耐热钢的选用

耐热钢的强化措施
耐热钢通常是用于高温工作环境的特殊合金钢，其强化措施主要包括以下几个方面：
一、合金成分设计：耐热钢的基本成分中通常包含高比例的耐热合金元素，如铬、镍、钼、钨等。

这些元素能够提高钢的耐高温性能，抵抗氧化和腐蚀。

二、固溶处理：通过固溶处理，将合金元素溶解在基体中，形成均匀的溶液。

这有助于提高耐热钢的强度和硬度，同时改善其高温性能。

三、时效处理：时效处理可以通过控制温度和时间来进一步调整合金元素的分布，达到更好的强化效果。

时效处理通常在固溶处理后进行。

四、晶粒控制：通过控制热处理过程中的冷却速率，可以影响晶粒的尺寸。

较小的晶粒通常意味着更好的机械性能和高温稳定性。

五、表面处理：在耐热钢的表面进行热喷涂、热浸镀、涂层等处理，可以提高其抗氧化和抗腐蚀性能。

六、强化相的形成：通过合金元素的添加和热处理，有时可以在耐热钢中形成强化相，如碳化物、硫化物等，以提高硬度和强度。

七、降低碳含量：通常，耐热钢中的碳含量相对较低，以防止在高温下形成易脆的碳化物，从而提高耐热性。

这些强化措施的选择和实施通常取决于具体的合金成分、应用场景和所需的性能要求。

在实际应用中，制造商会根据具体的产品需求
采用合适的强化方法。

什么是耐热钢？耐热钢是什么意思？在高温条件下，具有抗氧化性和主够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢（heat-resistingsteels）。

耐热钢主要用于在高温下长期使用的零件。

在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。

它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。

抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。

热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。

耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。

这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。

中国自1952年开始生产耐热钢。

以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。

耐热钢和不锈耐酸钢在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。

耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。

抗氧化钢又简称不起皮钢。

热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。

抗氧化钢（不起皮钢）一般钢铁在较高温度下（650℃以上）,表面容易氧化，主要是由于在高温下生成松脆多孔的FeO，由于基本结合能力薄弱而易剥落。

氧原子容易通过FeO进行扩散，使钢的内部能继续进行氧化，最终导致零件破坏。

抗氧化钢中加入合金元素铬、硅、铝等，他们与氧亲和力大，故优先被氧化，形成一层致密的、高熔点的并牢固覆盖于钢表面的氧化膜（Cr2O3、SiO2、Al2O3），可将金属与外界高温氧化性气体隔绝，从而避免进一步氧化。

实际应用的抗氧化钢，大多数是在铬钢、铬镍钢、铬锰氮钢基础上添加硅、铝制成的。

和不锈钢一样，含碳量增多，会降低钢的抗氧化性。

故一般抗氧化钢为底碳钢。

热强钢金属在高温下的强度有两个特点：一是温度升高，金属原子间结合力减弱、强度下降；二是在再结晶温度上即使金属受的应力不超过该温度下的弹性极限，它也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的增长而增大，最后导致金属破坏。

不锈钢和耐热钢_牌号及化学成分
不锈钢是一种合金钢，添加了铬等元素，能够在大气或化学介质中形成致密的氧化膜，具有耐腐蚀性，并能够抗氧化、耐磨、耐高温等特性。

常见的不锈钢牌号和化学成分如下：
1. 304不锈钢（UNS S30400）：含18-20%铬，8-10.5%镍，少
量的碳、锰和氮。

2. 316不锈钢（UNS S31600）：含16-18%铬，10-14%镍，2-3%钼，少量的碳、锰和氮。

3. 430不锈钢（UNS S43000）：含16-18%铬，少量的碳和铁。

4. 201不锈钢（UNS S20100）：含16-18%铬，3.5-
5.5%镍，
少量的碳和锰。

耐热钢是一种能够在高温环境中保持良好力学性能和抗氧化性能的钢材。

常见的耐热钢牌号和化学成分如下：
1. 310耐热钢（UNS S31000）：含25-28%铬，19-22%镍，少
量的碳、锰和硅。

2. 304H耐热钢（UNS S30409）：含18-20%铬，8-10.5%镍，
少量的碳、锰和氮。

3. 321耐热钢（UNS S32100）：含17-19%铬，9-12%镍，少
量的碳和钛。

4. 601耐热钢（UNS N06601）：含22-25%铬，61-63%镍，少量的铝、铁和硅。

以上仅为常见的不锈钢和耐热钢牌号和化学成分，具体的成分比例还可以根据不同的标准和应用需求进行调整。

马氏体耐热钢特点及应用摘要马氏体耐热钢是一种具有热强性耐热钢，其中C和Cr含量较高，通常含铬量为10%~13%，可以通过弥散强化机理加入第二相获得蠕变强度高的马氏体耐热钢。

