耐熱鋼是指在高溫下具(jù)有(yǒu)較高強度和良好的化學(xué)穩定性的特殊鋼。它包括抗氧化鋼(高溫不起皮鋼)和熱強鋼兩類。抗氧化鋼通常在550～1250℃溫度區(qū)間内使用(yòng)，要求較好的化學(xué)穩定性(如抗氧化性及抗高溫腐蝕能(néng)力等)，但承受的載荷較低，對抗蠕變及抗蠕變斷裂能(néng)力要求不高。熱強鋼通常在450～900℃溫度區(qū)間内使用(yòng)，承受應力較大，要求材料兼有(yǒu)良好的抗蠕變、抗破斷性和抗氧化性能(néng)。

耐熱鋼用(yòng)途廣泛。熱電(diàn)廠的鍋爐、汽輪機和燃氣輪機的主體(tǐ)設備構件都是由耐熱鋼制造的。在石油化工(gōng)方面的煉油、合成氨及乙烯裝(zhuāng)置的關鍵設備均離不開耐熱鋼。此外還廣泛用(yòng)作(zuò)冶金、機械、建材、輕工(gōng)等各種工(gōng)業爐窯中(zhōng)的耐熱結構材料。在煤的液化、氣化及核能(néng)方面(如高溫氣冷堆、快堆)一些核心部位的結構材料也大量采用(yòng)耐熱鋼。

簡史由于電(diàn)站，石油化工(gōng)工(gōng)業發展的需要，在20世紀30年代就發現了钼是提高耐熱鋼熱強性的有(yǒu)效元素，在低碳鋼中(zhōng)加入0.5％钼，工(gōng)作(zuò)溫度可(kě)以從450℃提高到500℃。為(wèi)了解決含钼鋼石墨化的問題，發展了低合金鉻钼鋼，英國(guó)1938年就把含0.8％鉻、0.5％钼的鋼(相當15CrMo)用(yòng)于鍋爐過熱器，其後又(yòu)發展了性能(néng)更高的10.25鉻-0.5钼及2.25鉻-1钼等鋼種。為(wèi)了進一步提高鋼的熱強性，節約钼資源，發展了鉻钼釩鋼系列，前蘇聯的12CrlMoV就是典型代表，現在仍然是制造電(diàn)站鍋爐的主要材料。

20世紀50年代中(zhōng)國(guó)開始引進和生産(chǎn)低合金鉻钼鋼和鉻钼釩鋼，用(yòng)于電(diàn)站鍋爐及石油化工(gōng)等方面。低合金耐熱鋼以價廉、工(gōng)藝性能(néng)良好等特點一直受到重視，為(wèi)了進一步提高鋼的性能(néng)和工(gōng)作(zuò)溫度，60年代以來，國(guó)内外通過大量的研究工(gōng)作(zuò)，研制出多(duō)元的低合金熱強鋼，工(gōng)作(zuò)溫度達600～620℃并在使用(yòng)中(zhōng)部分(fēn)代替了鎳鉻奧氏體(tǐ)鋼。如中(zhōng)國(guó)研制的12Cr2MoWVTiB(102)鋼，其性能(néng)超過了其他(tā)****同類鋼的水平，作(zuò)為(wèi)過熱器管等已在中(zhōng)國(guó)200、300、600Mw機組中(zhōng)普遍應用(yòng)。

