1、1耐 热 钢 的 选 用一什么是耐热钢耐热钢是指在高于 450条件下工作，并具有足够的强度、抗氧化、耐腐蚀性能和长期的组织稳定性的钢种。耐热钢从性能上分为热强钢和抗氧化钢（不起皮钢） 。含 Ni 量很高的耐热钢称为高温合金。二耐热钢的分类与适用范围：见附表一【附表一】耐热钢的分类与适用范围钢 种 钢 号 使用温度 适 用 范 围4Cr9Si2 800 不起皮钢,用于小负荷的耐热件。马氏体1Cr13 700 不起皮钢，用于小负荷的耐热构件，常用于电热元件的引出棒。减震性良好。1Cr17 900 不起皮钢，900以下常用于无负荷的、不渗 C 的电热设备构件。铁素体铬钢1Cr25Ti3Cr25Si3
2、Ni1Cr28110011001150不起皮钢，抗硫腐蚀性好，常用于小负荷的加热设备构件。1Cr18Ni9Ti 900 在空气中有优良的抗腐蚀性，不耐盐酸、稀硫酸腐蚀和氯离子应力腐蚀，900用做负荷构件。1Cr14Ni14Mo2WNb 850 不起皮钢,热强钢，抗晶间腐蚀性能良好，用作负荷构件。1Cr23Ni13 1000 抗热疲劳性好，980下用做负荷构件1Cr23Ni18 1050 不起皮热强钢,中等负荷适用于 850，小负荷用于 9001050。3Cr18Ni25Si2 1100 不起皮钢,热强钢,对含硫气氛敏感，用作负荷构件。1Cr25Ni20Si21Cr25Ni201200 最常用的
3、不起皮钢和热强钢。较高的Si 含量可阻止深层氧化。铬镍钢 1Cr20Ni35 1200 不起皮钢和热强钢，有较高的综合性能，用作负荷构件。10001050铬镍氮4Cr22Ni4N3Cr24Ni7SiNRe3Cr30Ni11N 1100不起皮钢和热强钢，用作负荷构件。9009501000铬锰氮钢45Cr20Ni5Mn5WMoN3Cr18Mn12Si2N3Cr22Mn4Ni4Si2N2Cr20Mn9Ni2Si2N 1050常用的不起皮钢和热强钢,有较高的抗硫腐蚀性能和抗渗 C 性能，用于气氛保护热处理设备。9501050奥氏体铁锰铝6Mn18Al5Si2Ti6Mn28Al7TiRe6Mn28Al9
4、TiRe 1050不起皮钢和热强钢,用于中小负荷耐热构件。22三常用耐热钢的化学成分与机械性能：见附表二；附表三【附表二】常用耐热钢的主要化学成分钢 号 C Si Mn Cr Ni 其 它4Cr9Si2 0.350.50 2.03.0 0.7 8.010.0 0.6 1Cr13 0.080.15 0.6 0.8 12.014.0 0.6 1Cr17 0.12 0.8 0.8 16.018.0 1Cr25Ti 0.12 1.0 0.8 24.027.0 Ti 0.500.83Cr2Si3Ni 0.35 2.53.5 0.7 23.027.0 0.71.3 1Cr28 0.15 1.0 0.8 2
5、7.030.0 1Cr18Ni9Ti 0.12 1.0 2.0 17.019.0 8.011.0 Ti 0.500.81Cr14Ni14Mo2WNb 0.090.15 0.55 0.51.0 13.015.0 13.015.0Mo 1.7 2.0W1.251.65Nb0.7 1.21Cr23Ni13 0.20 0.10 2.0 22.025.0 12.015.0 1Cr23Ni18 0.20 0.10 2.0 22.025.0 17.020.0 3Cr18Ni25Si2 0.30.4 1.52.5 1.5 17.020.0 23.026.0 1Cr25Ni20Si2 0.20 1.52.5 1