少量的镍、钼、钒等合金元素来进行合金化处理，铬、硅主要提高钢的抗氧化性，而铬、镍、钼、钨、钒、锰等则用以提高钢的高温强度。

因此，马氏体耐热钢具有高的蠕变强度、耐蚀性和热强性，一般用于汽轮机叶片和内燃机排气阀制造中。

本文简要通过合金元素作用、高温抗蠕变性能、热强性几方面阐述了马氏体耐热钢的性能，在此基础上介绍了马氏体耐热钢的应用现状。

关键字：马氏体耐热钢；抗蠕变性：弥散强化；合金元素；汽轮机叶片Martensitic steel features and applicationAbstractMartensitic steel is a kind of strength of heat resistant steel，Where C and Cr content is high, usually chromium content of 10% to 13%，Dispersion strengthening mechanism can be obtained by adding the second phase of high creep strength of martensitic steel，A small amount of nickel, molybdenum, vanadium and other alloying elements to carry out alloying，Chromium, silicon mainly to improve the oxidation resistance of steel，However, chromium, nickel, molybdenum, tungsten, vanadium, manganese is to increase high temperature strength of steel. Therefore, the martensitic steel has high creep strength, corrosion resistance and thermal strength, Generally used for turbine blade and the internal combustion engine exhaust valve manufacturing.In this paper, through the role of alloying elements, high temperature creep resistance, heat strong resistance on aspects of the martensitic steel performance, On this basis, describes the application status of martensitic steel.Key words：Martensitic steel; Creep resistance; dispersion strengthening; alloying element; turbine blade马氏体耐热钢的合金特点及应用近几十年来,由于燃气轮机、航空航天技术以及其他高温高压技术的发展，对有关机械零部件的要求越来越高。

不锈钢和耐热钢牌号及化学成分1 范围本标准规定了不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分（见表1~表5），并以资料性附录的形式列入了部分牌号的物理参数、国外标准牌号或近似牌号对照表、不锈钢和耐热钢牌号适用标准等。

本标准规定的牌号及其化学成分适用于制、修订不锈钢和耐热钢(包括钢锭和半成品)产品标准时采用。

2 术语及定义下列术语和定义适用于本标准。

2.1不锈钢 stainless steel以不锈、耐蚀性为主要特性，且铬含量至少为10.5%，碳含量最大不超过1.2%的钢。

2.1.1奥氏体型不锈钢 austenitic grade stainless steel基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织（γ相）为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化（并可能导致一定的磁性）的不锈钢。

2.1.2奥氏体-铁素体（双相）型不锈钢 austenitic-ferritic(duplex) grade stainless steel 基体兼有奥氏体和铁素体两相组织（其中较少相的含量一般大于15%）,有磁性，可通过冷加工使其强化的不锈钢。

2.1.3铁素体型不锈钢 ferritic grade stainless steel基体以体心立方晶体结构的铁素体组织（α相）为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工可使其轻微强化的不锈钢。

2.1.4马氏体型不锈钢 martensitic grade stainless steel基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。

2.1.5沉淀硬化型不锈钢 precipitation hardening grade stainless steel基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。

