金属材料学课件：不锈钢的强化与脆化.ppt

6.4 不锈钢的强化与脆化不锈钢的强化与脆化一、铁素体不锈钢一、铁素体不锈钢Cr￪ ￪，耐蚀性，耐蚀性￪ ￪13~30%Cr；；Fe-Cr平衡相图及铬不锈钢的分类平衡相图及铬不锈钢的分类1．．F不锈钢的化学成分不锈钢的化学成分 C：：0.10%左右① ① Cr13Cr13型型如如 0Cr13、、0Cr13Al、、0Cr11Ti等等, ,常用作耐热钢；常用作耐热钢； ② ② Cr17Cr17型型( (或称为或称为Cr16-19Cr16-19型）型） 如如 1Cr17、、0Cr17Ti、、1Cr17Mo等等, ,可耐大气、淡可耐大气、淡水、稀硝酸介质腐蚀水、稀硝酸介质腐蚀 ③ ③ Cr28Cr28型（或称为型（或称为Cr25-30Cr25-30型）型） 如如 1Cr25Ti、、1Cr28、、00Cr30Mo2 等等, ,耐强腐蚀介耐强腐蚀介质的耐酸钢质的耐酸钢 铁素体不锈钢的钢种和类型铁素体不锈钢的钢种和类型（（※掌握、重点）掌握、重点） Fe-Cr-C平衡相图在平衡相图在0.1%C处的处的垂直截面（垂直截面（K1—Cr23C6，，K2—Cr7C3，，Kc—M3C）） 2 2．铁素体不锈钢的平衡组织．铁素体不锈钢的平衡组织 vF+Cr的的K。

Cr17型钢：钢中含有型钢：钢中含有Si等，等，Cr当量约为当量约为18%~19%高温下（高温下（950℃℃以上）为以上）为α+γ两两相组织，相组织，850℃℃~950℃℃之间钢具有之间钢具有α+γ+Cr23C6三相组织，室温下的平衡组织为三相组织，室温下的平衡组织为F+Cr23C6型碳化物型碳化物Cr28Cr28型钢：型钢：Cr当量当量升高到升高到25%25%以上，以上，1200℃1200℃以以下钢中无下钢中无α→γα→γ转变，一直保持转变，一直保持F+KF+KF F不锈钢的性能及用途：不锈钢的性能及用途：耐蚀性（硝酸、氨水等）和抗氧化性好，抗应耐蚀性（硝酸、氨水等）和抗氧化性好，抗应力腐蚀；用于生产硝酸等化工设备或储藏氯盐力腐蚀；用于生产硝酸等化工设备或储藏氯盐溶液或硝酸的容器；溶液或硝酸的容器；力学性能及工艺性能较差，多用于受力不大的力学性能及工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构和抗氧化钢使用耐酸结构和抗氧化钢使用多在退火软化态使用多在退火软化态使用F F不锈钢的主要缺点：不锈钢的主要缺点：韧性低、脆性大韧性低、脆性大脆性原因：脆性原因：粗晶脆性、粗晶脆性、σσ相脆性和相脆性和475℃475℃脆性脆性。

3、、F不锈钢的脆性不锈钢的脆性（（※掌握、重点）掌握、重点） F不锈钢不锈钢600℃以上开始粗化，以上开始粗化，A不锈钢为不锈钢为900℃1 1）粗晶脆性）粗晶脆性冷脆性大，冷脆性大，TK高，室温冲击韧性低高，室温冲击韧性低高铬铁素体不锈钢的粗大晶粒高铬铁素体不锈钢的粗大晶粒不能通过加热冷却过程不能通过加热冷却过程中的相变来细化中的相变来细化，，只能通过压力加工来碎化只能通过压力加工来碎化)(?)当压力加工（锻或轧）温度达到再结晶温度时，发生再结晶和晶当压力加工（锻或轧）温度达到再结晶温度时，发生再结晶和晶粒的正常长大；当温度超过粒的正常长大；当温度超过850℃℃~900℃℃以上，再结晶晶粒发生以上，再结晶晶粒发生显著粗化显著粗化n少量少量TiTi，形成，形成Ti(C,N)Ti(C,N)↓↓晶粒长大，晶粒长大，↑晶粒粗晶粒粗化温度，化温度，↑强度 解决办法：解决办法：n将终锻或终轧温度控制在将终锻或终轧温度控制在750℃750℃或更低的温度；或更低的温度；（（2 2））475℃475℃脆性脆性高铬钢中，高铬钢中，CrCr>15.5%15.5%，，400400~500℃500℃长时间加热或缓长时间加热或缓慢冷却时，在室温下变得很脆，尤以慢冷却时，在室温下变得很脆，尤以475℃475℃加热最加热最甚，故称为甚，故称为475℃475℃脆性。