6、.5 24.027.0 18.021.0 1Cr20Ni35 0.15 1.02.0 0.51.0 15.020.0 30.035.0 4Cr22Ni4N 0.350.45 1.22.0 1.0 21.024.0 3.55.0 N 0.230.303Cr24Ni7SiNRe 0.270.37 1.32.0 1.0 23.026.0 7.08.7 N 0.200.30Re0.200.303Cr30Ni11N 0.300.40 0.8 5 0.6 29.032.0 9.013.0 N 0.200.3045Cr20Ni5Mn5WMoN 0.400.50 1.22.0 4.55.5 19.021.5
7、4.55.5 W 0.71.1Mo 0.71.13Cr18Mn12Si2N 0.220.30 1.42.2 10.512.5 17.019.0 N 0.220.303Cr22Mn4Ni4Si2N 0.300.40 1.52.0 3.55.5 20.023.0 3.55.5 N 0.220.282Cr20Mn9Ni2Si2N 0.170.26 1.82.7 8.511.0 18.021.0 2.03.0 N 0.200.306Mn18Al5Si2N 0.60.7 1.82.5 18.020.0 Al 4.55.5Ti 0.150.356Mn28Al7TiRe 0.550.75 0.81.5 27
8、.530.0 Al 16.018.0Re0.1、Ti0.16Mn28Al9TiRe 0.550.75 0.81.5 27.530.0 Al 18.020.0Re0.1、Ti0.1四更高使用温度的钢种KanthalAPM:高温耐蚀合金：KF62 。高温耐蚀合金：KY101.最高使用温度：1300 1. 最高使用温度：1260 最高使用温度：13602 成分：Cr22Al462成分：Ni-Cr-Fe 基和金+Ti,Zr,Y 1300长期抗氧化；1360短期抗氧化3蠕变强度: 3应用特点; Fe-Ni-Cr-Al-Re 合金3310000h ;1300:0.4MPa 优良的高温氧化腐蚀抗力， 适用于
9、高温低氧分压环境和含 S,C 热腐4表面负荷： 优良的硫化，氯化，碳化抗力 蚀环境的受力构件。1200：22Kw/m 2 较高的高温强度与蠕变断裂强度用于耐高温氧化的钢管 【附表三】常用耐热钢的室温力学性能钢 号 抗拉强度 b/MPa屈服点 S/MPa伸长率 S（）断面收缩率（）冲击韧性 K/J 24Cr9Si2 900 600 19 50 -1 Cr13 600 420 20 60 901 Cr17 400 250 20 50 -1 Cr25Ti 450 300 20 45 -1 Cr18Ni9Ti 550 200 40 55 -1Cr14Ni14Mo2WNb 400 200 18 35 4
10、01Cr23Ni13 550 250 35 50 -1Cr23Ni18 550 250 35 50 -3Cr18Ni25Si2 650 350 25 40 -1Cr25Ni20Si2 600 300 25 50 -4Cr22Ni4N 1000 - 10 19 403Cr18Mn12Si2N 70 40 35 45 -2Cr20Mn9Ni2Si2N 65 40 35 45 -6Mn28Al9TiRe 45 - - - 4【附表四】常用耐热钢的抗氧化性能氧化增重（失重）速度/g （m 2h） 1 钢 号800 900 1000 1100 12001Cr13 （0.45） （2.0） （4.2） 1
11、Cr17 （0.2） （0.4） （2.0） 1Cr25Ti （0.85） 1Cr28 （0.12） （0.2） （1.15） 1Cr23Ni18 （0.28） （0.48） （1.65） 3Cr18Ni25Si2 0.126 0.835 1.1254 Cr25Ni20 0.092 0.336 0.9994 Cr22Ni4N 0.15 0.25 3Cr24Ni7SiNRe 0.151 0.692 0.9313Cr30Ni11N 0.132 0.451 1.08585045Cr20Ni5Mn5WmoN 0.018 0.125 1.860 443Cr18Mn12Si2N 0.181 0.238 2
