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耐高温铸件运用的环境
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耐热钢是指耐高温氧化和耐高温强度的钢。耐高温氧化能力是确保工件在高温下持久工作的重要条件。在高温空气等氧化环境中,钢的氧与钢表面发生化学反应,形成多种铁的氧化层,这种氧化层非常松散,失去了钢的原有特性,极易脱落。通过在钢中添加合金元素来改善其高温抗氧化性能,从而改变氧化物的结构。常见的合金元素有铬,硅,铝等。他们和氧反应,在钢表面形成致密稳定的氧化层,或Cr2O3,SiO2,Al2O3等钝化层,以保护钢不会继续氧化。添加量较多的铬、硅、铝,其高温抗氧化性能较好,但添加量过多,会使钢的机械性能和工艺性能变差。因此,耐热钢主要合金元素是铬,辅助元素是硅、铝,总之,钢的高温抗氧化性能只与化学成分有关。高热强度是指钢在高温下能长期承受较高的机械负荷的能力。钢材在高温时承受的力学负荷一是软化,即随着温度的升高其强度下降。另一种为蠕变,即在恒定应力作用下,塑性变形量随时间缓慢增加,高温下钢的塑性变形主要由晶内滑动和晶界滑动引起。常用合金化方法来提高钢的高温强度。并将合金元素添加到钢中,以增加原子间的结合力,形成有利的组织。通过在钢中添加铬、钼、钨、钒、钛,可以强化钢的基体,提高再结晶温度,并形成强化相碳化物或金属间化合物,如Cr23C6,VC,TiC等。它们在高温下稳定,不溶解,不聚集生长,并且保持了硬度。添加镍元素的目的主要是获得奥氏体。在铁素体中,奥氏体原子排列较紧密,原子间结合力较强,原子扩散困难。因此,奥氏体具有良好的高温强度。耐热钢的高温强度不仅与其化学成分有关,而且与其组织有关。早期用于锅炉和加热炉的材料为低碳钢,使用温度一般在200℃左右,压力只有0.8MPa。在采用之前,使用20g等低碳钢锅炉时,使用温度不超过450℃,工作压力不超过6MPa。由于各种动力装置的使用温度不断升高,工作压力迅速增加,现代耐热钢的使用温度已经达到了700℃,使用环境也变得越来越复杂和苛刻。耐热钢在200~1300℃范围内使用,工作压力在几兆帕至几十兆帕之间,工作环境从单纯的氧化气氛发展到硫化气氛、混合气氛以及熔盐和液态金属等更为复杂的环境。

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