是在具有恒定总变形的零件中，随时间延长而自行降低应力的现象。 金属材料学-第6章 耐热钢