2.2耐热钢 heat-resisting steel在高温下具有良好的化学稳定性或较高强度的钢。

3 确定化学成分极限值的一般准则3.1 碳在碳含量大于或等于0.04%时，推荐取两位小数；在碳含量不大于0.030%时，推荐取3位小数。

焊工题库一、单选题：1、下列焊接缺陷中（ D ）不是内部缺陷。

A、裂纹B、未焊透C、未熔合D、咬边2、手弧焊时，产生气孔的一个原因是（ A ）。

A、电弧过长B、焊接速度过慢C、坡口间隙过大D、坡口间隙过小3、产生气孔的原因不包括（ D ）。

A、电流过小B、电流过大C、钢中含碳量多D、坡口钝边过大4、手弧焊时，产生夹渣的原因是（ B ）。

A、电流过大B、电流过小C、焊接速度过慢D、焊接速度过快5、产生夹渣的原因不包括（ C ）。

A、坡口角度过小B、焊接速度过快C、坡口间隙过小D、坡口间隙过大6、手弧焊时，产生未焊透的原因是（ A ）。

A、焊接电流过小B、电弧电压过低C、焊接速度过慢D、焊接速度过快7、（ B ）不是热裂纹。

A、结晶裂纹B、延迟裂纹C、液化裂纹D、弧坑裂纹8、（ B ）是热裂纹。

A、焊道下裂纹B、弧坑裂纹C、焊趾裂纹D、延迟裂纹9、钢中含碳量增多不会引起（ D ）。

A、冷裂纹B、热裂纹C、气孔D、夹渣10、电弧光中对人体有害的光线不包含（ A ）。

A、 X射线B、红外线C、紫外线D、可见光11、强烈的可见光对焊工眼睛的危害是（ C ）。

A、电光性眼炎B、白内障C、眼睛疼痛D、近视12、若患电光性眼炎，不应采取（ D ）的方法自行治疗。

A、冷水冷敷B、人奶冷敷C、牛奶冷敷D、眼部按摩13、为了防止火灾，施焊处离可燃物品的距离应至少为（ D ），并有防火材料遮挡。

A、1米B、2米C、3米D、4米14、对焊工没有毒害的气体是（ C ）。

A、臭氧B、一氧化碳C、二氧化碳D、氮氧化物。

15、有害气体对焊工危害最大的焊条药皮类型是（ A ）。

A、低氢型B、氧化钛型C、氧化钛钙型D、纤维素型16、防止烟尘和有毒所体危害焊工的通风措施不应采取（ C ）。

A、通压缩空气B、电扇C、通氧气D、吸尘排烟装置17、锅炉压力容器是生产和生活中广泛使用的（ D ）的承压设备。

A、提供动力B、换热和贮运C、固定式D、有爆炸危险18、锅炉压力容器的受压元件发生爆炸事故的重要原因是由于承受（ B ）。

母材与焊材选用对照表
母材与焊材选用对照表是一个重要的参考资料，用于选择适合的焊接材料以进行有效的焊接。

以下是一个常见的母材与焊材选用对照表：
一、碳钢和低合金钢
母材：碳钢和低合金钢
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E4303（J422）、E4316（J426）、E4315（J427）等
二、不锈钢
母材：奥氏体不锈钢（如304、316）
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E308-16（A102）、E310-15（A307）等
预热要求：根据具体材质和焊接条件，可能需要预热
三、耐热钢和高温合金
母材：Cr-Mo钢、Cr-Ni-Mo钢等
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E309-15（A307）、E310-15（A312）等
预热要求：根据具体材质和焊接条件，可能需要预热
四、异种钢
母材：不同型号或种类的钢
焊材：选择能满足两种母材中耐蚀性、强度和导热性等要求的最接近的焊材
五、有特殊要求的场合
对于有特殊耐蚀性、强度或其他要求的应用场合，应选择符合相应要求的焊材
六、其他材质
对于其他非铁质金属（如铝、铜、钛等），应根据其材质和性能选择适合的焊材。

一、名词解释1.工艺焊接性:在一定工艺焊接条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。

2.碳当量：把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬、冷裂及脆化等的影响折合成碳的相当含量。

3.晶间腐蚀：是起源于金属表面沿金属晶界发生的有选择的深入金属内部的腐蚀。

4.高温脆性：指钢在变形温度为0.4~0.6T m时所出现的高温塑形急剧下降的现象。

5.焊接性：金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性。

6.半热焊：正焊前将铸件整体或局部预热到300℃～400℃,在焊补过程中保持这一温度,并在焊后采取缓冷措施的工艺方法称为热焊。

7.σ相脆性：指不论母材还是焊缝，在ω（Cr）>21%,并且在520~820℃之间长期加热形成的硬而脆的铁铬金属间化合物。

8.调质钢：含碳量在0.3-0.6%的中碳钢。

9.刀状腐蚀：简称刀蚀，它是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀，只发生在含有Ti、Nb等稳定化元素的奥氏体不锈钢焊接接头中。