脆性F F内固溶的内固溶的CrCr原子有序化，形成富原子有序化，形成富CrCr的的α′′相相( (bccbcc，，80%Cr+20%Fe80%Cr+20%Fe) )，，α′′相在相在{100}{100}晶面族上或位错处析出，晶面族上或位错处析出，并与母相保持共格关系，引起较大的晶格畸变和内应并与母相保持共格关系，引起较大的晶格畸变和内应力，使强度增加，韧性下降力，使强度增加，韧性下降产生原因：产生原因：对已产生对已产生475℃475℃脆性的钢，脆性的钢，700700~800℃800℃短时加热后快冷短时加热后快冷消除办法：消除办法：（（3 3））σσ相脆性相脆性成分偏析或其它稳定成分偏析或其它稳定αα相的相的Me的作用，的作用，17%Cr就有可能就有可能形成形成σσ相Fe-Cr平衡相图平衡相图45%Cr在在820℃℃开始形成开始形成σ相Cr含含量降低时，形成量降低时，形成σ相的温度降低相的温度降低Cr%<30%时，由于低温原子扩散困时，由于低温原子扩散困难，已很难形成难，已很难形成σ相相.σ相的形成条件：相的形成条件：w(Cr)>17%，，Cr含量含量↑↑，，以及以及Si、、Nb、、Ti、、Mo等，析出等，析出σ相的倾向增加相的倾向增加Mn能大量溶进能大量溶进σ相，使形成相，使形成σ相的极限相的极限Cr含量含量↓↓Ni 促使析出促使析出σ相的极限相的极限Cr含量含量↑，并，并↑ σ相的相的上限温度上限温度C、、N使形成使形成σ相的极限相的极限Cr含量含量↑Øσσ相具有高的硬度（相具有高的硬度（68HRC以上），以上），Ø形成时有相当大的体积效应，形成时有相当大的体积效应，Ø常沿晶界分布，很大脆性，并可促进晶间腐蚀。

常沿晶界分布，很大脆性，并可促进晶间腐蚀Øσσ相的形成速度缓慢相的形成速度缓慢, ,温度愈低，形成速度愈慢温度愈低，形成速度愈慢Ø已形成已形成σσ相的钢，重新加热到相的钢，重新加热到820℃820℃以上保温半以上保温半小时，可使小时，可使σσ相重新溶入相重新溶入δδ铁素体，随后快冷，铁素体，随后快冷，可消除可消除σσ相脆性Øσσ相存在于高铬相存在于高铬F不锈钢，不锈钢，A A、、A-FA-F不锈钢中不锈钢中（（4 4））钢中钢中C C、、N N、、O O等杂质及夹杂物产生脆性等杂质及夹杂物产生脆性真空感应熔炼真空感应熔炼电子束精练电子束精练氩氧混吹脱碳氩氧混吹脱碳↓↓↓↓高高CrCr钢中的间隙元素和杂质元素的含钢中的间隙元素和杂质元素的含量，量，↑↑↑↑F F不锈钢的塑韧性，不锈钢的塑韧性，↓↓韧脆转化温韧脆转化温度4、铁素体不锈钢的热处理 v平衡组织：平衡组织：F F＋铬的碳化物＋铬的碳化物 v碳化物析出时容易产生点腐蚀和晶间碳化物析出时容易产生点腐蚀和晶间腐蚀，为了获得成分均匀的铁素体组腐蚀，为了获得成分均匀的铁素体组织，减少碳化物析出，消除晶间腐蚀织，减少碳化物析出，消除晶间腐蚀倾向，以及消除倾向，以及消除σσ相析出和相析出和475℃475℃脆脆性，铁素体不锈钢在热轧后常采用淬性，铁素体不锈钢在热轧后常采用淬火或退火热处理工艺。

