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淺析耐熱鋼鑄件生產過程中疑難問題

 

  耐熱鋼常用於製造鍋爐、汽輪機、動力機械、工業爐、航空、石化等高溫工業部門的零件。這些構件不僅需要高溫強度和高溫抗氧化性,而且需要足夠的韌性、良好的可加工性和可焊接性,以及根據不同的用途而

確定的結構穩定性。

  

  自1952以來,中國一直在生產耐熱鋼。研製了一些新型低合金耐熱鋼,使珠光體耐熱鋼的工作溫度提高到600~620℃,並開發了一些新型低鉻鎳耐氧化鋼。


  耐熱鋼和不鏽鋼耐酸鋼在使用範圍內相互交叉。一些不鏽鋼具有耐熱鋼的特性。它們既可以用作不鏽鋼,也可以用作耐熱鋼。


  作為鐵素體形成元素的鉻、鋁和矽,可以促進金屬表麵在高溫下形成致密的氧化膜,以防止進一步氧化。它們是提高鋼的抗氧化性和耐高溫氣體腐蝕性的主要元素。然而,過量的Al和Si會嚴重惡化室溫塑性和熱塑性。鉻能顯著提高低合金鋼的再結晶溫度。當鉻含量為2%時,強化效果最好。


  鎳和錳可以形成和穩定奧氏體。鎳可以提高奧氏體鋼的高溫強度和滲碳性能。錳可以代替鎳形成奧氏體,但會破壞耐熱鋼的抗氧化性能。


  釩、鈦、铌是強碳化物形成元素,能形成細小的彌散碳化物,提高鋼的高溫強度。鈦、铌和碳的結合還可以防止奧氏體鋼在高溫或焊接後的晶間腐蝕。


  碳和氮能使奧氏體膨脹和穩定,從而提高耐熱鋼的高溫強度。當鋼中含鉻、錳較多時,氮的溶解度顯著提高,可用氮合金化代替昂貴的鎳。


  硼和稀土是耐熱鋼中的微量元素。硼溶解成固溶體並扭曲晶格。晶界硼可以防止元素擴散和晶界遷移,從而提高鋼的高溫強度。稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性和熱塑性。


  冶煉耐熱鋼通常是在電弧爐或感應爐中冶煉的。真空精煉和爐外精煉工藝通常被用在高質量要求上。


  某些高合金耐熱鋼的加工和變形是很困難的。鑄造不僅比軋製更經濟,而且具有更高的持久強度。耐熱鑄鋼在耐熱鋼中占有相當大的比重。


  除砂型鑄造外,精密鑄造技術還可用於獲得表麵光滑、尺寸精確的產品。離心鑄造常用於氨和乙烯熱解的高溫爐管。


  珠光體熱處理鋼通常采用正火或回火處理,而馬氏體耐熱鋼則采用回火處理,以穩定其結構,獲得良好的綜合力學性能和高溫強度。


  耐熱鋼退火槽生產線中的鐵素體鋼不能通過熱處理進行強化。為了消除冷塑性變形加工和焊接引起的內應力,可在650~830℃進行退火處理,退火後迅速冷卻,從而快速通過475℃的脆性溫度範圍。


  耐熱鑄件主要用於鑄態,也可根據耐熱鋼的類型進行熱處理。