1. 馬氏體型不銹鋼
馬氏體型不銹鋼的代表鋼種12Cr13（410），作為汽輪機(jī)和螺釘?shù)雀邷夭牧?，從很早以前就開始使用了。幾種鋼種的高溫抗拉特性如圖4-8所示。從數(shù)據(jù)上來(lái)看，12Cr不銹鋼大約到500℃仍具有較高的抗拉強(qiáng)度，但高于這個(gè)溫度時(shí)強(qiáng)度就會(huì)顯著地下降并發(fā)生各種脆化現(xiàn)象。所以在高溫使用時(shí)，必須注意。因此，對(duì)各種汽輪機(jī)葉片用材，如在12Cr不銹鋼中，添加Mo（鉬）、V（釩）、Nb（鈮）及W（鎢）等，以強(qiáng)化其高溫強(qiáng)度，形成使用溫度可達(dá)650℃的高溫馬氏體型不銹鋼。
汽輪機(jī)用鋼種，因?yàn)?500℃高溫?zé)崽幚硎固蓟铮–r23C6，NbC等）在奧氏體基體中固溶后，再進(jìn)行650～680℃回火。這些析出的碳化物可以顯著地提高其蠕變破壞強(qiáng)度。
2. 鐵素體型不銹鋼
幾種鐵素體型不銹鋼鋼種的高溫抗拉特性，如圖4-8所示。從12Cr13（410），06Cr13Al（405），10Cr17（430），16Cr25N（446）的數(shù)據(jù)可以看出，其高溫抗拉強(qiáng)度從400～450℃開始急劇下降。如果到700～800℃時(shí)，它們的抗拉強(qiáng)度差別幾乎就沒(méi)有了。圖4-9是幾種不銹鋼蠕變破壞強(qiáng)度示意圖。
鐵素體系列不銹鋼在高溫中使用時(shí)，會(huì)引起脆性，其高溫的蠕變強(qiáng)度非常低。還有在870℃以上的溫度下，結(jié)晶粒度顯著地粗大化，變得非常脆。因此，一般不會(huì)選用鐵素體系列不銹鋼制造有高溫強(qiáng)度要求的機(jī)械零部件。
3. 奧氏體型不銹鋼
在奧氏體型鋼中，加入了大量的Ni和Mn。特別是Ni大量加入鋼中后，對(duì)提高鋼的抗氧化性有好處，它可以減少FeO層的厚度，而Mn則對(duì)鋼的抗氧化性不利。含錳高的鋼，氧化膜和鋼結(jié)合得不夠牢固，冷卻時(shí)氧化膜極容易崩落。另外，W和Mo加入鋼中后，會(huì)使鋼的抗氧化性能降低，特別是在800℃以上時(shí)，由于Mo和W的氧化物MoO3和WO3揮發(fā)性極大，因而使材料失重劇烈。少量堿土金屬或稀土金屬加入鋼中，可提高鋼的抗氧化性能，特別是在高于1000℃時(shí)相當(dāng)有效。因?yàn)樵诟邷叵?，耐熱材料的破壞主要是晶界?yōu)先氧化所造成的，而加入少量堿土金屬或稀土金屬后，晶界優(yōu)先氧化的現(xiàn)象幾乎可以完全消失。
在500℃以上，其他鋼種的強(qiáng)度會(huì)急劇下降，而奧氏體系列不銹鋼卻仍具有較高的強(qiáng)度。特別是因?yàn)樗辛己玫哪脱趸裕赃m用于各種高溫工況下使用。在高溫下幾種鋼種的抗拉特性如圖4-8所示。從圖4-8中的數(shù)據(jù)可以看出，與06Cr19Ni10（304）相比較，06Cr17Ni12Mo2(316),06Cr18Ni11Nb (347),20Cr25Ni20(310)的高溫強(qiáng)度更高。因?yàn)閵W氏體型不銹鋼是面心立方晶格，比體心立方晶格的鐵素體系列不銹鋼在600℃以上的高溫強(qiáng)度顯著優(yōu)越。
奧氏體型不銹鋼的蠕變破壞強(qiáng)度（100000h）如圖4-9所示。06Cr17Ni12Mo2(316), 06Cr18Ni11Nb(347),06Cr18Ni11Ti(321)表現(xiàn)出優(yōu)越的高溫特性。Mo可將奧氏體的基體進(jìn)行強(qiáng)化，進(jìn)一步形成碳化物，提高其高溫強(qiáng)度和蠕變斷裂強(qiáng)度。Nb，Ti等形成NbC和TiC等強(qiáng)力的碳化物，它們?cè)趭W氏體基體上析出，可以提升其高溫強(qiáng)度和蠕變斷裂強(qiáng)度。復(fù)合添加Mo，Nb，Ti等的奧氏體不銹鋼，其高溫特性更優(yōu)越。
奧氏體型不銹鋼的蠕變強(qiáng)度（1％/105 h），如圖4-10所示。在600℃ 附近，06Cr18Nil1Nb（347）的蠕變強(qiáng)度最高，06Cr17Ni12Mo2（316），06Cr18Ni11Ti（321）次之。特別是06Cr18Nil1Nb（347）的蠕變強(qiáng)度要比06Cr19Ni9（304）大約高2倍。到800℃附近時(shí)，它們?nèi)渥儚?qiáng)度差別就沒(méi)有了。因此，奧氏體型不銹鋼作為鍋爐、石油化學(xué)工業(yè)設(shè)備等主力材料得到廣泛應(yīng)用。耐熱鋼適用工作溫度范圍見表4-2。
奧氏體型不銹鋼中，有高錳的不銹鋼。添加錳用以代替一部分鎳，作為節(jié)鎳型不銹鋼有 12Cr17Mn6Ni5（201）或12Cr18Mn9Ni5N（202）。這些材料的蠕變破壞強(qiáng)度，在650～750℃比06Cr19Ni10（304）優(yōu)越，但其焊接性較差，在使用時(shí)必須注意。
4. 析出硬化型不銹鋼
析出硬化型不銹鋼，在常溫以及500℃以下，是強(qiáng)度較高的材料。05Cr17Ni4Cu4Nb（630）是低C馬氏體基體中析出Cu、Nb等的金屬間化合物使其硬化的鋼種。其高溫強(qiáng)度到450℃仍然是很優(yōu)越的。如超過(guò)此溫度，其強(qiáng)度就會(huì)急劇下降。
幾種常用耐熱不銹鋼的用途，見表4-3。
07Cr17Ni7Al（631）中添加Al，借助于在馬氏體基體中析出含有微細(xì)的Al金屬間化合物而被強(qiáng)化。在200～450℃，因具有良好的高溫特性，是飛機(jī)制造常用的材料。
5. 其他高溫材料
不銹鋼作為高溫材料，其使用溫度可高達(dá)到900℃，如若超過(guò)這個(gè)溫度就要選用Ni基、Co基和Mo基合金等其他高溫材料。