12、.218 3Cr22Mn4Ni4Si2N 0.018 0.032 0.229 注：氧化增重是质量指标；（）为失重速度；五。 耐热钢的应用性能 耐热钢的高温腐蚀耐热钢在高温下使用，根据使用温度的高低，环境因素的不同，不同的钢种会受到不同性质、不同程度的腐蚀主要包括：1 高温氧化（狭义）耐热钢的狭义高温氧化是指耐热钢在高温下与氧气反应生成金属氧化物的过程。氧气可以是纯氧，或是含氧的干燥空气。这是最基本、最基础的耐热钢腐蚀现象。其氧化的程度以氧化增重量表示： gcm2 h1 。该数值愈小，耐热钢的抗氧化性能愈强。水蒸气加速高温氧化过程；外加载荷加速高温氧化过程。常用耐热钢的抗氧化性能比较见附表四。2
13、 高温碳化高温碳化是指耐热钢在高温下含 C 及其化合物的还原气氛中与其反应生成碳化物的过程。增重愈小，耐热钢的抗增碳性能力愈强。能力的大小取决于耐热钢表面产生的保护性氧化膜的致密性与稳定性。3 高温硫化高温硫化是指耐热钢在高温下的氧化性或还原性含硫介质中与其反应生成硫化物的过程。耐热钢在含硫介质中经受氧化、还原、和抵抗硫腐蚀三重作用。腐蚀能力以腐蚀速率 mmcm2h1 表示。4 高温氮化高温氮化是指耐热钢在高温下的氮气或含氮介质中与其反应生成氮化物的过程。耐热钢抵抗高温氮化腐蚀的能力大小取决于钢中元素与氮的亲和力。5 高温卤化耐热钢在卤族（氟、氯、溴、碘）元素介质中会产生强烈的腐蚀（点状腐蚀）
14、称为高温卤化。其中氯尤其严重，合金中的 Cr、Ni、Al 、Fe 与氯都有很强的亲和力，在低温潮湿环境下形成挥发性很强的化合物。因此，耐热钢在卤族元素介质中使用温度通常不超过 500。6混合气体氧化在多种元素或化合物的混合介质中，耐热钢会产生两种以上的氧化，如硫化氧化；硫化碳化等。这是实际应用中最通常的情况。7氢腐蚀在高温高压的氢气中，氢原子渗入耐热钢中与碳化物发生反应，产生甲烷气体致使钢表面发生气泡或开裂，并且表面脱碳。这种腐蚀称为氢腐蚀。耐热钢焊接时，焊缝中的氢气排不出来，也造成焊缝的腐蚀。以上所有的腐蚀现象都是从耐热钢表面的保护性氧化膜遭到破坏开始。钢中主要元素的作用及其含量的不同，致使
15、不同的耐热钢具有不同的抗腐蚀能力。55 耐热钢中主要元素对耐热钢性能的影响1C:碳的作用是双重的。碳是不可缺的稳定奥氏体的元素。碳含量的提高可增强钢的强度与硬度。但碳与铁、铬的亲和力很强，形成有害的碳化铁、碳化铬。降低碳的含量可提高钢的可焊性与冷变形能力。由于对耐热钢主要应用其抗高温氧化能力，故较低的含 C 量是有利的。一般的含 C 量应在0.10.2之间。2Cr:铬是耐热钢中抗高温腐蚀的起决定作用的主要元素。其原因之一是铬使铁基固溶体的电极电位提高；吸收铁的电子使其钝化。其原因之二是在钢的表面形成有利的氧化膜 Cr2O3;连续的致密的氧化膜可有效的阻止离子通过膜的扩散减缓氧化速度。合金中的
16、Cr 含量应达到 1520以上。高含铬不锈钢有较强的抗氢腐蚀能力。3Ni:镍是耐热钢中与铬形成奥氏体的重要合金化元素，使高铬钢的组织发生变化。提高钢的热强性与耐腐蚀性。其本身也是优良的耐腐蚀材料。4Al：铝在耐热钢的热处理中固溶强化作用大。由于与氧的亲和作用强，高温下形成保护性氧化膜 Al2O3，可有效的阻止离子通过膜的扩散减缓氧化速度。在渗氮钢中形成坚硬耐蚀的渗氮层。含量多在 35之间。过高的含量对钢的力学性能不利。为提高耐热钢的抗高温腐蚀能力，可在表面渗铝，但最多只能镕入7的铝。5Si:硅在高温氧化生成 SiO2,分布在保护性氧化膜与基体金属之间。组织氧进一步渗入，降低合金的氧化速度，提高
