什么是鑄造耐熱鋼？

　　什么是鑄造耐熱鋼？他與鑄造耐蝕不銹鋼有何共同點(diǎn)？高鉻耐熱鋼、高鉻鎳耐熱鋼、高鎳鉻耐熱鋼的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用范圍如何？

　　耐熱鋼鑄件廣泛使用于工作溫度大于650℃的場(chǎng)合。在很多情況下，這種鑄鋼件還會(huì)遇到各種腐蝕性氣體，因此高溫強(qiáng)度只是選材依據(jù)之一，材料的耐腐蝕性也必須加以考慮。在高溫腐蝕環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼缺乏足夠的高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性能，在這種條件下工作的零件，應(yīng)選用耐熱鋼，耐熱鋼具有在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作所必需的高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性能，除了高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性能外，有的鑄造耐熱鋼還要具有承受工作溫度周期變化和工作環(huán)境性質(zhì)變化的能力。

　　按照合金類別，耐熱鋼主要有三大類，即高鉻鋼、高鉻鎳鋼和高鎳鉻鋼。這幾類高合金鋼成分與耐腐蝕不銹鋼相近，不同之處是碳含量較高，所以有較高的高溫強(qiáng)度，它們與相應(yīng)牌號(hào)鍛鋼的不同在于碳含量高，成分范圍窄，在訂購(gòu)耐熱鑄鋼件時(shí)，必須指明鑄鋼的牌號(hào)，因?yàn)榛瘜W(xué)成分上的差異對(duì)鋼的性能有很大的影響。

　?。?）高鉻鋼 這類鋼含Cr8%——30%，含少量的Ni或不含Ni組織是鐵素體，為了提高鋼的抗高溫性能，可在鋼中加入⑴（Si）2.0%——3.0%，如ZG40Cr9Si2。為了細(xì)化鋼的晶粒，可加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%左右的 Ti，如ZGCr25Ti，這類鋼在高溫下強(qiáng)度較低，抗燃?xì)飧g性能差，應(yīng)用范圍有限，一般用作閥門、法蘭以及受力較小的管接頭;而ZG30Cr26Ni5耐熱鋼強(qiáng)度較高，可用于礦石燒結(jié)爐的零件。

　?。?）高鉻鎳鋼 這類鋼含Cr超過18%，含Ni超過8%，而含Cr量總是超過含Ni量，其基體組織是奧氏體，有一些鋼中有少量鐵素體，強(qiáng)度和韌性均比高鉻鋼高。為了進(jìn)一步提高鋼的抗氧化性，可往鋼中加入⑴（Si）1.3%——2.0%，如ZG35Cr24Ni7SiN。可加入少量強(qiáng)烈形成奧氏體的元素N并代替部分Ni，鉻錳氮鑄造耐熱鋼也是這種類型的高合金鋼，其金相組織為奧氏體十鐵素體，它含鉻量為17%——20%，再在鋼中添加⑴（M九）11%——13%和⑴（N）0.22%——0.28%以取代Ni，加⑴（Si）1.6%——2.4%，進(jìn)一步提高高溫抗氧化性。高鉻錳鋼必要時(shí)可采用固溶處理 （加熱至1100℃左右保溫淬火）以得到奧氏體十鐵素體組織，一般要求的鑄件也可鑄態(tài)使用。一般要求的鑄件也可鑄態(tài)使用。

　　ZG35Cr25Ni12（HE）耐熱鋼在高溫下具有良好的耐腐蝕性能，并有中等強(qiáng)度適用溫度高達(dá)1100℃的零件，這種鋼可用于含硫量較高的工作環(huán)境，常用作礦石燒結(jié)爐和鋼錠加熱爐的零件，但這種鋼在650——870℃有形成改相的傾向。

　　ZG30Cr19Ni9耐熱鋼基本上不會(huì)形成改相，可在870℃下工作，常用來(lái)制作煉油廠加熱爐、水泥窯、礦石燒結(jié)爐和熱處理爐的管件支架和橫梁。ZG40Cr25Ni20耐熱鋼具有較高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，可用來(lái)制造工作溫度高達(dá)1150℃的構(gòu)件，它具有良好的抗燃?xì)飧g性能，常用作加熱爐滾軸和其他零件，以及蒸汽裂化粗汽油爐和乙烯熱解加熱器的管道。ZG40Cr30Ni20 耐 熱 鋼 性 能 與ZG40Cr25Ni20相近，在工作溫度高達(dá)980℃和硫量較高的環(huán)境中，它是同類的熱鋼中耐腐蝕性能最好的材料，主要用于天然氣分解裝置。

　?。?）高鎳鉻鋼 主要合金元素是Ni，含量在23%以上，含Cr量在10%以上，且含鎳量高于含鉻量，其整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)保持單一的奧氏體。在這類鋼中，鎳是主合金化元素，是促進(jìn)奧氏體形成元素，也是主要抗高溫氧化的合金元素，并具有一定的抗腐蝕能力，能溶解較多的碳分，減少形成碳化鉻的傾向，降低碳的危害，提高鋼的強(qiáng)度，而不降低其塑性，可往鋼中添加⑴（Si）1.5%——2%，來(lái)進(jìn)一步提高鋼的抗氧化性。如ZG35Ni24Cr18Si2高鎳鉻鑄造鋼。

　　這類鑄鋼通常用于工作溫高達(dá)1150℃，溫度變化大，需要抗熱疲勞和熱沖擊的零件。但高鎳鑄鋼不宜在硫量較高的環(huán)境中使用。

　　這類鋼均具有良好的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性，一般在鑄態(tài)使用，只有要求較高蠕變強(qiáng)度的鑄件才施行固溶處理和時(shí)效處理。

　　高合金耐腐蝕鋼和高合金耐熱鋼在焊接時(shí)要注意什么？

　　許多鑄造不銹鋼都易于焊接，如18-8型奧氏體不銹鋼。若組織中有少量鐵素體，則焊接性能更好。這類鋼加熱到427℃以上，就會(huì)發(fā)生敏化而損害耐腐蝕性能，所以這類鋼鑄件焊接時(shí)，一定不要使鑄件過熱，故一般都不在焊前預(yù)熱，每層焊道之間要噴水冷卻，以使溫度降低到150℃以下。

　　耐腐蝕不銹鋼焊后會(huì)影響其耐腐蝕性能，但一般焊接狀態(tài)的鑄件仍有滿意的性能。如焊后在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下，可能會(huì)引起應(yīng)力腐蝕裂紋，應(yīng)在焊后重新熱處理，將鑄件加熱到1050℃以上然后快冷，使在焊接過程中析出的碳化物重新固溶。耐腐蝕性能要求高而焊后又無(wú)法進(jìn)行固溶處理時(shí)，則在鋼中預(yù)先加入合金元素鈮或鈦，以形成穩(wěn)定的碳化物，也可以降低鋼液的含碳量。含鈮或鈦和超低碳不銹鋼 （C≤0.03%），焊后可以不進(jìn)行固溶處理。

　　焊接單相奧氏體鋼時(shí)易產(chǎn)生裂紋，含Ni量越高，含C量越低，則在焊縫附近形成微裂紋的傾向就越大。含C量在0.1%——0.2%范圍內(nèi)，含Ni量超過13%的粗粒鋼中，這種微裂紋的發(fā)生最為明顯。降低含S量可使微裂紋減少。采用低電流焊接，可使焊道溫度降低，也可以使微裂紋減少。