火或退火热处理工艺 Fe-Cr-C平衡相图在平衡相图在0.1%C处的处的垂直截面（垂直截面（K1—Cr23C6，，K2—Cr7C3，，Kc—M3C）） 二、奥氏体不锈钢二、奥氏体不锈钢耐蚀性高，塑性高、韧性和低温韧性好，无磁耐蚀性高，塑性高、韧性和低温韧性好，无磁性，易于加工成各种形状的钢材，具有良好的性，易于加工成各种形状的钢材，具有良好的焊接性能，应用最广泛的耐酸钢，约占不锈钢焊接性能，应用最广泛的耐酸钢，约占不锈钢总量的总量的2/32/3之多1 1、、A A不锈钢的成分特点不锈钢的成分特点（（※掌握、重点）掌握、重点） ≤≤18%Cr和和≥≥8%NiCr、、Ni配合获得配合获得A25~8%Ni，，1~18%Cr↑A形成形成，，>18%Cr↑F F18%Cr-8%Ni（简称（简称18-8型）的配合正处于组型）的配合正处于组织图上形成织图上形成A有利的位置有利的位置NiNi有助钝化，有助钝化，18%Cr+8%Ni时时，得到单相，得到单相A A18-818-8的成分设计成为的成分设计成为A A不锈钢的基本成分不锈钢的基本成分在在18-818-8的基础上再增加的基础上再增加CrCr、、NiNi含量，可进一步提含量，可进一步提高钢的钝化性能，增加高钢的钝化性能，增加A A的稳定性，提高钢的固溶的稳定性，提高钢的固溶强化，使钢的耐蚀性能、耐热性能更为优良。

强化，使钢的耐蚀性能、耐热性能更为优良2．．A不锈钢的平衡组织不锈钢的平衡组织 Fe-Cr-Ni-C相图在相图在8% Ni -18% Cr处的垂直截面处的垂直截面 18-818-8型奥氏体型奥氏体钢的平衡组钢的平衡组织为织为A A＋＋F F＋＋K K复相组织复相组织3 3、、A A不锈钢的热处理不锈钢的热处理（了解）（了解） 18-818-8型型A A不锈钢平衡态组织为不锈钢平衡态组织为A A＋＋F F＋＋K K复相组织复相组织为了获得均匀的单相奥氏体组织，需要进行淬火（固溶为了获得均匀的单相奥氏体组织，需要进行淬火（固溶处理）；处理）；固溶处理的加热温度必须高于碳化铬的溶解温固溶处理的加热温度必须高于碳化铬的溶解温度固溶处理温度：固溶处理温度：10501050~1150℃1150℃，常用，常用10501050~1100℃1100℃为了消除由于焊接、热加工和其它工艺操作过程中造成为了消除由于焊接、热加工和其它工艺操作过程中造成的应力和晶间腐蚀倾向，采用淬火再退火处理的应力和晶间腐蚀倾向，采用淬火再退火处理4、、Cr-Mn及及Cr-Ni-Mn奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 以以Mn代替全部代替全部Ni的的Cr-Mn不锈钢；不锈钢；以以Mn、、N共同作用代共同作用代Ni的的Cr-Mn-N不锈钢；不锈钢；在在18-8的基础上以的基础上以Mn、、N代替部分代替部分Ni的的Cr-Mn-Ni、、Cr-Mn-Ni-N不锈钢不锈钢奥氏体不锈钢有三种类型：奥氏体不锈钢有三种类型：(1)．．Cr-Mn A不锈钢不锈钢 固溶强化效应大，改善机械性能。

