奥氏体耐热钢

工程材料

基体为奥氏体组织的耐热钢。这类钢含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在600℃以上有较好的高温强度和组织稳定性，焊接性能良好，是在600～1200℃应用最广的一类耐热钢。

简介

奥氏体耐热钢(austenitic heat-resisting steel)

成分

i. 低碳多在0.1%以上，可达0.4%。要利用碳形成碳化物来保持高的热强性。

ii.加入大量铬、镍总量一般在25%以上。Cr主要提高热化学稳定性和热强性，Ni保证获得稳定奥氏体。

iii.加入钨、钼等提高再结晶温度，并析出较稳定的碳化物提高热强性。

iv.加入钒、钛、铝等形成稳定的第二相，提高热强性。第二相有碳化物（如VC等）和金属间化合物[如Ni（Ti，Al）等]两类，后者强化效果较好。

分类

按其合金元素组成可分为铬-镍、铬-镍-氮、铬-锰-镍-氮、铬-锰-氮、铁-锰-铝等不同系列：

(1)铬-镍系。是这类钢中应用最广，牌号最多的系列，以其不同的铬、镍含量配比，满足不同温度档次的需要，随着铬镍含量的增高，抗氧化性及高温强度随之提高。根据需要在钢中加入固溶强化元素(钨、钼)，碳化物形成元素(钒、铌、钛)及微量元素(硼、锆、镁、稀土等)以进一步提高钢的热强性。

最典型牌号是1crl8Ni9，在此基础上演变的0Crl8NillTi、0Crl8NillNb、Crl7Nil2Mo2等可分别用于600～650℃锅炉管，850℃左右并承受一定应力的石油化工用各种板管材料，如加热炉管、热交换器管、燃烧室筒体、炉罩等。适当提高铬镍含量形成了Cr23Nil3钢，用于1000℃左右的炉用耐热构件，1cr25Ni20(Si2)是用于1000～1200℃范围内世界各国普遍采用的耐热钢牌号。为了提高耐热钢的抗渗碳性及热强性，国外发展了Cr21Ni32AlTi(Incoloy800)，用于石化及核能工业。Cr14N|14W2Mo、OCrl5Ni一25Ti2MoAlVB、1Cr22Ni20Co20Mo3W3NbN等钢中加入较多的强化元素钨和钼，提高了热强性，前者用于承受负荷较高的排气阀材料，后两牌号用于700～750℃高温汽轮机转子、螺栓、叶片等。

(2)铬-镍-氮系。为了节约镍，同时提高钢的高温强度，在钢中加入氮，中国发展了3Crl9Ni4N、3Cr-24Ni7SiN(RE)等牌号，前者可代替1crl8Ni9，后者可代替lCr23Nil3、lCr25Ni20及HK40(4Cr25Ni20)，3cr24Ni7SiN(RE)已列入中国国家标准而广泛应用，2Cr22Nil2N为引进钢种，用于汽油机及柴油机排气阀。

(3)铬-锰-镍-氮和铬-锰-氮系。同时在钢中加入锰和氮，可节省大量的镍，国内外均发展了不少牌号，如5Cr21Mn9Ni4N为典型阀门钢，大量用于经受高温强度为主的汽油及柴油机排气阀。在此基础上加入钨、钼、钒、铌可进一步提高高温强度，用于承受更大负荷的排气阀，如中国的Cr21Mn9WNbN、Cr21Mn-10MoVNbN等。2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Crl8Mnl2Si2N为中国自己发展的钢种，有较好的高温强度，并具有良好的抗氧化性及抗渗碳性，可用作吊挂支架、渗碳炉内构件、加热炉传送带、料盘等，前者抗氧化优于后者，还9ao奥可用作盐浴坩埚及其他炉用材料。与铬镍钢相比，铬-锰-氮和铬-锰-镍-氮钢强度较高，但由于钢中加入了较多的锰，对高温抗氧化性带来不利的影响，抗氧化性不如铬-镍系耐热钢。

(4)铁-锰-铝系。这类钢完全不含铬镍，以锰碳形成奥氏体基体，靠铝解决高温抗氧化问题。早在1934年德国首次发表了铁-锰-铝系铁角相图，发现了含碳的铁-锰-铝系存在一个稳定的奥氏体相之后，铁-锰-铝系奥氏体耐热钢的研究逐渐得到重视。20世纪60年代初，为了节约镍铬，中国开始了铁-锰-铝系耐热钢的研究，借鉴国外的经验，发展了Mn30A19型耐热钢，用于700～950℃的炉用构件。为了节约合金元素，针对950℃以下炉用耐热钢的要求，开发了性能优于Mn30A19型的6Mnl8A15型的耐热钢，合金元素节约了40%，改善了工艺性能。中国牌号6Mnl8A15Si2Ti为炉用钢，6Mnl8A15SiMoTi、6Mnl8A15SiMoV为阀门钢。2Mnl8A15SiMoTi(2Mnl8A15Si2Ti)为双相钢，可以生产钢管，用来代替1Crl8Ni9。在生产铁-锰-铝系钢变形材时，需经电渣重熔，以保证质量和成材率。这些牌号60～70年代在中国曾得到了应用和推广，后来由于镍铬资源易于得到，同时也因使用性能的局限性而使用较少。

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