很明顯，耐熱鋼最突出的特點(diǎn)就是耐高溫，能在高溫工作環(huán)境中保持正常的工件形態(tài)以及工作性能要求。那么，耐熱鋼除了耐高溫之外，還具有哪些基本的物理性能呢，現(xiàn)在我們就來(lái)一一列舉。

        耐熱鋼物理性能之耐高溫腐蝕性能

        耐熱鋼經(jīng)常處于高溫復(fù)雜的腐蝕性環(huán)境中工作。耐高溫腐蝕是耐熱鋼的一項(xiàng)很重要的性能要求。高溫腐蝕是材料在高溫下與各類(lèi)氣體環(huán)境發(fā)生的反應(yīng)。主要的高溫氣體腐蝕形式有：高溫氧化、硫化、氮化、碳化等形態(tài)。另外還有高溫熔鹽服飾、高溫液態(tài)金屬腐蝕等。
 

        耐熱鋼物理性能之抗高溫氧化

        金屬和氧的親和力大時(shí)，且氧在晶鉻內(nèi)溶解度達(dá)到飽和時(shí)，就在金屬表面上形成氮化物。一旦形成了氧化膜，氧化過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行將取決于兩個(gè)因素：（a）界面反應(yīng)速度，包括金屬/氧化物界面及氧化物/氣體兩個(gè)界面上的反應(yīng)速度；（b）參加反應(yīng)的物質(zhì)通過(guò)氧化膜的擴(kuò)散速度。在一般情況下，當(dāng)金屬的表面與氧起始反應(yīng)生產(chǎn)極薄的氧化膜時(shí)，界面反應(yīng)起主導(dǎo)作用，即界面反應(yīng)是氧化膜生成的控制因素。但隨著氧化膜的生長(zhǎng)增后，擴(kuò)散過(guò)程將逐漸起著越來(lái)越重要的作用，成為繼續(xù)氧化的控制因素。金屬表面形成的氧化膜一般是固態(tài)，但是根據(jù)氧化膜的性質(zhì)不同，在較高溫度下，有些金屬的氧化物是液態(tài)，有的還是氣態(tài)的。

        在耐熱鋼中加入鉻、鋁、硅和稀土元素等，與氧形成一層完整致密具有保護(hù)性的氧化膜。在金屬表面施加涂層也是提高抗高溫氧化能力的重要方法。如在耐熱鋼表面滲鋁、滲硅或鉻鋁、鉻硅共滲都有顯著的抗氧化效果。

        耐熱鋼物理性能之抗高溫硫化

        高溫硫化是一種比純氧化更嚴(yán)重的高溫腐蝕形態(tài)，因?yàn)榱蚧锬け妊趸さ娜毕轁舛却?，更容易開(kāi)裂和剝落，特別是硫化物的熔點(diǎn)低，蒸汽壓高，多數(shù)硫化物共晶點(diǎn)低。硫化時(shí)，硫的存在形式對(duì)高溫硫化速度有影響。氣相的硫可能是以硫蒸汽、二氧化硫、三氧化硫、硫化氫和有機(jī)硫化物等形態(tài)存在。當(dāng)硫和氧同時(shí)存在時(shí)，在金屬表面上常形成氧化物和硫化物的混合銹層產(chǎn)物，這種銹層比在H2S或有機(jī)硫以及硫蒸汽中產(chǎn)生的硫化物的保護(hù)性好。

        由于硫化與氧化相似，因此，氧化的基本理論和紡織氧化的基本措施都適用于硫化。在鋼中加入鉻、鋁、硅等合金元素都可以在一定程度上防止或減緩高溫硫化。

        耐熱鋼物理性能之抗高溫氮化

        氮化與氧化和硫化不同，其產(chǎn)生的失效形式也有所不同。氮化時(shí)其最終產(chǎn)物可以全是氮化物層，但該層耐水溶液腐蝕性能很差，或者由于氮擴(kuò)散到金屬中去而降低金屬的塑性，當(dāng)在金屬表面不能形成一層連續(xù)的氮化物層時(shí)，該層很翠。因此，對(duì)基本幾乎無(wú)任何的保護(hù)作用。所以，在金屬表面一旦形成氮化，將顯著地降低金屬材料的綜合性能。

        鐵、鉻、鋁、鈦等元素很容易形成氮化物；鎳、銅等元素即使在高溫下也不形成穩(wěn)定的氮化物。因此，鎳、銅等元素對(duì)抑制氮化是有作用的。在混合氣氛中（如含有硫的氣氛），由于鎳易被硫化，因此，鎳也是不能抑制氮化的。但在實(shí)際工程中，高鎳鉻的材料仍是抗高溫氮化的最佳材料。材料的預(yù)氧化對(duì)提高其抗氧化性能有一定作用，對(duì)不銹耐熱鋼，效果尤為明顯。