固溶强化效应大，改善机械性能Mn不能促进钢的钝化，不能促进钢的钝化，Mn稳定稳定A的能力只为的能力只为Ni的的1/2；；Mn易促使易促使Cr钢形成钢形成σ相，导致钢的脆性相，导致钢的脆性耐蚀性主要取决于耐蚀性主要取决于Cr量，量，Cr量又受到限制，未量又受到限制，未能广泛用于耐强腐蚀的部件能广泛用于耐强腐蚀的部件Cr-Mn不锈钢的耐蚀水平和相同不锈钢的耐蚀水平和相同Cr含量的其它含量的其它不锈钢相当不锈钢相当(2)．．Cr-Mn-N奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 N进一步稳定进一步稳定A，扩大，扩大A中极限含中极限含Cr量；量；提高室温及高温强度而不降低室温韧性，提高室温及高温强度而不降低室温韧性，对耐蚀性无影响；对耐蚀性无影响；0.3%~0.5%以下0Cr17Mn13Mo2N钢：钢：具有具有A-F双相组织，晶间腐蚀、应力腐蚀倾双相组织，晶间腐蚀、应力腐蚀倾向要比向要比A不锈钢小，力学性能、焊接性能也不锈钢小，力学性能、焊接性能也较好在醋酸中耐蚀性优于在醋酸中耐蚀性优于1Cr18Ni12MoTi，在磷酸，在磷酸中可代替中可代替1Cr18Ni9Ti（（3）．）．Cr-Mn-Ni奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 当钢含有当钢含有18%Cr、、4%Mn、、4%Ni、、0.25%(C+N)时，即可获得全时，即可获得全A组织。

组织1Cr18Mn8Ni5N：：耐蚀性、力学性能、焊接性能与耐蚀性、力学性能、焊接性能与18-8钢相当，可钢相当，可代替代替18-8钢用于硝酸及化肥工业设备钢用于硝酸及化肥工业设备Fe-Cr平衡相图平衡相图三、马氏体不锈钢三、马氏体不锈钢12~18%Cr又因又因γγ稳定化元素含量不多，稳定化元素含量不多，MsMs点点仍在室温以上，淬火冷却时能产生仍在室温以上，淬火冷却时能产生M M相变，故称为相变，故称为M M不锈钢和和F F不锈钢相比，其成分特点：不锈钢相比，其成分特点：除除CrCr的上限含量较低外，还含有的上限含量较低外，还含有一定量的一定量的C C和和NiNi等等γγ相稳定元素，相稳定元素，加热时有较多的加热时有较多的γγ或完全的或完全的γγ相相出现；出现；1、典型钢种、成分和应用、典型钢种、成分和应用（（※※掌握、重点）掌握、重点）M不锈钢具有高的强度和耐磨性，但耐蚀性、塑性和焊接性较不锈钢具有高的强度和耐磨性，但耐蚀性、塑性和焊接性较F不锈钢、不锈钢、A不锈钢差，但由于它有较好的力学性能和耐蚀性的结不锈钢差，但由于它有较好的力学性能和耐蚀性的结合，所以是机械工业中广泛使用的一类钢。

合，所以是机械工业中广泛使用的一类钢根据根据马马氏体不氏体不锈钢锈钢中中Cr和和C的含量，可以将的含量，可以将M不不锈钢锈钢分分为为:•1)、低碳及中碳的、低碳及中碳的13％％Cr钢钢 v 1Cr13、、2Cr13，，类似于普通调质钢类似于普通调质钢, ,可用于制造汽轮机叶片、可用于制造汽轮机叶片、抗弱腐蚀介质并承受冲击的零件，如螺栓、螺母等机械结构件抗弱腐蚀介质并承受冲击的零件，如螺栓、螺母等机械结构件v 3Cr13、、4Cr13，类似于工具钢，类似于工具钢,可用于制造耐磨的零件如阀可用于制造耐磨的零件如阀门零件、轴承、弹簧和医用手术刀等门零件、轴承、弹簧和医用手术刀等• 2)、低碳的、低碳的17％％Cr-2%Ni钢钢 v 1Cr17Ni2是是M不锈钢中耐蚀性最好、强度最高的钢可用于制不锈钢中耐蚀性最好、强度最高的钢可用于制造高强度耐蚀件造高强度耐蚀件 3)、高碳的、高碳的18％％Cr钢钢 v 9Cr18等，可用于制造轴承和手术工具等等，可用于制造轴承和手术工具等2 2、、M M不锈钢的热处理不锈钢的热处理（了解）（了解） 常用的热处理工艺：软化处理、球化退火、调质、淬火常用的热处理工艺：软化处理、球化退火、调质、淬火+ +低温回低温回火等。

