耐熱性是指高溫下既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能即熱穩(wěn)定性,又有足夠的強(qiáng)度即高溫力學(xué)性能(熱強(qiáng)性)。
1. 熱穩(wěn)定性
為了使不銹鋼在高溫下具有穩(wěn)定的耐氧化和耐氣體介質(zhì)腐蝕性能,必須使鋼材表面不能形成疏松或易于破裂的氧化膜,如FeO、Fe3O4、Fe2O3。為了防止氧化膜的出現(xiàn),最好在鋼中加入Cr、Al和Si等合金元素,使鋼材表面形成結(jié)構(gòu)致密并與鋼材表面牢固結(jié)合的氧化膜,如Cr2O3、Al2O3等合金氧化膜。這種合金氧化膜具有良好的保護(hù)作用,從而可延長(zhǎng)鋼材的使用壽命或提高使用溫度。若鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到或超過12%,再加入鋁和硅等合金元素就可發(fā)揮更大的抗氧化性能。在不銹鋼中,若氧化膜主要以Cr2O3;的形式出現(xiàn),其抗環(huán)境溫度劇變的能力最為優(yōu)越。
2. 高溫強(qiáng)度
耐熱鋼產(chǎn)品在高溫使用過程中要考慮到的因素:一是高溫強(qiáng)度,高溫強(qiáng)度的指標(biāo)有蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度以及高溫短時(shí)強(qiáng)度。鋼材在高溫下受恒定應(yīng)力作用時(shí),由于應(yīng)力與溫度共同作用的結(jié)果,可在低于屈服強(qiáng)度的條件下發(fā)生緩慢的塑性變形,這就叫蠕變:蠕變的速率隨溫度的提高和應(yīng)力的增大而增加。蠕變強(qiáng)度是指材料在某一限定溫度下,達(dá)到某臨界蠕變速率(或某限定時(shí)間達(dá)到臨界應(yīng)變量)的臨界應(yīng)力長(zhǎng)期高溫工作時(shí)可能產(chǎn)生脆化現(xiàn)象和高溫疲勞的特性。若耐熱鋼產(chǎn)品的高溫強(qiáng)度不能滿足圖樣設(shè)計(jì)要求.在工作過程中會(huì)發(fā)生重大事故;二是耐熱鋼產(chǎn)品長(zhǎng)期處在工作狀態(tài),疲勞在使用過程中是一個(gè)不可回避的問題,疲勞會(huì)引起疲勞裂紋。疲勞裂紋一般由表面層或者表面下某些缺陷萌生的,在交變應(yīng)力作用下,裂紋逐漸擴(kuò)大,直至剩余的斷面承受不了最后一周交變應(yīng)力的作用而發(fā)生突然斷裂。在較低溫度下,疲勞裂紋是穿晶的,而在高溫下的疲勞裂紋是沿晶間發(fā)展而導(dǎo)致斷裂。