17、耐热钢的耐蚀性。适量的 Si 调整钢的机械性能，提高弹性极限，其含量不超过 2。过量的 Si 反而提高氧化增重，且影响钢的可焊性能与冷作性能。6. Ti: 钛在耐热钢中可提高抗氧化性与蠕变强度、持久强度。有明显的防止和减轻晶间腐蚀、应力腐蚀的作用。7Mo:钼在耐热钢中含量为 0.5时，能降低或抑制其它元素导致的回火脆性。在较高回火温度下，能提高钢的热强性和蠕变强度。含量为 23钼的耐热钢能抵抗有机酸及还原性介质的腐蚀。钼是贝氏体高强钢的重要元素之一。8Mn:由于锰氧化后生成 MnO 并与 Cr2O3 结合，使氧化速度增加，并降低氧化膜与基体金属的结合能力，使氧化膜易于脱落。降低了耐热钢的抗氧化
18、性能。它的主要作用是替代镍在低合金钢中作为奥氏体钢的奥氏体化元素。9N:耐热钢中含有 2氮，能稳定钢中的奥氏体。由于氮化物在晶界上析出，提高晶界高温强度，从而增加了钢的蠕变强度。 10Re:耐热钢中含有 0.2Re,可以提高钢的抗氧化性，提高高温强度和蠕变强度。可以较大幅度的提高耐蚀性。含钇的耐热钢高温下形成的 Y2O3 能与Cr2O3、 、Al 2O3 共同形成致密的氧化膜，提高耐热钢抗氢腐蚀能力.66 常用耐热钢的高温强度见附表五。【附表五】常用耐热钢的高温强度钢 号 持 久 强 度 蠕 变 强 度 b/10000 b/100000 b/1000 b/10000 b/100000温度MPa
19、温度 MPa450 330 270 260 450 270 180470 260 210 190 475 120500 230 190 160 500 160 110 702Cr1310001050 油淬720750回火530 160 100 75 550 70 50 40 b/10000h b/100000h b/1000h 1/10000h 1/100000h温度MPa温度MPa470 260 220 300 400 123500 220 190 270 450 1051Cr1310301050 油淬680700回火空冷530 190 160 230 500 95 57400 130 11
20、6500 110 95600 58 504Cr9Si2104030min 油淬，750油冷。镕铝坩埚专用。650 27 20 1/ 1/ 1/1000h 10000h 100000h温度MPa温度 MPa550 240290 190240 140200600 180220 130170 90130650 110140 60100 40701Cr18Ni9Ti棒材 11301160水冷，80010h 或70024h 时效。 700 70120 5070 3050 b/10000h b/100000h b/1000h温度 1/10000h 1/1000h温度度MPa MPa600 91 载荷 64
21、9 134 600 81 100700 49 载荷 704 84 700 34 45800 28 载荷 760 56 800 12.5 23900 21 载荷 816 28 900 3 111Cr23Ni1311001150 水冷11000 载荷 871 21 1000 2.5 5600 140150 100 600 9098 60650 180 190 90120 6080 700 3536 2435700 100 5060 35 800 13 671Cr23Ni18固溶处理800 4060 2135 1213 900 477钢 号 持 久 强 度 蠕 变 强 度 b/10000h b/10