火等 （（1 1）、软化处理：）、软化处理： 含含CrCr量较高，过冷量较高，过冷A A较稳定淬透性很高，空冷即可获较稳定淬透性很高，空冷即可获得得M M组织 钢经锻轧后，空冷即会产生钢经锻轧后，空冷即会产生M M转变，使锻件变硬，在锻转变，使锻件变硬，在锻件表面产生裂纹，同时也不易切削加工锻后应缓冷，件表面产生裂纹，同时也不易切削加工锻后应缓冷，并及时进行软化处理并及时进行软化处理 Cr13型型M钢能通过淬火产生钢能通过淬火产生M相变，可以获得优越的相变强化相变，可以获得优越的相变强化效果，所以这类钢可以进行多种热处理，以控制和调节这种相效果，所以这类钢可以进行多种热处理，以控制和调节这种相变，满足不同的性能要求变，满足不同的性能要求软化处理通常有两种方法：软化处理通常有两种方法：（（a)a)高温回火：高温回火：(b)(b)完全退火：完全退火：常将球化退火和软化退火合并进行（也称为重常将球化退火和软化退火合并进行（也称为重结晶退火）退火后为结晶退火）退火后为F F基体上分布基体上分布K K及晶界上及晶界上网状分布的网状分布的K K颗粒（（2 2）、调质处理）、调质处理1Cr131Cr13、、2Cr132Cr13类似于普通调质钢，一般用作不类似于普通调质钢，一般用作不锈钢结构件，常用调质处理，以获得高的综合锈钢结构件，常用调质处理，以获得高的综合力学性能。

力学性能3)(3)．淬火．淬火+ +低温回火低温回火3Cr133Cr13、、4Cr134Cr13钢类似于工具钢，最终热处理常采钢类似于工具钢，最终热处理常采用淬火用淬火+ +低温回火低温回火四、高强度不锈钢四、高强度不锈钢（了解）（了解）不锈钢要获得高强度，一般采用在不锈钢要获得高强度，一般采用在M基体上产生基体上产生沉淀强化的方法沉淀强化的方法加入加入Mo, Ti, Al等形成沉淀强化相如等形成沉淀强化相如Fe2Mo, Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al等Ø根据基体和热处理工艺，沉淀硬化不锈钢可分根据基体和热处理工艺，沉淀硬化不锈钢可分为两类：为两类： 1)1)马氏体沉淀硬化不锈钢马氏体沉淀硬化不锈钢 2)2)半奥氏体沉淀硬化不锈钢半奥氏体沉淀硬化不锈钢 7 7.1 .1 耐热钢和合金的工作条件及性能耐热钢和合金的工作条件及性能1 1 1 1、工作条件：、工作条件：、工作条件：、工作条件：高温下工作的动力机械高温下工作的动力机械一、工作条件及性能要求一、工作条件及性能要求 第七章第七章 耐热钢和耐热合金耐热钢和耐热合金在高温下工作，钢和合金将发生原子扩散过在高温下工作，钢和合金将发生原子扩散过程，并引起组织转变，这是与低温工作部件程，并引起组织转变，这是与低温工作部件的根本不同点。

