耐热钢

钢的力学性能，见表5-167。

7 耐热铸钢的力学性能
钢号
统高温用奥氏体铸钢[ASTM A297/A297M—2000]
体铸钢的力学性能，见表5-169。

高温用奥氏体铸钢的力学性能
钢号
合于熔焊的高温用碳素铸钢[ASTM A216M—1998]
钢的钢号与化学成分，见表5-170。

钢的钢号与化学成分（质量分数）（%）
钢号
主要化学成分（≤%）
铸钢的力学性能，见表5-171。

高温用碳素铸钢的力学性能
钢号
用镍铬合金铸钢[ASTM A447/A447M—1998]
铸钢的型号与化学成分，见表5-172。

金铸钢的力学性能，见表5-173。

温用镍铬合金铸钢的力学性能
钢号
时效后的力学性能（不小于）
蚀的镍铬铸造合金[ASTM A560/A560M—1998]造合金的牌号与化学成分，见表5-174。

铬铸造合金的力学性能，见表5-175。

温腐蚀的镍铬铸造合金的力学性能
牌号。

耐热钢性能和耐腐蚀指标耐热钢基本信息简介耐热钢（heat-resisting steels)在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。

类别耐热钢按其性能可分为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。

耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。

用途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耐热钢分类珠光体钢马氏体钢含铬量一般为7～13%,在650℃以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。

含铬12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。

此外,作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo 等也属于马氏体耐热钢。

铁素体钢含有较多的铬、铝、硅等元素，形成单相铁素体组织，有良好的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力,但高温强度较低,室温脆性较大，焊接性较差。

如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。

一般用于制作承受载荷较低而要求有高温抗氧化性的部件。

奥氏体钢含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在 600℃以上时，有较好的高温强度和组织稳定性，焊接性能良好。

通常用作在 600℃以上工作的热强材料。

典型钢种有1Cr18Ni9Ti, 1Cr23Ni13, 1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。

耐热钢生产工艺冶炼耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。

质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。

铸造某些高合金耐热钢难以加工变形，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。

耐热钢焊接焊条选用及说明在高温下工作的钢叫做耐热钢，耐热钢应具备高温化学稳定性和高温强度，耐热钢按显微组织可分为珠光体耐热钢、铁素体耐热钢、马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢四类；珠光体耐热钢通常热强钢，另有专篇，不再叙述，这里只讲铁素体耐热钢、马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢。

一般来说，钢中含Cr达到5%，在600℃下具备了抗氧化能力，当Cr达到12%时，抗氧化能力可达800℃，当Cr达到20%时，抗氧化能力可达950℃，当Cr达到25%时，在1050℃高温下耐热钢表面不起氧化皮，高温化学稳定性非常强；铬金属是耐热钢中最主要的合金元素，所以耐热钢含铬量大都在12%以上。

相对而言，铁素体耐热钢和马氏体耐热钢高温强度低且塑韧性不好，耐热性能不如奥氏体耐热钢，奥氏体耐热钢与奥氏体不锈钢相比，含碳量高一些，有些钢种既是不锈钢又是耐热钢。

本文依据GB/T 4238-2015《耐热钢钢板与钢带》和GB/T 983-2012《不锈钢焊条》标准，选出14种代表性耐热钢材料及其适用的12种焊条，基本涵盖适用温度范围，其余耐热钢焊接时焊条选择也可以参照使用。

一、焊条选用原则1、耐热性对等焊缝与母材都在同一个温度下服役，若焊缝耐热性差就会影响整体功能，若焊缝耐热性过剩则会造成浪费，只有两者对等才是最适宜的。

2、化学成分相近为确保焊缝金属与母材具备相同的耐热性，焊条熔敷金属化学成份与母材应尽量相近；同时两者化学成份相近使得它们膨胀系数相近，避免了因膨胀系数不同在焊接接头处产生内应力。