22、0000h b/1000h 1/10000h 1/1000h1Cr25Ni20Si211001105水或空冷温度MPa温度 MPa800 18 8 800 13 20900 7 3 900 5 91000 15 05 1000 41100 1100 15最高使用温度：1200；连续使用温度：1150；连续使用温度：105011001200 1200 05温度/ MPa断裂时间 h（）30 490 44.340 261.8238.339.447.750 97.797.549.344.03Cr18Mn12Si2N1100115040Min,空冷较好的抗氧化性，抗硫腐蚀性，抗渗碳性，可长期在 950
23、下使用。适用于加热炉传送带，炉底板渗碳炉罐。90060 61.442.054.7 b/10000 b/1000温度铸 造方 法MPa普通 1011 172020Cr20Mn9Ni2Si2N11001150水冷。耐急冷急热性能高，适用于盐浴炉坩埚。900离心 16 26六 耐热钢的正确使用1 根据环境介质的不同，选择适用的耐热钢。2 使用中的注意事项1 尽量形成稳定致密的保护性氧化膜预氧化处理耐热钢表面具有稳定致密的保护性氧化膜是设备正常使用的必备条件。因此电加热设备在正式启用前，通电加热至足够高的温度，保温足够长的时间，以便形成理想的氧化膜。正常使用过程不能代替预氧化处理。预氧化处理应在空炉下
24、进行。预氧化温度应高于正常使用温度 50（不能超过该材料允许最高使用温度） ，保温时间 46 小时。如设备长时间停用，重新使用前也应作预氧化处理。2 设备使用温度不超过该材料允许最高使用温度，整体不过烧。3 设备加热均匀，局部不过热。使用棒状加热元件时，加热元件应与被加热设备保持足够距离。4 焊接部位必须按照正确的焊接工艺施焊。尽量避免与减少焊缝周围母材88的氢腐蚀及晶间腐蚀。5 为确保耐热钢的使用寿命及设备的正常使用，正确选材是保证，搞清气相环境是前提。气相环境的各种参数是直接决定和影响耐热钢氧化的根本因素。其中包括：气相的化学成分是单一的氧气还是含两种以上反应气体的混合气体。气相的总压力和
25、反应气体组分的分压以及压力的变化。气体流动状态及流速。流动气体是否含有易与耐热钢表面反应的粒状物。环境温度是恒定的还是交变的。外力作用是恒定的还是交变的。6 工件的正常加热过程中，在设备内放置同材质的试件，以试件的观察评定结果代替对耐热钢设备的评价。 耐热钢设备在加热过程中，尽量避免急冷急热。3 耐热钢的使用场合见附表六。【附表六】耐热钢的使用场合牌 号 类 型 用 途1Cr18Ni9Ti 通用性不锈钢。民用、建材、工业一般防腐耐热 8501Cr18Ni9 通用性不锈钢。民用、建材、工业一般防腐耐热 850冷做后性能提高。0Cr18Ni9 作为不锈耐热钢使用最广泛，食品用设备。化工、原子能工业
26、用。0Cr25Ni20 炉用材料，汽车排气净化装置用材料。00Cr19Ni10 用于抗晶间腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器、建材、耐热零件及热处理有困难的零件0Cr17Ni12Mo2 适用于在海水和其他介质中，主要作耐点蚀材料，照相、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD 杆、螺杆、螺母0Cr17Ni14Mo2 为 0Cr17Ni12Mo2 的超低碳钢，用于对抗晶间的腐蚀性有特别要求的产品。1Cr18Ni12Mo2Ti 用于抗硫酸、磷酸、甲酸、乙酸的设备，有良好的耐晶间腐蚀性。0Cr18Ni12Mo2Ti 同上0Cr18Ni10Ti 添加 Ti 提高耐晶间腐蚀，不推荐作装饰部件。0
