什么是铸造耐热钢

　　什么是铸造耐热钢？他与铸造耐蚀不锈钢有何共同点？高铬耐热钢、高铬镍耐热钢、高镍铬耐热钢的有关标准及其应用范围如何？

　　耐热钢铸件广泛使用于工作温度大于650℃的场合。在很多情况下，这种铸钢件还会遇到各种腐蚀性气体，因此高温强度只是选材依据之一，材料的耐腐蚀性也必须加以考虑。在高温腐蚀环境中，碳钢和低合金钢缺乏足够的高温强度和耐腐蚀性能，在这种条件下工作的零件，应选用耐热钢，耐热钢具有在高温下长时间工作所必需的高温强度和耐腐蚀性能，除了高温强度和耐腐蚀性能外，有的铸造耐热钢还要具有承受工作温度周期变化和工作环境性质变化的能力。

　　按照合金类别，耐热钢主要有三大类，即高铬钢、高铬镍钢和高镍铬钢。这几类高合金钢成分与耐腐蚀不锈钢相近，不同之处是碳含量较高，所以有较高的高温强度，它们与相应牌号锻钢的不同在于碳含量高，成分范围窄，在订购耐热铸钢件时，必须指明铸钢的牌号，因为化学成分上的差异对钢的性能有很大的影响。

　　（1）高铬钢 这类钢含Cr8%—— 0%，含少量的Ni或不含Ni组织是铁素体，为了提高钢的抗高温性能，可在钢中加入⑴（Si）2.0%—— .0%，如ZG40Cr9Si2。为了细化钢的晶粒，可加入质量分数为1%左右的 Ti，如ZGCr25Ti，这类钢在高温下强度较低，抗燃气腐蚀性能差，应用范围有限，一般用作阀门、法兰以及受力较小的管接头;而ZG 0Cr26Ni5耐热钢强度较高，可用于矿石烧结炉的零件。

　　（2）高铬镍钢 这类钢含Cr超过18%，含Ni超过8%，而含Cr量总是超过含Ni量，其基体组织是奥氏体，有一些钢中有少量铁素体，强度和韧性均比高铬钢高。为了进一步提高钢的抗氧化性，可往钢中加入⑴（Si）1. %——2.0%，如ZG 5Cr24Ni7SiN。可加入少量强烈形成奥氏体的元素N并代替部分Ni，铬锰氮铸造耐热钢也是这种类型的高合金钢，其金相组织为奥氏体十铁素体，它含铬量为17%——20%，再在钢中添加⑴（M九）11%——1 %和⑴（N）0.22%——0.28%以取代Ni，加⑴（Si）1.6%——2.4%，进一步提高高温抗氧化性。高铬锰钢必要时可采用固溶处理 （加热至1100℃左右保温淬火）以得到奥氏体十铁素体组织，一般要求的铸件也可铸态使用。一般要求的铸件也可铸态使用。

　　ZG 5Cr25Ni12（HE）耐热钢在高温下具有良好的耐腐蚀性能，并有中等强度适用温度高达1100℃的零件，这种钢可用于含硫量较高的工作环境，常用作矿石烧结炉和钢锭加热炉的零件，但这种钢在650——870℃有形成改相的倾向。

　　ZG 0Cr19Ni9耐热钢基本上不会形成改相，可在870℃下工作，常用来制作炼油厂加热炉、水泥窑、矿石烧结炉和热处理炉的管件支架和横梁。ZG40Cr25Ni20耐热钢具有较高的蠕变强度和持久强度，可用来制造工作温度高达1150℃的构件，它具有良好的抗燃气腐蚀性能，常用作加热炉滚轴和其他零件，以及蒸汽裂化粗汽油炉和乙烯热解加热器的管道。ZG40Cr 0Ni20 耐 热 钢 性 能 与ZG40Cr25Ni20相近，在工作温度高达980℃和硫量较高的环境中，它是同类的热钢中耐腐蚀性能最好的材料，主要用于天然气分解装置。

　　（ ）高镍铬钢 主要合金元素是Ni，含量在2 %以上，含Cr量在10%以上，且含镍量高于含铬量，其整个工作温度范围内保持单一的奥氏体。在这类钢中，镍是主合金化元素，是促进奥氏体形成元素，也是主要抗高温氧化的合金元素，并具有一定的抗腐蚀能力，能溶解较多的碳分，减少形成碳化铬的倾向，降低碳的危害，提高钢的强度，而不降低其塑性，可往钢中添加⑴（Si）1.5%——2%，来进一步提高钢的抗氧化性。如ZG 5Ni24Cr18Si2高镍铬铸造钢。

　　这类铸钢通常用于工作温高达1150℃，温度变化大，需要抗热疲劳和热冲击的零件。但高镍铸钢不宜在硫量较高的环境中使用。

　　这类钢均具有良好的高温强度和组织稳定性，一般在铸态使用，只有要求较高蠕变强度的铸件才施行固溶处理和时效处理。

　　高合金耐腐蚀钢和高合金耐热钢在焊接时要注意什么？

　　许多铸造不锈钢都易于焊接，如型奥氏体不锈钢。若组织中有少量铁素体，则焊接性能更好。这类钢加热到427℃以上，就会发生敏化而损害耐腐蚀性能，所以这类钢铸件焊接时，一定不要使铸件过热，故一般都不在焊前预热，每层焊道之间要喷水冷却，以使温度降低到150℃以下。

　　耐腐蚀不锈钢焊后会影响其耐腐蚀性能，但一般焊接状态的铸件仍有满意的性能。如焊后在强腐蚀环境下，可能会引起应力腐蚀裂纹，应在焊后重新热处理，将铸件加热到1050℃以上然后快冷，使在焊接过程中析出的碳化物重新固溶。耐腐蚀性能要求高而焊后又无法进行固溶处理时，则在钢中预先加入合金元素铌或钛，以形成稳定的碳化物，也可以降低钢液的含碳量。含铌或钛和超低碳不锈钢 （C≤0.0 %），焊后可以不进行固溶处理。

　　焊接单相奥氏体钢时易产生裂纹，含Ni量越高，含C量越低，则在焊缝附近形成微裂纹的倾向就越大。含C量在0.1%——0.2%范围内，含Ni量超过1 %的粗粒钢中，这种微裂纹的发生最为明显。降低含S量可使微裂纹减少。采用低电流焊接，可使焊道温度降低，也可以使微裂纹减少。