3、保证抗裂性对抗裂性差的耐热钢可以用化学成分差异化来选择焊条，防止冷裂纹，确保施工可焊性。

如马氏体耐热钢、沉淀硬化耐热钢。

二、焊条选用一览表见表1。

表1：焊条选用表耐热钢牌号 最高使用温度℃应用举例 焊条型号焊条牌号(对应或适用)07Cr18Ni11Ti 900 通用构件 E347-17 A13212Cr18Ni9Si3 900 汽车排气净化装置E349-17 A08216Cr23Ni13 900 退火炉罩 E309-17 A302 20Cr25Ni20 1035 坩埚、燃烧室 E310-17 A402 06Cr19Ni13Mo3 900 热交换器部件 E317-17 A242 12Cr16Ni35 1035 石油裂解装置 E330MoMnWNb-17 A602 16Cr20Ni14Si2 1050 冶金电炉部件 E309Nb-17 A312 022Cr11NbTi 800 汽车排气管 E410-17 G202 10Cr17 900 喷油嘴 E430Nb-17 G302 16Cr25N 1082 燃烧室 E309-17 A302 12Cr13 800 高温螺栓 E410-17 G202 22Cr12NiMoWV 800 汽轮机叶片 E409Nb-17 G217 06Cr17Ni7AlTi 500 容器 E16-8-2-17 A512 06Cr15Ni25Ti2MoAlVB700 汽轮机轴 E16-25MoN-17 A502三、焊条化学成份及力学性能：见表2及表3。

耐热钢的特性与焊接工艺耐热钢是指钢再高温条件下既具有热稳定性，又具有热强性的钢材。

热稳定性是指钢材在高温条件下能保持化学稳定性（耐腐蚀、不氧化）。

热强性是指钢材在高温条件下具有足够的强度。

其中耐热性能主要通过铬、钼、钒、钛、铌等合金元素来保证，因此在焊接材料的选择上应根据母材的合金元素含量来确定。

耐热钢在石油石化工业装置施工中应用较为广泛，我们能够经常接触到的多为合金含量较低的珠光体耐热钢，如15CrMo，1Cr5Mo等。

1铬钼耐热钢的焊接性铬和钼是珠光体耐热钢的主要合金元素，显著提高金属的高温强度和高温抗氧化性，但它们使金属的焊接性能变差，在焊缝和热影响区具有淬应倾向，焊后在空气中冷却易产生硬而脆的马氏体组织，不仅影响焊接接头的机械性能，而且产生很大的内应力，从而产生冷裂倾向。

因此耐热钢焊接时的主要问题是裂纹，而形成裂纹的三要素是：组织、应力和焊缝中的含氢量，因此制定合理的焊接工艺尤为重要。

2珠光体耐热钢焊接工艺2.1坡口坡口的加工通常用火焰或者等离子切割工艺，必要时切割也要预热，打磨干净后做PT检验，去除坡口上的裂纹。

通常选用V型坡口，坡口角度为60°，从防止裂纹的角度考虑，坡口角度大些有利，但是增加了焊接量，同时将坡口及内处两侧打磨干净，去除油污、铁锈及水份等污物（去氢、防止气孔）。

2.2组对要求不能强制组对，防止产生内应力，由于铬钼耐热钢裂纹倾向较大，故在焊接时焊缝的拘束度不能过大，以免造成过大的刚度，特别在厚板焊接时，妨碍焊缝自由收缩的拉筋、夹具和卡具等应尽量避免使用。

2.3焊接方法的选用目前，我们石油石化安装单位管线焊接常用的焊接方法是钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面，其它焊接方法还有熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）、CO2气体保护焊、电渣焊和埋弧自动焊等。

2.4焊接材料的选择选配焊接材料的原则，焊缝金属的合金成分与强度性能基本上要与母材相应指标一致或者应达到产品技术条件提出的最低性能指标。

1cr18ni9ti是一种不锈钢，具体来说，它是我国的“0Cr18Ni9Ti”国产牌号的国际对应牌号。

在国际标准中，1cr18ni9ti相当于美国标准中的“321”不锈钢，德国标准中的“X10CrNiTi189”，日本标准中的“SUS321”，意大利标准中的“Z6CNT18.10”等等。