27、Cr16Ni14 无磁不锈钢，作电子原件。0-1Cr20Ni14Si2 具有较高的高温强度及抗氧化性，对含硫气氛较敏感，在600800有析出相的脆化倾向，适用于制作承受应力的各种炉用构件。适用于高强度构件，火车客车车厢用材料1Cr17Ni7奥 氏 体9900Cr18Ni5MoSi2 奥氏体铁素体 耐应力腐蚀破裂性能良好，具有较高的强度，适用于含氯离子的环境，用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等工业，制造热交换器、冷凝器等。0Cr17(Ti) 铁素体 用于洗衣机内桶冲压件,装饰用1Cr17 铁素体 耐蚀性良好的通用钢种，建筑内装饰用，重油燃烧器部件，用于家庭用具，家用电器部件。0Cr13 作较高韧
28、性及受冲击负荷的零件，如气轮叶片，结构架，螺栓，螺帽等1Cr13 具有良好的耐蚀性，机械加工性，用作一般用途、刀刃机械零件、石油精炼装置、螺栓、螺母、泵杆、餐具等。2Cr13铁素体淬火状态下硬度高，耐蚀性良好，作气轮机叶片，餐具4常用典型耐热钢特性与用途见附表七。【附表七】常用典型耐热钢特性与用途SUS304 具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能、热压弯曲热加工性能。无热处理硬化、无磁性。广泛用于化学、食品、建材、农业、医疗器械、汽车、船舶、生活用具等。SUS304L SUS304 的变种，含 C 量降低，提高了焊接性能。最基本的奥氏体钢种，用途最广泛。综合性能好。SUS304Cu S
29、US304 的变种。拔丝及冷压成型性好。抗时效裂纹性能优良SUS304N SUS304 的变种，提高了钢的强度。SUS310 SUS304 的变种，提高了钢的强度。SUS310S SUS310 的变种，含 C 量降低，提高了焊接性能。是使用温度低于 1200的优选品种。广泛用于热处理炉等加热设备SUS316 耐蚀性和高温强度特别好，可在苛刻条件下使用。适用于海水、草酸环境。广泛用于化工、染料、化肥、造纸等设备SUS316L SUS316 的变种，添加 23Mo, 降低了含 C 量。突出的特点是高温蠕变强度高，抗晶间腐蚀、点腐蚀性能强。是避免晶间腐蚀应用场合的首选材料。SUS321 是含钛的稳定
30、化不锈钢，适用于高温下的焊接构件。1010七中外常用耐热钢钢号对照见附表八。【附表八】中 国GB日 本JIS美 国ASTM4Cr9Si21Cr13 SUS410 4100Cr13 SUS410S 410S1Cr13 Mo SUS410J11Cr16 Ni35 SUH330 3301Cr17 SUS430 4301Cr17Ni2 SUS431 4311Cr25Ti 4460Cr18Ni9 SUS304 3040Cr18Ni10Ti SUS321 3210Cr18Ni11Nb SUS347 3471Cr18Ni9Ti1Cr23Ni13 SUH309 3090Cr23Ni13 SUH309S 309
31、S1Cr23Ni182Cr25Ni20 SUS310 3100Cr25Ni20 SUS310S 310S1Cr25Ni20Si2 SUH314 3140Cr17Ni12Mo2 SUS316 31600Cr17Ni14Mo2 SUS316L0Cr17Ni12Mo2N SUS316N2Cr12MoVNbN SUS6002Cr12NiMoWV SUS616八部分耐热钢的使用温度： 热强使用温度：1Cr18Ni9Ti 850 6503Cr18Mn12Si2N 8509501Cr20Ni14Si2 95010502Cr20Ni14Si2 90010003Cr17Ni7SiNRe 110012001Cr16Ni35 100011001Cr17Ni35 110012000Cr25Ni20Si2 110012004Cr28Ni48W6 120013501111委托科技大学：查到的相关资料如下：Cr25Ni20 钢开始氧化温度：1200 （这个数据可能是错误的）Cr25Ni20 的最高使用温度 850，抗氧化温度限为 1100Cr25Ni20 的抗氧化性能（1050x500h）：0.101.50g/m2.h