中(zhōng)高合金耐熱鋼基本上是和不鏽鋼同時發展起來的，1914年德(dé)國(guó)施特勞斯等指出，含足夠鎳和鉻的鋼具(jù)有(yǒu)抗氧化和耐酸作(zuò)用(yòng)，1920年以後逐漸研制出鉻和鉻鎳不鏽耐熱鋼，并形成了多(duō)種分(fēn)支。如以12鉻型的中(zhōng)合金耐熱鋼為(wèi)主的葉片鋼系列，主要用(yòng)作(zuò)汽輪機，燃氣輪機葉片；汽車(chē)拖拉機中(zhōng)内燃機進排氣閥用(yòng)閥門鋼，包括鉻矽、鉻鎳及鉻錳鎳氮型鋼；用(yòng)于冶金機械、石油化工(gōng)、輕工(gōng)、建材工(gōng)業爐用(yòng)耐熱鋼及耐熱鑄鋼，包括高鉻鐵素體(tǐ)鋼及高鉻鎳奧氏體(tǐ)鋼。由于耐熱鑄鋼比變形材具(jù)有(yǒu)更高的蠕變強度，近20年來在石油化工(gōng)及爐用(yòng)材料方面得到了廣泛應用(yòng)，發展了一系列用(yòng)鎢、钼、铌、钛等強化的高鉻鎳奧氏體(tǐ)耐熱鑄鋼。廣泛用(yòng)于合成氨及乙烯裂解裝(zhuāng)置。在上述耐熱鋼領域，世界發達****使用(yòng)比較成熟，多(duō)已形成了自己****的專用(yòng)标準。中(zhōng)國(guó)自50年代以來，在生産(chǎn)實踐中(zhōng)形成了較完整的耐熱鋼系列和标準牌号。如現在除有(yǒu)GB1221-90一熱鋼棒及GB413890耐熱鋼闆基礎标準外，還有(yǒu)高壓鍋爐用(yòng)鋼管及管坯(GB5310-85，GB5311-89)、汽輪機葉片鋼(GB8732-88)、内燃機氣閥鋼(GB/T1277391)、耐熱鋼鑄件(GB8492-87)等産(chǎn)品标準，基本滿足中(zhōng)國(guó)國(guó)民(mín)經濟發展的需要。在引用(yòng)國(guó)外牌号的同時，結合本國(guó)的資源特點，發展了一些新(xīn)的耐熱鋼牌号，如2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr24Ni7SiN(RE)、3Cr18Mn12Si2N等，分(fēn)别列入有(yǒu)關标準，使中(zhōng)國(guó)耐熱鋼标準系列具(jù)有(yǒu)自己的特色。

合金元素的作(zuò)用(yòng)(1)鉻、鋁、矽。這些元素形成和穩定鐵素體(tǐ)，在高溫下能(néng)促使鋼表面生成緻密的氧化膜，防止繼續氧化，是提高鋼的抗氧化性、抗高溫氣體(tǐ)腐蝕的主要元素。但鋼中(zhōng)鋁和矽含量過高會使室溫塑性和熱塑性嚴重惡化。鉻能(néng)顯著提高低合金鋼的再結晶溫度，含量為(wèi)2％時，強化效果****。(2)鎳、錳。可(kě)以形成和穩定奧氏體(tǐ)。提高奧氏體(tǐ)鋼的高溫強度和改善抗滲碳性。錳雖然可(kě)以代替鎳形成奧氏體(tǐ)，但有(yǒu)損于耐熱鋼的抗氧化性。(3)钼、鎢。是鐵素體(tǐ)形成元素。可(kě)以提高鋼的再結晶溫度，同時主要以固溶強化，提高耐熱鋼的蠕變強度。在低合金鋼中(zhōng)钼是提高熱強性最關鍵的元素，鎢、钼複合比單獨加入有(yǒu)更明顯的效果。由于钼、鎢在高溫下易于揮發和氧化，鋼中(zhōng)加入過多(duō)的钼和鎢，會給高溫抗氧化性帶來不利影響。(4)釩、铌、钛。是鐵素體(tǐ)形成元素和強碳化物(wù)形成元素，能(néng)形成細小(xiǎo)彌散的碳化物(wù)，提高鋼的高溫強度。钛、铌和碳結合還可(kě)防止奧氏體(tǐ)鋼在高溫下或焊後産(chǎn)生晶間腐蝕。(5)碳、氮。可(kě)擴大和穩定奧氏體(tǐ)，從而提高耐熱鋼的高溫強度，鋼中(zhōng)含鉻、錳較多(duō)時，可(kě)顯著提高氮的熔解度，加入氮或提高碳含量，可(kě)以代替貴重金屬鎳。生成碳化物(wù)或碳氮化物(wù)，控制其形态和數量可(kě)進一步起到強化作(zuò)用(yòng)。(6)硼、稀土。均為(wèi)耐熱鋼中(zhōng)的微量元素。硼溶入固溶體(tǐ)中(zhōng)，使晶體(tǐ)點陣發生畸變，晶界上的硼又(yòu)能(néng)阻止元素擴散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強度。鋼中(zhōng)加入微量稀土，提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性；稀土富集晶界，能(néng)淨化和強化晶界，有(yǒu)利于提高鋼的熱強性。但加入稀土類型、數量和%26lsquo;加入方法至關重要，要恰當控制稀土在鋼中(zhōng)的存在狀态，否則難以收到預期效果。