腐蚀部位沿熔合线发展，处于HAZ的过热区，由于区域很窄，形状有如刀削缺口，故称为刀状腐蚀。

10.使用焊接性：焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。

11.不锈钢:指主加元素铬的质量分数ω（Cr）>12%的钢。

12.奥氏体不锈钢：是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。

钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。

13.沉淀硬化不锈钢：在不锈钢中单独或复合添加硬化元素，通过适当的热处理获得高强度、高韧性并具有良好耐蚀性的一类不锈钢。

14.固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

15.475℃脆性：铁素体钢在ω（Cr）≥15.5%，并在温度400~500℃长期加热后，常常出现强度升高而韧性下降的现象。

16.耐热钢：在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。

它包括抗氧化钢（或称高温不起皮钢）和热强钢两类。

耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接摘要 A335-P22（化学成分为2.25Cr－1Mo）是ASME规范的表示方法，在国内表示为12Cr2Mo，属于高温铁素体合金耐热钢。

特点是工艺性能良好，对热处理的加热温度不太敏感，焊接性能也较好，具有良好的塑性，具有抗高温、难腐蚀。

最大的缺点在焊接工艺中具有淬硬性和再热裂纹倾向。

目前，广泛应用于电力、石化行业的超高压蒸汽管道生产工艺中。

以天津石化100万吨/年乙烯装置超高压管道为例，对A335-P22材质的合金耐热钢焊接工艺进行分析，以指导现场焊接施工。

关键词耐热钢管道焊接性能焊接工艺1工程概况天津石化100万吨/年乙烯工程100万吨/年乙烯装置，为全国首套大乙烯工程，具有工程量大、施工工期短、施工难度大、技术，质量要求严格等特点。

其超高压蒸汽管道采用A335-P22无缝钢管，设计温度538℃，操作温度520℃，设计压力1 2.8MPa，操作压力11MPa。

超高压蒸汽管道主管线贯穿街区主管廊，分散于热区、压缩区、急冷区、冷区，裂解炉区，共计管道延长米 3.2公里，共计焊口3300多道。

管道规格：Φ21.3*4.78～Φ610*73.025。

焊接工作主要为A335-P22同材质焊接。

耐热钢焊接作业时间、热处理周期长。

高压管道坡口加工、焊接和安装是整个乙烯装置的重点和难点。

2焊接准备工作2.1材料检验A335-P22无缝钢管在注明标示外，外观与普通的碳钢无缝钢管是一样的，所以在材料的验收、入库、保管、发放，必须严格执行国家的、行业的相关标准、规范及公司的相关规定，认真核对材料的质量证明文件。

材料验收、核对材料证明文件需参照表1和表2数值。

必须做到材料实物与材料证明相符合，并做上合格标记。

根据SH3501的要求，对合金钢管道组成件主体的关键合金部分应采用光谱分析等进行复查。

表1 A335-P22无缝钢管的化学成分表2 A335-P22无缝钢管的力学性能2.2焊接材料焊接材料的选择应根据所焊管材的化学成分、力学性能及使用和施焊条件进行综合考虑的，所以焊接材料的合理选用必须慎重。

国内、外铬钼耐热钢钢号、化学成分和力学性能
表A.1给出了国内、外常用铬钼耐热钢钢号对照；表A.2给出了国内、外常用铬钼耐热钢的化学成分和力学性能；表A.3给出了常用铬钼耐热钢钢管的化学成分和常温力学性能；表A.4给出了常用铬钼耐热钢钢板的化学成分和力学性能；表A.5给出了常用铬钼耐热钢锻件的化学成分和常温力学性能；表A.6给出了国外铬钼耐热钢板的化学成分和力学性能。

SH/T 3520－
2004
表A.2 国内、外铬钼耐热钢管化学成分和力学性能对照（续）
12
SH/T 3520－2004
11
部分铬钼钢焊接材料的选用
表B.1给出了常用铬钼耐热钢焊接材料的选用；表B.2给出了异种钢焊接材料的选用及推荐的管道焊后热处理温度。

电磁阀主要零件材料介绍制造电磁阀零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等。

制造电磁阀零件的材料要根据下列因素来选择： 1 、工作介质的压力、温度和特性。

2 、该零件的受力情况以及在电磁阀结构中所起作用。

3 、有较好的工艺性。

4、在满足以上条件情况下，要有较低的成本。

阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料阀体、阀盖和闸板（阀瓣）是电磁阀主要零件之一，直接承受介质压力，所用材料必须符合“电磁阀的压力与温度等级”的规定。