这种不锈钢钢种具有一定的耐热性能，适用于高温环境下的工作，因此在航空航天、化工、石油、化肥等领域得到广泛应用。

在深入探讨1cr18ni9ti耐热钢的特性前，我们有必要先对不锈钢进行一个整体的介绍。

不锈钢钢种是一种耐腐蚀性能好、表面不容易生锈的钢材，主要成分是铁、铬、镍等元素。

不锈钢根据晶体结构可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢等几种类型。

而1cr18ni9ti则属于奥氏体不锈钢中的一种，其主要合金元素为铬、镍和钛，具有良好的耐热性和耐腐蚀性能。

1cr18ni9ti具有良好的耐热性能，主要体现在以下几个方面：1cr18ni9ti在高温环境下仍能保持良好的机械性能。

在高温条件下，许多材料容易发生变形、开裂或失去强度，而1cr18ni9ti可以在较高温度范围内保持较高的抗拉强度和硬度，因此适用于高温热处理设备、炉具、燃烧器等部件的制造。

1cr18ni9ti具有良好的耐腐蚀性能。

在化工、石油、化肥等领域，腐蚀性物质的存在使得材料容易发生腐蚀，而1cr18ni9ti由于其高含铬、镍元素，能够有效抵抗大部分腐蚀介质的侵蚀，具有良好的耐蚀性能。

1cr18ni9ti还具有良好的焊接性能和加工性能。

在实际工程中，材料的加工性能对制造工艺和工效有重要影响，1cr18ni9ti具有良好的切削加工性能和变形纠正能力，便于制造各种形状的零部件。

1cr18ni9ti耐热钢作为一种具有良好耐热性和耐腐蚀性能的不锈钢钢种，在航空航天、化工、石油、化肥等领域得到广泛应用。

在实际工程中，我们应该充分发挥其优异的性能，同时也要注意在使用过程中的维护和保养，以延长其使用寿命。

一、不锈钢：按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。

200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢301—延展性好，用于成型产品。

也可通过机械加工使其迅速硬化。

焊接性好。

抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。

303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

304—即18/8不锈钢。

GB牌号为0Cr18Ni9。

309—较之304有更好的耐温性。

316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。

由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。

SS316则通常用于核燃料回收装置。

18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。

[1] 不锈钢水桶型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。

400 系列—铁素体和马氏体不锈钢。

408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。

409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。

410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。

416—添加了硫改善了材料的加工性能。

420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。

也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。

430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。

良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。

440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。

最常见的应用例子就是“剃须刀片”。

常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。

500 系列—耐热铬合金钢。

600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。

不锈钢630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。

310S又叫2520中国标准(GB)：0Cr25Ni20
美国标准（ASTM）:310S，欧盟标准（BS EN）:1.4845
特性：适于制作各种炉用构件、最高温度1300℃，连续使用温度1150℃。

31 0S是美国对不锈钢的一种标法，在国内的标号是（2520）0Cr25Ni20，是一种奥氏体不锈钢，310S中的S是指该不锈钢的特殊用途。

0Cr25Ni20（310 S）特性--高温耐氧化性,高温强度。

用途--排气管Bellows,微波炉Heater,Tu be,高温炉胆,火化炉等要求耐热性的钢种,高热/高温接触部件。

310S：25Cr-20Ni系的高合金不锈钢,高温耐氧化性能优良,适合1000℃以下耐热部件。

特性及实用用途：
化学成分：（单位：wt％）
机械特性：
物理性能：
力学性能:
硬度(HB) :≤187
抗拉强度(бb)(Mpa) :≥520
屈服强度(σs)(Mpa) :≥205
伸长率(δ)% :≥40
面积缩减(ψ)% :≥50
热处理
熔点：1400~14500C；
固溶处理：1030~11800C。