耐高温铸件运用的环境

耐热钢是指耐高温氧化和耐高温强度的钢。耐高温氧化能力是确保工件在高温下持久工作的重要条件。在高温空气等氧化环境中，钢的氧与钢表面发生化学反应，形成多种铁的氧化层，这种氧化层非常松散，失去了钢的原有特性，极易脱落。通过在钢中添加合金元素来改善其高温抗氧化性能，从而改变氧化物的结构。常见的合金元素有铬，硅，铝等。他们和氧反应，在钢表面形成致密稳定的氧化层，或Cr2O3,SiO2,Al2O3等钝化层，以保护钢不会继续氧化。添加量较多的铬、硅、铝，其高温抗氧化性能较好，但添加量过多，会使钢的机械性能和工艺性能变差。因此，耐热钢主要合金元素是铬，辅助元素是硅、铝，总之，钢的高温抗氧化性能只与化学成分有关。高热强度是指钢在高温下能长期承受较高的机械负荷的能力。钢材在高温时承受的力学负荷一是软化，即随着温度的升高其强度下降。另一种为蠕变，即在恒定应力作用下，塑性变形量随时间缓慢增加，高温下钢的塑性变形主要由晶内滑动和晶界滑动引起。常用合金化方法来提高钢的高温强度。并将合金元素添加到钢中，以增加原子间的结合力，形成有利的组织。通过在钢中添加铬、钼、钨、钒、钛，可以强化钢的基体，提高再结晶温度，并形成强化相碳化物或金属间化合物，如Cr23C6,VC,TiC等。它们在高温下稳定，不溶解，不聚集生长，并且保持了硬度。添加镍元素的目的主要是获得奥氏体。在铁素体中，奥氏体原子排列较紧密，原子间结合力较强，原子扩散困难。因此，奥氏体具有良好的高温强度。耐热钢的高温强度不仅与其化学成分有关，而且与其组织有关。早期用于锅炉和加热炉的材料为低碳钢，使用温度一般在200℃左右，压力只有0.8MPa。在采用之前，使用20g等低碳钢锅炉时，使用温度不超过450℃，工作压力不超过6MPa。由于各种动力装置的使用温度不断升高，工作压力迅速增加，现代耐热钢的使用温度已经达到了700℃，使用环境也变得越来越复杂和苛刻。耐热钢在200~1300℃范围内使用，工作压力在几兆帕至几十兆帕之间，工作环境从单纯的氧化气氛发展到硫化气氛、混合气氛以及熔盐和液态金属等更为复杂的环境。