4、耐热钢的基本性能
4.1主要合金元素在耐热钢中的作用
耐热钢中常见的合金元素有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、铌(Nb)、硼(B)、钴(Co)、锰(Mn)、碳(C)、氮(N)、稀土(Re)、铜(Cu)、铁(Fe)等 。磷和硫一般为有害的杂质元素 。铬、铝、硅和稀土元素能提高耐热钢的抗氧化性能 。铬、钼、钨、钒、钛、铌、钴、硼、稀土等能提高或改善耐热钢的热强性 。铁为耐热钢的基本元素 。镍和锰的作用主要是获得奥氏体组织 。下面分别介绍一下主要合金元素在耐热钢中的作用 。
4.1.1铬铬是耐热钢中抗高温氧化和抗高温腐蚀的主要元素,并能提高耐热钢的热强性 。耐热钢的抗高温腐蚀性能与其含铬量有一定的关系 。因此常用的耐热钢的铬含量应不低于12% 。
4.1.2 镍镍是耐热钢中的重要合金元素之一 。为了使钢在室温下获得纯奥氏体组织,其中镍含量不低于25% 。但当钢中含有其他合金元素时,为获得纯奥氏体组织,镍含量可适当减少 。例如,当钢中含碳量0.1%含碳量为18%时,为了获得钢的纯奥氏体组织,含镍量为8%即可,这就是典型的18-8型奥氏体耐热不锈钢 。当钢中含有其他铁苏体形成元素时,为获得纯奥氏体组织,含镍量就要增加,如不增加镍含量,或降低镍含量,就会出现双向组织,或出现不稳定的奥氏体组织,冷加工时可能产生相变(奥氏体组织转变为马氏体组织) 。
4.1.3钼钼为难熔金属,熔点高(2625℃) 。对提高耐热钢的热强性有较好的作用 。
4.1.4钨钨为难熔金属,熔点高(3380℃) 。家钨可提高固溶体的热强性 。
4.1.5钒钒为难溶金属,熔点高(1910℃)钒是提高铁素体型耐热钢的热强性的有效元素,钒也在奥氏体型耐热钢中获得应用,但凡含量一般在0.3%~0.5%之间 。
4.1.6硅硅是耐热钢中抗高温腐蚀的有益元素,同时,在钢中加入硅也能改善它在室温条件下工作的性能 。耐热钢中的硅含量一般不超过2% 。
4.1.7铝铝是耐热钢中抗氧化的重要合金元素,,耐热钢中的铝含量一般不超过6% 。
4.1.8钛钛是强碳化物形成元素之一,钼的是防止间接腐蚀 。
4.1.9铌铌也是强碳化物形成元素,铌的碳化物在高温下十分稳定,只比钛的碳化物略为逊色 。由于铌具有良好的热强性,因此铌在体合金耐热钢和高合金耐热钢中获得了广泛的应用 。高合金耐热钢中的铌含量一般为1%~2% 。
4.1.10 硼硼与氮和氧都有很强的亲和力,钢中微量硼(0.001%)就可以成培地提高其淬透性 。在珠光体耐热钢中,微量硼可以提高钢的高温强度;在奥氏体耐热钢中加入0.025%硼可以提高其抗蠕变性能,但彭含量较高时,其作用相反 。加入硼强化晶界对增强耐热钢的持久强度十分重要 。硼原子主要分布在晶界上,因此硼对强化晶界起着重要的作用 。
4.1.11钴钴在奥氏体型耐热钢中的作用与镍的作用类似,在铬镍奥氏体型耐热钢中加钴对提高该钢的耐高温腐蚀性能是有利的 。钴是一种稀有而昂贵的金属,应当节约使用 。
4.1.12锰锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,它使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于镍,以锰代镍的耐热钢,有广泛的用途 。锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高,但对持久强度和蠕变强度则没有什么显著的作用 。
4.1.13 碳碳是钢中不可缺少的元素 。碳在钢中的强化作用与它形成的碳化物的成分和结构有着密切的关系,其强化作用也与温度有关 。随着温度的升高,由于碳化物的聚集,强化作用有所下降 。钢中碳含量增加,会降低钢的塑性和可焊性 。因此除强度要求较高的钢中外,一般奥氏体型耐热钢中的碳含量都控制在较低的范围内 。
4.1.14氮氮作为合金化元素在奥氏体型耐热钢中的作用与碳有些类似 。在铬镍奥氏体型耐热钢中含氮可提高钢的热强性,几乎对脆性无影响 。其原因可能是由于析出弥散的氮化物所致 。
4.1.15 稀土元素稀土元素对提高耐热钢的抗氧化性能有较明显的作用 。稀土元素的氧化物可以增加基体金属与氧化膜之间的附着力,因为稀土氧化物对基体金属有“钉扎”作用 。稀土元素对钢的晶粒度细化有一定的作用 。稀土元素与氧、硫、磷、氮、氢等的亲和力都很强 。是很好的脱氧、去硫和清除其他有害杂质的气体添加剂 。稀土元素能提高耐热钢的抗蠕变性能 。
cr28ni48w5si2化学成分Cr28Ni48W5Si2抗变形,寿命达3年以上消失模空壳铸
按照本实施例的配料和方法铸造的奥氏体耐热铸钢排气歧管,其力学性能指标分别为: 。[0028]实施例2本发明的奥氏体耐热铸钢排气歧管,可以由下列质量百分比的化学成分构成:c0.2-0.6%,Si(2%,Mn(0.2%,Cr28-32%,Ni18-22%,Mo(0.5%,Nb0.8-1.6%,P0.04%,S0.04%,余为Fe,其铸造方法与实施例1相同,通过实验,按照本实施例的配料 。[0027]通过实验 。
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