分(fēn)類耐熱鋼按其組織可(kě)分(fēn)為(wèi)4類，珠光體(tǐ)耐熱鋼，馬氏體(tǐ)耐熱鋼，鐵素體(tǐ)耐熱鋼和奧氏體(tǐ)耐熱鋼。

通常也把沉澱硬化不鏽鋼列入耐熱鋼中(zhōng)，這是因為(wèi)這類鋼在540～650℃範圍内具(jù)有(yǒu)較高的熱強性和足夠的抗氧化性。

另外，在實際生産(chǎn)中(zhōng)也常按用(yòng)途将耐熱鋼分(fēn)為(wèi)：電(diàn)站鍋爐用(yòng)低合金鋼；汽輪機和燃氣輪機用(yòng)葉片鋼；汽車(chē)、艦船用(yòng)閥門鋼；石油化工(gōng)和爐用(yòng)耐熱鋼及耐熱鑄鋼等。

生産(chǎn)工(gōng)藝耐熱鋼生産(chǎn)工(gōng)藝主要有(yǒu)冶煉、軋制及熱處理(lǐ)等。

(1)冶煉。耐熱鋼一般采用(yòng)電(diàn)弧爐及爐外精(jīng)煉工(gōng)藝，葉片鋼則采用(yòng)電(diàn)弧爐加電(diàn)渣工(gōng)藝，要求較高的高合金耐熱鋼可(kě)采用(yòng)真空感應爐冶煉再經電(diàn)渣重熔的工(gōng)藝。低合金耐熱鋼或奧氏體(tǐ)耐熱鋼(Cr18Ni9型)可(kě)采用(yòng)連鑄工(gōng)藝。

(2)軋制。低合金珠光體(tǐ)鋼和Cr18Ni9、Cr25Ni20等奧氏體(tǐ)鋼可(kě)采用(yòng)初軋開坯，馬氏體(tǐ)或含合金元素較多(duō)的奧氏體(tǐ)鋼采用(yòng)鍛造開坯。奧氏體(tǐ)鋼由于導熱性差，加熱時要均熱透燒，馬氏體(tǐ)鋼及合金化較高的珠光體(tǐ)鋼則應注意鋼錠和軋坯的退火和緩冷，以防裂紋。

(3)熱處理(lǐ)。珠光體(tǐ)鋼一般正火加回火或調質(zhì)後使用(yòng)，馬氏體(tǐ)耐熱鋼采用(yòng)調質(zhì)處理(lǐ)，以穩定組織，獲得良好綜合力學(xué)性能(néng)。

鐵素體(tǐ)鋼不能(néng)通過熱處理(lǐ)強化，為(wèi)消除冷變形或焊後所導緻的内應力，可(kě)在650～830℃進行退火，退火後快速冷卻，以迅速通過475℃脆性溫度範圍。

奧氏體(tǐ)抗氧化鋼采用(yòng)高溫固溶處理(lǐ)，以獲得良好的冷變形性。奧氏體(tǐ)熱強鋼則先用(yòng)高溫固溶處理(lǐ)，然後在高于使用(yòng)溫度60～100℃條件下進行時效處理(lǐ)，使組織穩定化，同時析出第二項，達到彌散強化目的。奧氏體(tǐ)耐熱鑄鋼多(duō)在鑄态下使用(yòng)。

鑄造在耐熱鋼中(zhōng)耐熱鑄鋼占有(yǒu)相當大的比例，尤其是奧氏體(tǐ)耐熱鑄鋼。鑄造方法，一般的爐用(yòng)耐熱構件除采用(yòng)砂型鑄造外，對于表面要求較高的精(jīng)細零件采用(yòng)失蠟或樹酯砂等精(jīng)密鑄造工(gōng)藝，以獲得表面光滑、尺寸精(jīng)确的産(chǎn)品。對于合成氨、乙烯裂解爐用(yòng)高溫爐管及爐底輥和輻射管則采用(yòng)離心澆注的方法生産(chǎn)。