常用材料有下面几种：一、灰铸铁：灰铸铁适用于公称压力PN≤1.0MPa，温度为－10℃～200℃的水、蒸汽、空气、煤气及油品等介质。

灰铸铁常用牌号为：HT200 、HT250 、HT300 、HT350 。

二、可锻铸铁：适用于公称压力PN≤2.5MPa，温度为－30 ～300℃的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：KTH300—06 、KTH330—08 、KTH350—10 。

三、球墨铸铁：适用于PN≤4.0MPa，温度为－30 ～350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。

常用牌号有：QT400—15 、QT450—10、QT500—7 。

鉴于目前国内工艺水平，各厂参差不齐，用户又往往不易检验。

根据经验，建议PN≤2.5MPa，电磁阀还是采用钢制电磁阀为安全。

四、耐酸高硅球墨铸铁：适用于公称压力PN≤0.25MPa，温度低于120℃的腐蚀性介质。

五、碳素钢：适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为－30 ～425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。

常用牌号有WC1 、WCB 、ZG25 及优质钢20 、25 、30 及低合金结构钢16Mn 。

六、铜合金：适用于PN≤2.5MPa的水、海水、氧气、空气、油品等介质，以及温度－40 ～250℃的蒸汽介质，常用牌号为ZGnSn10Zn2( 锡青铜），H62 、Hpb59—1 （黄铜）、QAZ19—2 、QA19—4( 铝青铜) 。

耐热钢棒标准主要涉及到以下方面：
1. 材质：耐热钢棒应采用优质的耐热钢材料制造，具有良好的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性。

2. 尺寸和外形：耐热钢棒应按照规定的尺寸和外形标准进行生产和加工，保证尺寸精确、外形规整。

3. 机械性能：耐热钢棒应具有良好的机械性能，包括高强度、高硬度、良好的韧性等，以适应高温环境下的使用要求。

4. 表面质量：耐热钢棒的表面应光滑、无裂纹、无夹杂、无氧化皮等缺陷，以保证其在使用过程中的耐腐蚀性和抗氧化性。

5. 热处理：耐热钢棒应进行适当的热处理，以改善其内部组织结构，提高其高温性能。

6. 检测和试验：耐热钢棒应进行严格的检测和试验，包括化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验等，以确保其质量符合标准要求。

7. 包装和标识：耐热钢棒应进行适当的包装和标识，以方便运输和储存，同时保证产品信息的可追溯性。

钢在高温下的性能如何？高压锅炉和高温压力容器中经常使用哪
些材料
在较高温度下承受载荷的钢材，各种性能都与在常温下的性能有
明显的区别。

除了力学性能会随着温度的升高发生明显变化外，钢材
在高温下还会出现蠕变、松驰等异常现象。

所谓蠕变，是指金属在高
温下承载，应力虽不增加，而它的塑性变形却随着时间逐渐增加的现象。

因此，对于高温承压部件材料的强度，不仅要考虑它的短期高温
强度指标，更主要是考虑它的抗蠕变性能，即蠕变极限和持久强度。

蠕变极限是材料在一定温度下，在规定的使用时间内，使试件产生一
定量总变形的应力值。

持久强度是指在给定温度下，使材料经过规定
时间发生断裂的应力值。

蠕变极限反映的是材料在高温下工作的变形量，耐久强度反映了在高温下长期工作的材料的抗断裂能力，它更好
地反映了高温元件的失效特点，所以特别适用于高温承压部件。

用于制造高温承压部件的材料，应具有足够高的强度和持久塑性、良好的组织稳定性、高的松驰稳定性、良好的抗氧化性等性能。

目前，高压锅炉和高温压力容器中使用的耐热钢通常是低合金耐热钢，常用
的有钼钢Mo、铬钼钢Cr--Mo及铬钼钒钢 Cr—Mo—V三大类。

它们的
合金元素含量少，工艺性能好，广泛用于制造使用温度在600℃以下的承压部件。

常用的钢种有16Mo、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等。

一些
承压部件工作温度可能更高些，则采用高合金镍铬钢，如OCrl8Ni9、OCr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等。