的根本不同点1 1、蠕变及蠕变强度、蠕变及蠕变强度二、耐热钢的高温性能指标二、耐热钢的高温性能指标 n良好的高温强度及塑性；良好的高温强度及塑性；2 2、性能要求：、性能要求：n有足够的有足够的高温高温化学稳定性化学稳定性蠕变：钢和合金在温度和应力作用下将发生连蠕变：钢和合金在温度和应力作用下将发生连 续而缓慢的变形续而缓慢的变形 2 2、持久强度、持久强度 试样在一定温度和规定的持续时间内引起断裂的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，最大应力值， 如：如： =300MPa=300MPa，表示在，表示在700℃700℃时，持续时间时，持续时间为为100h100h的持久强度极限值为的持久强度极限值为300MPa300MPa3 3、高温疲劳强度、高温疲劳强度 把在某一规定的循环次数（一般采用把在某一规定的循环次数（一般采用107~108次）次）下而不断裂时的最大应力作为疲劳极限下而不断裂时的最大应力作为疲劳极限蠕变强度蠕变强度——在某温度下，在规定时间达到规在某温度下，在规定时间达到规定变形（如定变形（如0.1%）时所能承受的应力）时所能承受的应力,用用σC表示，表示，σC 0.1/1000700℃℃ 4 4、应力松弛、应力松弛 在具有恒定总变形的零件中，随时间延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。

长而自行降低应力的现象蒸汽管道螺栓蒸汽管道螺栓需要经常拧紧需要经常拧紧 原子易发生扩散，原子易发生扩散，使弹性变形变成了使弹性变形变成了塑性变形塑性变形, ,从而使从而使应力不断降低应力不断降低1 金属的抗氧化性金属的抗氧化性 铁氧化物类型有铁氧化物类型有FeO、、Fe2O3、、Fe3O4三种 FeO：结构疏松，冷却分解：结构疏松，冷却分解→应力，结合力弱，易剥落；应力，结合力弱，易剥落； Fe2O3、、Fe3O4：结构致密，和基体结合好结构致密，和基体结合好 570℃℃以下，氧化膜由以下，氧化膜由Fe2O3和和Fe3O4组成；组成； 570℃℃以上，氧化膜由以上，氧化膜由Fe2O3、、Fe3O4和和FeO氧化物组成，约氧化物组成，约1:10:100. 570℃℃以上铁的氧化过程大大地加速，遵守以上铁的氧化过程大大地加速，遵守抛物线规律抛物线规律形形成成规规律律三、高温化学稳定性三、高温化学稳定性 2 2、提高钢抗氧化性的途径、提高钢抗氧化性的途径 ↑FeO的形成温度的形成温度; ↑ FeO的形成温度的形成温度 , 又优先形成稳定氧化物又优先形成稳定氧化物 →Cr、、Al、、 Si。

途途径径例例子子 如：如：1.03％％Cr，，FeO形成温度为形成温度为600℃℃；； 1.14％％Si ，，FeO形成温度为形成温度为 750℃℃；； Cr、、Al量高时，钢的表面可生成致密的量高时，钢的表面可生成致密的Cr2O3或或Al2O3保护膜四、耐热钢的合金化四、耐热钢的合金化 Cr：：↑↑钢钢抗氧化性抗氧化性主要元素形成致密稳定的主要元素形成致密稳定的 Cr2O3T↑，，Cr↑如如600600~650℃650℃，需要，需要 5%Cr ；；800℃℃时，时，为为12%Cr↑↑固溶强化固溶强化Mo、、W：：↑↑低合金低合金热强性热强性重要元素固溶强化，重要元素固溶强化， 析出稳定相析出稳定相Al：：↑↑抗氧化性抗氧化性的有效元素的有效元素 在在1000℃℃时，时， 6%Al≈18%Cr水平↓↓冶金工冶金工 艺性，使钢变脆艺性，使钢变脆→ → 不能单独加入，作为不能单独加入，作为 辅助合金化元素辅助合金化元素Si：：↑↑抗氧化性抗氧化性的辅助元素效果比的辅助元素效果比Al还要有还要有 效，使钢脆性大，用效，使钢脆性大，用Si代替部分代替部分Cr。