        耐熱鋼物理性能之抗高溫碳化

        高溫碳化是材料暴露于高溫下含碳的氣體或液態(tài)環(huán)境中由于氣體與材料表面發(fā)生高溫反應(yīng)，吸附在其表面上那一部分碳原子產(chǎn)生的表面增碳現(xiàn)象。金屬表面吸收大量的談，碳連續(xù)不斷地滲入金屬內(nèi)部，當(dāng)超過(guò)了碳在金屬中的溶解度，高溫下降形成許多不穩(wěn)定的碳化物、析出石墨等，這就大大地降低了材料的耐腐蝕性能和綜合力學(xué)性能。特別是不銹鋼和耐熱鋼，由于碳化，在鋼中出現(xiàn)大量的碳化鉻，從而造成鋼的貧鉻，使耐腐蝕性能及抗高溫氧化性能顯著降低。碳化是一種危害很大的高溫腐蝕形態(tài)，但它不像高溫氧化和硫化那樣普遍。

        使用高合金的耐熱鋼是解決高溫碳化的重要途徑。在工程中常用25Cr-20Ni鋼和25Cr-35Ni鋼來(lái)制造高溫裂解爐的爐管，效果很好。硅是提高鋼抗高溫碳化的有利元素之一，但它在鋼中的含量不宜超過(guò)2%。碳化物穩(wěn)定元素鈮、鈦、鎢等對(duì)提高抗高溫碳化性能是有利的。改變氣氛的成分能改變碳化條件，改善高溫碳化的環(huán)境。

        耐熱鋼物理性能之抗氫腐蝕

        氫腐蝕是高溫腐蝕形態(tài)之一。一般發(fā)生在露點(diǎn)以上的高溫高壓氫環(huán)境中，如合成氨的生產(chǎn)和石化工業(yè)中的加氫裝置等都是在高溫高壓氫環(huán)境中進(jìn)行的。

        氫腐蝕是指高溫下鋼中首先發(fā)生脫碳現(xiàn)象，即鋼中的碳化物分解，在鋼的表面上形成脫碳層，從而嚴(yán)重地降低鋼的力學(xué)性能。鋼中碳化物分解形成的碳原子在高溫高壓的氫環(huán)境中與氫反應(yīng)生成甲烷氣體。氫腐蝕是一種不可逆的氫損傷形態(tài)。

        鋼中碳含量與氫腐蝕有直接關(guān)系。鋼中碳含量增加，是鋼的抗氫腐蝕性能變壞。在氫腐蝕條件下，選擇含碳兩地的鋼是有益的。在鋼中加入能形成穩(wěn)定性高的碳化物的合金元素，如鉻、鉬、鎢、鈦、鈮等是提高鋼的抗氫腐蝕的主要措施。

        耐熱鋼物理性能之抗熱腐蝕

        熱腐蝕是金屬材料在高溫含硫的燃?xì)夤ぷ鳁l件下與沉積在其表面上的鹽發(fā)生的反應(yīng)引起的高溫腐蝕形態(tài)。最典型的實(shí)例是在含氯化納的大氣與含硫的油料燃燒時(shí)沉積在其表面上的硫酸鈉引起高溫腐蝕。

        環(huán)境中的硫與氯化鈉是導(dǎo)致產(chǎn)生熱腐蝕的主要環(huán)境因素。硫主要來(lái)自燃料，而氯化納主要來(lái)自大氣，當(dāng)一旦形成硫酸鹽類(lèi)時(shí)，會(huì)加速材料的熱腐蝕過(guò)程。燃料中的硫含量及燃燒用的空氣中的氯化納含量是影響熱腐蝕的主要環(huán)境因素。因此，提高燃料的質(zhì)量，減少燃料中雜志含量是減緩熱腐蝕的重要措施。提高合金元素氧化物的穩(wěn)定性是抗熱腐蝕的主要因素。材料中含有鎢、鉬、釩等合金元素易于形成酸性熔融熱腐蝕，特別是番，它對(duì)熱腐蝕的影響較大。但材料中含有鉻、鋁等合金元素對(duì)材料的抗熱腐蝕極為有利。一方面他們能與氧形成保護(hù)性良好的氧化膜，也可能形成尖晶石型復(fù)合氧化膜，這對(duì)提高材料的抗熱腐蝕性能有很大好處。在材料中加入稀土元素等微量元素也能提高材料的抗熱腐蝕能力。在材料表面涂覆高溫涂層是提高材料抗熱腐蝕的重要措施。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面上涂高溫涂層，能顯著地提高葉片抗熱腐蝕能力。本文由模具鋼專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商—昆山市龍拓金屬制品有限公司（www.suzpack.cn）07月17日訊。   

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