耐热钢铸件中不同元素的作用

耐热钢铸件通常用于制造工业部门中在高温下工作的零部件，如锅炉、蒸汽轮机、动力机械、工业炉、航空、石化等。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。

1952年，国内开始生产耐热钢铸件。后来，开发了一些新的低合金热强度钢，使珠光体热强度钢铸件的工作温度提高到600～620℃；此外，还开发了一些新型低铬镍抗氧化钢。

耐热钢铸件和不锈耐酸钢在使用范围内相互交叉。一些不锈耐酸钢具有耐热钢铸件的特性，可以用作不锈钢和耐热钢铸件。

铬、铝、硅是由铁氧体形成的元素，在高温下可促进金属表面形成致密氧化膜，以防止进一步氧化。它们是提高钢的抗氧化性和耐高温气体腐蚀性的主要元素。然而，过高的铝和硅含量将严重恶化室温塑性和热塑性。铬能显著提高耐热钢铸件的再结晶温度。当含量为2%时，加固效果较好。

镍和锰可以形成并稳定奥氏体。镍可以提高耐热钢铸件的高温强度和抗渗碳性。锰可以代替镍形成奥氏体，但它会损害耐热钢铸件的抗氧化性。

钒、钛和铌是强碳化物形成元素，可形成细小的分散碳化物，提高耐热钢铸件的高温强度。钛、铌和碳的结合还可以防止奥氏体钢在高温下或焊接后的晶间腐蚀。

碳和氮可以膨胀和稳定奥氏体，从而提高耐热钢铸件的高温强度。当钢中含有更多的铬和锰时，氮的溶解度可以显著提高，氮合金化可以用来代替昂贵的镍。

硼和稀土是耐热钢铸件中的微量元素。溶解在固溶体中的硼会扭曲晶格，晶界上的硼可以阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素可以显著提高耐热钢铸件的抗氧化性和热塑性。

耐热钢铸件通常在电弧炉或感应炉中冶炼。真空精炼和二次精炼通常用于高质量要求的产品。一些高合金耐热钢铸件难以通过铸造加工和变形。它不仅比轧制产品更便宜，而且具有更高的持久强度。因此，耐热铸钢在耐热钢铸件中占很大比例。

除砂型铸造外，精密铸造还可用于获得表面光滑、尺寸准确的产品。离心铸造通常用于合成氨和乙烯裂解用高温炉管。热处理珠光体高强度钢通常在正火或淬火和回火后使用；马氏体耐热钢经过淬火和回火，以稳定结构，获得良好的综合力学性能和高温强度。

耐热钢铸件退火罐生产线中的铁素体钢不能通过热处理进行强化。为了消除冷塑性变形加工和焊接引起的内应力，可在650~830℃进行退火处理。退火后，可快速冷却，以快速通过475℃的脆性温度范围。

奥氏体抗氧化钢主要通过高温固溶热处理来获得良好的冷变形。奥氏体热强度钢首先经过高温固溶处理，然后在高于使用温度60～100℃的温度下时效，以稳定组织并析出第二相，从而增强基体。耐热钢主要在铸态下使用，应根据耐热钢铸件的类型采用相应的热处理。