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　　马氏体耐热钢出厂状态、相关参数和注意事项

　　

　　马氏体耐热钢是一种具有热强性耐热钢，其中C和Cr含量较高，通常含铬量为10-13%，可以通过弥散强化机理假如第二相获得蠕变强度高的马氏体耐热钢，少量的镍、钼、钒等合金元素来进行合金化处理，铬、硅主要提高钢的抗氧化性，而镍、钼、钨、钒、锰等则用以提高钢的高温强度。因此，马氏体耐热钢具有高的蠕变强度、耐蚀性和热强性，是火力发电厂设备制造的主要材料。

　　

　　马氏体耐热钢在火力发电厂中的应用比较普遍，一般多用于主蒸汽、高压旁路、再热蒸汽热段、导汽管等高温蒸汽管道和锅炉本体过热器、再热器、连通管等部件，汽轮机叶片也大多采用马氏体耐热钢。特别是进入21世纪，T/P91、T/P92等新型马氏体耐热钢引入我国以后，使其应用更加广泛。

　　

　　传统的低铬系列和铬钼系列电站锅炉用钢，其工作温度和高温强度比较低，不能适应现代电站中高温高压部件的需要。在机组提高了运行参数之后，若仍用原来的几种耐热钢，设计受压件的计算壁厚将显著增加，大大增加钢材的用量和受压件的重量，增加电站锅炉的造价，增加高温运行的热应力，给电站锅炉的安全运行带来危害。因此，必须开发新型耐高温高压、抗腐蚀的电站锅炉用钢，这就是要在现代电站锅炉中大量采用综合性能优良的高铬马氏体耐热钢的根本原因。

　　

　　我国于20世纪70年代初开始应用9%～12%Cr耐热钢，是世界上采用9%～12%Cr耐热钢比较早的之一。它们主要用来制造电站锅炉过热器、再热器、高温蒸汽集箱、蒸汽管道。9%～12%Cr钢属于高铬马氏体耐热钢，具有比较高的蠕变断裂强度、高温抗氧化及抗腐蚀性能。电站锅炉制造中初采用的高铬耐热钢是合金成分比较简单的马氏体耐热钢，如国内电站锅炉制造中早已采用的A213-T9、HT-7、1Cr9Mo1、F11（X20CrMoWV121）、F12（X20CrMoV121）、HT-9等普通型高铬耐热钢。虽然早期高铬耐热钢的工作温度和高温强度都比传统的低铬和铬钼系列钢有所提高，已经在电站锅炉制造中广泛应用，但是提高工作温度和压力的幅度还不够大，还不能满足超临界、超超电站锅炉的要求。通过人们不断地研究和实践发现，在上述耐热钢中，借助现代冶金工业的高科技以及高纯净冶炼、控轧、控冷加工等技术，适当添加V、Nb、W、B、N等强化合金元素之后，就可以开发出来新型的耐热、耐高温的高强度耐热钢。

　　

　　马氏体耐热钢的基本性能

　　

　　1马氏体耐热钢的抗氧化性

　　

　　钢在高温时抵抗氧化气氛腐蚀作用的性能称为抗氧化性。碳钢在570"C以上加热时，形成三层氧化膜：外层是Fe：0，，中层是Fe，0。，里层(即与金属邻接)为FeO，其含氧量由表至里逐渐减少。其中Fe20，薄，Fe30．次之，leO厚。FeO是缺位固溶体，晶体结构不致密，氧原子容易通过晶格空隙进行扩散，因而氧化速度急剧增加，所以碳钢的抗氧化性很差。当钢中加入Cr、Si、Al等元素时，由于这些合金元素比铁容易氧化，在钢的表面形成一层致密而稳定的氧化膜，使氧和金属原子在氧化膜中不易扩散，氧化过程被抑制，从而提高了钢的抗氧化性。

　　

　　零件的工作温度越高，保证钢具有高抗氧化性的含铬量也越高。从图中还可以看出，钢中单***加入18％Cr、3％Si或3％A1，都能提高钢在1000℃左右的抗氧化性。但在一般情况下都不单***加入一种元素。例如在铬钢中加入2％Cr或2％A1，既可提高钢的抗氧化性，还可以改善钢的热强性及工艺性。评定耐热钢的抗氧化性主要是用称重法，郎用单位时间、单位面积上增加或减少的重量来表示。因为耐热钢表面的氧化物不易脱落，故整个过程表现为增重。

　　

　　5.2马氏体耐热钢的高温强度

　　

　　钢在高温时抵抗塑性变形及破断的能力称为钢的高温强度。评定高温强度的指标很多，其中主要的指标是蠕变***限和持久强度。可以通过加入合金元素和热处理来提高钢的高温强度，合金元素对钢的高温强度有很大的影响，其强化作用主要有以下几个方面：

　　

　　(1)基体的固溶强化。加入Cr、w、Mo、Si等合金元素提高钢基体原子间的结合力和再结晶温度，从而提高钢的抗蠕变能力。同时，加入一种或多种合金元素如Ni、‰等使钢成为单相的奥氏体。因为，，相铁原子排列比较致密，原子问结合力较强，故奥氏体型耐热钢比铁素体型耐热钢的高温强度高。

　　

　　(2)晶界强化。高温下晶界的强度比晶粒低，并且晶界原子排列不规则，扩散易于进行，因此粗晶粒比细晶粒具有更高的高温强度．例如在钢中加硼能填充晶界的空位，使扩散受到阻碍，从而使晶界强化。

　　

　　(3)沉淀强化。因合金碳化物或金属化合物在高温下不易聚集和长大，因此可以使钢强化。例如在奥氏体型耐热钢或耐热合金中通过(w、Mo、Cr)。c。或(V、Nb)．C。等碳化物的沉淀强化，可提高基体的高温强度。

　　

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