耐热钢基本分类及在航空工业和燃气轮机与电站设备中的应用

根据耐热钢的化学成分和热处理工艺差异，获得耐热钢的钢组织不同，把耐热钢分为：

  1. 奥氏体耐热钢

    在工作温度下，组织为奥氏体，代表性的是18-8型和0Cr25Ni20耐热钢，该钢种具有好的抗氧化性能，优异的冶炼加工性能和力学性能。这类钢在各类工业中得到大量的应用。

  2. 珠光体型耐热钢

    其在工作温度下组织结构是珠光体和少量的铁素体。该类钢含有少量的铬、钼、钒，总的元素含量不超过5%，经过热处理，使合金元素在钢中充分发挥作用。代表性的钢为低合金铬钼钢、铬硅钢、铬镍钼钢。主要用于蒸汽轮机和锅炉制造中。

  3. 铁素体型耐热钢

    使用温度下组织为铁素体。代表钢种有0Cr13、Cr17、Cr28。该类钢中铬含量超过12%，不含镍，有优异的耐大气腐蚀，应力腐蚀性能，在酸碱盐溶液中有一定的耐腐蚀能力。在化学工业、石油化工、医疗、食品工业中应用广泛。

  4. 马氏体耐热钢

    含铬量为9-13%的铬钢，组织为马氏体。该类钢在650℃时，具有较好的抗氧化性，600℃以下具有较好的热强性。焊接性差，具有淬硬倾向。

一、耐热钢在航空工业中的应用

    耐热钢在航空发动机中应用广泛，压气机叶片耐热钢要求在500～550℃下有较高的强度，较好的抗腐蚀性能，足够的塑性、韧性，叶片的表面有一定的硬度，一般应用AM355沉淀硬化不锈钢。燃烧室由于其内部温度经常达到1000℃以上，并且燃烧室内外部有很大的温差，引起很大的热应力。燃烧室的材料具有优良的抗高温氧化和燃气腐蚀能力，良好的抗冷热疲劳性能，较小的线膨胀系数，较好的室温和高温塑性，工作温度下组织长期稳定，具有一定的瞬时强度和持久强度，一般合金中加入钨、钼、铌、铝、钛等元素来固溶强化和时效强化。涡轮的导向叶片，动叶片，涡轮盘都要求足够的高温强度，较高的抗氧化和热腐蚀能力，抗热应力、振动、弯曲应力的能力，良好的铸造工艺性，好的组织稳定性。尾喷管工作温度较低，一般在600～800℃。

二、工业燃气轮机中耐热钢的应用

   压气机的工作温度是300～550℃，所以对于材料的要求是工作温度下有足够的强度，质量小，加工工艺性好，良好的韧性、抗疲劳强度和刚度良好的抗氧化和抗锈蚀能力。压气机的叶片，转子，气缸一般都选用1Cr13、2Cr13、40CrNiMoA、35CrMoVA等。透平一般工作温度在900～1100℃，透平的组成部分叶片，转子，静子的工作温度不同，要求不一样，一般选用不同的耐热材料。燃烧室火焰筒根据不同的温度选择不同的耐热钢，如1Cr18Ni9Ti不锈钢可在750℃使用。

三、电站设备用高温材料分类:

  1. 钢管材料   

     在锅炉中，钢管用来做受热面管，集气箱之间的蒸汽连接管道。这些管道要求要有持久强度，一定的高温断裂塑性。一般选择C-Mo钢、C-Mn钢，Cr-Mo钢，1Cr19Ni9(TP304H)钢和1Cr19Ni11Nb(TP347H)钢。

   2. 叶片材料

    由于叶片是很重要的发电设备零件，使用寿命要求很高。叶片的工作温度在380℃左右，要求有理想的高温、室温力学性能。要有好的抗高温氧化、抗高温腐蚀性能。由于叶片制造形状复杂，这种材料根据其加工性能要求，Cr含量在13%，一般有Cr11MoV、Cr12WMoV、Cr12WMoNbVB。

  3. 紧固件材料

    要求有足够的高温持久强度，抗应力松弛能力，抗高温氧化性能等，在480℃，一般选用35CrMo，其组织稳定，工艺性好。在570℃，可以选择20Cr1Mo1VTiB，这种合金持久塑性好，综合高温力学性能好。在650℃，可以选择沉淀硬化奥氏体耐热钢1Cr15Ni36W3Ti。