耐高温金属材料的分类与特点

1.耐热钢与高温合金的性能要求

工业上的许多结构件是在300℃以上的高温下使用的，如火箭发动机、燃气涡轮机、石油化工设备、汽轮机、电站锅炉等高温部件。耐热钢与高温合金是适合于在高温下使用的金属材料，即在高温下具有耐热性的材料。钢的耐热性包括“热强性”与“抗氧化性”。除此以外，高温下使用的金属材料，要求的力学性能与室温下的材料具有很大的差异，提出下列性能要求：

（1）具有抗氧化性 是指在高温介质中能抵抗氧化或腐蚀的能力。

（2）具有热强性 是指金属在高温下具有较高的强度，不至于产生过量的塑性变形或断裂。

（3）具有高温抗蠕变性 高温蠕变是指在高温下使用的材料，当温度T≥（0.3～0.5）T_m（T_m为熔点，单位为K）时，即使所受应力远低于屈服强度，材料随加载时间的延长也会缓慢地产生塑性变形的现象。材料具有高温抗蠕变性能，能够防止在高温下产生热松驰和热疲劳。

（4）其他性能 高温下使用的材料应具有良好的热传导性，较小的热膨胀性，良好的铸造性、可锻性、焊接性等。

2.耐热钢与高温合金的分类

（1）耐热钢的分类 耐热钢的使用温度可达到700～850℃。耐热钢一般碳含量较低，通常加入合金元素Cr、Mo、W、Al、Si、Ni、Ti等。根据服役条件的不同，耐热钢分为热强钢与抗氧化钢两类。(www.xing528.com)

热强钢是以高温强度为主，能承受较大的载荷，并具有一定的抗氧化性的金属材料。其失效的主要形式是高温强度不足，主要应用范围是锅炉管道、紧固件、汽轮机转子、叶片、排气阀等。

抗氧化钢是以高温下抗氧化性或高温下抗介质腐蚀为主的金属材料。其失效的主要形式是高温氧化，而承受载荷一般不大，故又称为热稳定钢或不起皮钢，主要应用于工业炉构件，如炉底板、马弗罐、料架、辐射管等。

（2）高温合金的分类 高温合金的使用温度可达到600～1200℃，其开发与应用始于现代航空航天工业的发展。高温合金通常为单一的奥氏体组织，一般合金化程度较高，根据基体元素的不同，可以分为铁基高温合金、镍基高温合金、钴基高温合金。

耐热钢与高温合金的分类见表6-12。

表6-12 耐热钢与高温合金的分类