↑G化，化， ↑ ↑K K聚集长大聚集长大2~3%Si 用于渗碳罐，抗渗性好用于渗碳罐，抗渗性好 Ni：：获得奥氏体组织获得奥氏体组织 Ti、、Nb、、V：：形成稳定形成稳定K K，，↑↑钢松弛稳定性，钢松弛稳定性， ↑ ↑热强性热强性 C：：较低温度时强化钢，较低温度时强化钢，↑↑G化，化，↑↑K聚集长聚集长 大大→ → 尽可能尽可能↓↓C耐热钢根据显微组织分为耐热钢根据显微组织分为F F型和型和A A型耐热钢两大类型耐热钢两大类7 7.2.2、铁素体型耐热钢、铁素体型耐热钢F F型型耐热钢包括耐热钢包括F-PF-P、、F F、、M M耐热钢，一般在耐热钢，一般在350350~650℃650℃工作一、一、F-PF-P耐热钢耐热钢üF-PF-P耐热钢耐热钢的特点：的特点：C C含量较低，含量较低，MeMe总量不超总量不超过过5%5%，使用状态的显微组织为，使用状态的显微组织为P+FP+F普遍普遍问题问题 组织不稳定，如片状组织不稳定，如片状P球化、球化、K长长大、大、G化，化，→ 强度强度↓，管子爆裂，管子爆裂合金合金化化 ≤0.2%C →↓球化、球化、K长大、长大、G化化 采用采用 Cr- Mo- V系系 Mo、、W 、、Cr → 固溶强化，固溶强化，↓K长大和长大和G化，化，Cr↑抗氧化性和耐蚀性；抗氧化性和耐蚀性；VTi直接作用直接作用间接作用间接作用形成稳定形成稳定MC型型K，，弥散强化，弥散强化，↑热强度热强度使更多使更多Mo、、W 、、Cr固溶，固溶，↑热强度热强度 典型钢号典型钢号12Cr1MoVG是用量较大的钢管是用量较大的钢管材料，材料，15CrMo、、12CrMoV 等等二、马氏体耐热钢二、马氏体耐热钢低低C C的的Cr13Cr13型型M不锈钢有高的抗氧化性和耐蚀性，不锈钢有高的抗氧化性和耐蚀性，但组织稳定性差，只能做但组织稳定性差，只能做450450℃℃以下的汽轮机叶以下的汽轮机叶片等。

片等Ø加入加入W W，，MoMo，，V V，，NbNb，，N N，，B B等综合合金化，发展等综合合金化，发展了了Cr12Cr12型型M耐热钢 Ø作作570℃570℃汽轮机叶片、转子可用于汽轮机叶片、转子可用于593℃593℃蒸汽蒸汽压压3087MPa3087MPa的超临界压力大功率火力发电机组的超临界压力大功率火力发电机组üCr13Cr13型型M热强钢中的热强钢中的K K大都是铬的大都是铬的K K，弥散强，弥散强化效果较差，且在高温和应力的长期作用下，化效果较差，且在高温和应力的长期作用下，铬的铬的K K稳定性较低稳定性较低ü加入加入MoMo、、W W、、V V、、NbNb、、TiTi、、B B等元素进行综合强化等元素进行综合强化ü使钢中的使钢中的CrCr2323C C6 6、、CrCr7 7C C3 3变为变为(Cr,Mo,W,Fe)(Cr,Mo,W,Fe)2323C C6 6，， 弥散强化弥散强化; ;ØMoMo、、W W：：溶入固溶体，固溶强化；溶入固溶体，固溶强化；Cr12型型M耐热钢的合金化：耐热钢的合金化：ØV V、、NbNb、、TiTi：：ü形成形成( (V,Nb,Ti)CV,Nb,Ti)C，比，比CrCr2323C C6 6型型K K更加稳定；更加稳定；üV V、、NbNb、、TiTi有利于有利于MoMo、、W W进入固溶体，进一步进入固溶体，进一步 提高热强性和使用温度；提高热强性和使用温度；ØB B：：ü强化晶界，降低晶界扩散，提高热强性。

