不锈钢的耐热性能

耐热性是指高温下既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性,又有足够的强度即高温力学性能(热强性)。
1.热稳定性
为了使不锈钢在高温下具有稳定的耐氧化和耐气体介质腐蚀性能,必须使钢材表面不能形成疏松或易于破裂的氧化膜,如FeO、Fe 3 O 4、Fe 2 O 3。为了防止氧化膜的出现,最好在钢中加入Cr、Al和Si等合金元素,使钢材表面形成结构致密并与钢材表面牢固结合的氧化膜,如Cr 2 O 3、Al 2 O 3等合金氧化膜。这种合金氧化膜具有良好的保护作用,从而可延长钢材的使用寿命或提高使用温度。若铬的质量分数达到或超过12%,再加入铝和硅等合金元素就可发挥更大的抗氧化性能。在不锈钢中,若氧化膜主要以Cr 2 O 3的形式出现,其抗环境温度剧变的能力最为优越。
2.高温强度
耐热钢产品在高温使用过程中要考虑到的因素:一是高温强度,高温强度的指标有蠕变强度和持久强度以及高温短时强度。钢材在高温下受恒定应力作用时,由于应力与温度共同作用的结果,可在低于屈服强度的条件下发生缓慢的塑性变形,这就叫蠕变。蠕变的速率随温度的提高和应力的增大而增加。蠕变强度是指材料在某一限定温度下,达到某临界蠕变速率(或某限定时间达到临界应变量)的临界应力长期高温工作时可能产生脆化现象和高温疲劳的特性。若耐热钢产品的高温强度不能满足图样设计要求,在工作过程中会发生重大事故;二是耐热钢产品长期处在工作状态,疲劳在使用过程中是一个不可回避的问题,疲劳会引起疲劳裂纹。疲劳裂纹一般由表面层或者表面下某些缺陷萌生的,在交变应力作用下,裂纹逐渐扩大,直至剩余的断面承受不了最后一周交变应力的作用而发生突然断裂。在较低温度下,疲劳裂纹是穿晶的,而在高温下的疲劳裂纹是沿晶间发展而导致断裂。

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