合金元素的添加对耐热钢铸件质量的影响

耐热钢铸件常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良 好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。

国内自1952年就开始生产耐热钢铸件。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到 600～620℃，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢铸件和不锈耐酸钢在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢铸件使用。

铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。

铬能显著提高低合金钢的再结晶温度,含量为 2%时，强化效果好。镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢铸件的抗氧化性。

钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳 结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。

碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢铸件的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。 硼、稀土均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度。稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。

冶炼耐热钢铸件一般在电弧炉或感应炉中熔炼。质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。 铸造某些高合金耐热钢铸件难以加工变形，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。 所以在耐热钢中耐热钢铸件占有相当大的比例。铸造方法除采用砂型铸造外，还可用精密铸造工艺以获 得表面光滑、尺寸精确的产品。对合成氨和乙烯裂解用的高温炉管往往采用离心铸造的方法。

热处理珠光体热强钢通常经正火或调质后使用，马氏体耐热钢铸件用调质处理，以稳定组织，得到良好的综合力学性能和高温强度。 耐热钢退火罐生产线铁素体钢不能通过热处理强化。为消除因冷塑性变形加工和焊接所导致的内应力，可在 650～830℃进行退火处理，退火后快速冷却,以便迅速地经过 475℃脆性温度范围。 奥氏体抗氧化钢大多采用高温固溶热处理，以获得良好的冷变形性。奥氏体热强钢则先用高温固 溶处理，然后在高于使用温度 60～100℃条件下进行时效处理,使组织稳定化，同时析出第二相，以强化基体。耐热钢铸件多在铸态下使用，也有根据耐热钢铸件的种类采用相应的热处理的。