强化晶界，降低晶界扩散，提高热强性2Cr12MoV2Cr12MoV和和2Cr12WMoV2Cr12WMoV钢：钢：主要强化相是主要强化相是M M2323C C6 6型型K K，固溶有，固溶有W W、、MoMo、、V V，提高，提高稳定性，高于稳定性，高于650℃650℃才开始显著长大才开始显著长大适合制造适合制造500500~580℃580℃工作温度的大型热力发电设工作温度的大型热力发电设备中大口径厚壁高压锅炉蒸汽管道、汽轮机转子备中大口径厚壁高压锅炉蒸汽管道、汽轮机转子和涡轮叶片等和涡轮叶片等7 7.4 .4 奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢Ø具有具有BCCBCC的的F F型耐热钢，在型耐热钢，在600-650℃600-650℃温度条件温度条件下的蠕变强度明显下降下的蠕变强度明显下降 Ø具有具有FCCFCC结构的结构的A A型耐热钢，在型耐热钢，在650℃650℃或更高温度或更高温度（（750℃)750℃)下有较高的高温强度下有较高的高温强度 铁的铁的γ晶型原子间结合力比晶型原子间结合力比α晶型大，且再结晶温晶型大，且再结晶温度高（度高（γ-Fe的的T再再＞＞800℃，，α-Fe的的T再再为为450~ 600℃）；）；γ-Fe中铁和其它元素原子扩散系数小。

中铁和其它元素原子扩散系数小Ø奥氏体型耐热钢可分为三类奥氏体型耐热钢可分为三类: : Cr18Ni9Cr18Ni9型奥氏体不锈钢型奥氏体不锈钢; ; 固溶强化型奥氏体耐热钢固溶强化型奥氏体耐热钢; ; 沉淀强化型奥氏体耐热钢沉淀强化型奥氏体耐热钢 一、一、Cr18Ni9型奥氏体不锈钢：型奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti抗氧化工作温度可达抗氧化工作温度可达700-900℃，，在在600℃600℃左右具有较高的持久强度，可作左右具有较高的持久强度，可作600℃600℃左左右工作的锅炉和汽轮机和锻件右工作的锅炉和汽轮机和锻件 二、固溶强化型奥氏体耐热钢二、固溶强化型奥氏体耐热钢1Crl4Ni9W2NbB、、1Cr18Ni14Mo2Nb：： Mo、、W、、Nb: :强化固溶体；强化固溶体；可制造在可制造在600600~700700℃下工作的蒸汽过热器和动力下工作的蒸汽过热器和动力装置的管路，装置的管路，680℃以下的燃气轮机叶片及其他以下的燃气轮机叶片及其他锻件三、三、碳化物沉淀强化型碳化物沉淀强化型奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢l沉淀强化相：沉淀强化相：MCMC型型K K，并含有，并含有W W、、MoMo等固溶强化等固溶强化元素。

元素4Cr13Ni13Co10Mo2W3Nb3：以：以NbC为沉淀强为沉淀强化相的钢化相的钢为了获得沉淀强化效果，一般采用为了获得沉淀强化效果，一般采用固溶淬火和固溶淬火和时效时效的热处理的热处理四、四、金属间化合物金属间化合物沉淀沉淀强化耐热钢强化耐热钢主要沉淀强化相主要沉淀强化相：时效过程中析出的：时效过程中析出的Ti、、Al的金的金属间化合物属间化合物γ’-Ni3(Ti,Al).典型钢种：典型钢种：GH132（（A-286）钢）钢n其主要成分其主要成分：： C<0.08%，，Cr：：13.5-16%，，Ni：：24-27%，，Mn：：1-2%，，Mo：：1-1.5%，，Ti：：1.75-2.30%，，Al<0.40% ØTi,Al,NiTi,Al,Ni：：γ’-Ni3(Ti,Al)，时效产生沉淀强化；，时效产生沉淀强化； 本章小结本章小结在高温条件下工作的零部件就其材料成分、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，性能要求及失效机理和一般常温下的零件相比，有很大的不同有很大的不同 钢的钢的高温强度和组织稳定性高温强度和组织稳定性是耐热钢设计与处是耐热钢设计与处理工艺的主要矛盾。

理工艺的主要矛盾不同合金的耐热钢有其适宜的使用温度范围不同合金的耐热钢有其适宜的使用温度范围。