15CrMo钢焊接资料分析和总结.pdf

耐热钢 1.1 耐热钢的定义、分类及应用 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称 作耐热钢。耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢，一般 要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相 应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石 油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温 氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以 及一定的组织稳定性。中国自 1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的 低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到 600～620℃；此外，还 发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢的分类有以下几种： （1） 珠光体耐热钢 珠光体钢耐热钢中合金元素以铬、钼为主，质量分数总量一般不超过5%。 其组织除珠光体、铁素体外,还有贝氏体。这类钢在 500～600℃有良好的高温强 度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作 600℃以下的耐热部件。如锅炉钢管、 汽轮机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。典型钢种有：16Mo、15CrMo、 12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、10Cr2Mo1以及25Cr2Mo1V、20Cr3MoWV等。 （2） 马氏体耐热钢 马氏体钢中含铬的质量分数一般为 7～13%，在650℃以下有较高的高温强 度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。含铬12%左右的1Cr13、2Cr13, 以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV、1Cr12WMoV、2Cr12WMoNbVB 等，通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。此外，作为制造内燃机排 气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也属于马氏体耐热钢。 （3） 铁素体耐热钢 铁素体钢中含有较多的铬、铝、硅等元素，形成单相铁素体组织，有良好的 抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力，但高温强度较低，室温脆性较大，焊接性较 差。如1Cr13SiAl，1Cr25Si2等。一般用于制作承受载荷较低而要求有高温抗氧 化性的部件。 （4） 奥氏体耐热钢 奥氏体钢中含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在600℃以上时，有 较好的高温强度和组织稳定性，焊接性能良好。通常用作在 600℃以上工作的热 强材料。典型钢种有 1Cr18Ni9Ti，1Cr23Ni13，1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N， [1] 4Cr14Ni14W2Mo等 。 尤其指出的是，本课题研究的材料15CrMo钢是一种铬、钼珠光体耐热钢， 它是应用于动力工业、石油化工等部门高温条件下的重要材料。主要用于制造工 作温度高于450℃的压力容器、锅炉管道等。它不仅有很好的抗氧化性、热强性， 还有比较好的抗硫腐蚀和抗氢腐蚀性能，并且合金元素含量少，具有较好的工艺 性能和物理性能，用途很广。 1.2 我国耐热钢的发展 近几年来，随着国家经济建设的发展，我国的国民经济持续高速增长，工业， 建筑，冶金钢铁，热处理，航天，矿山，玻璃，石油工业，电力等行业相继快速 发展。这些行业的发展都离不开钢结构，而且所用的钢都不是一般性质的钢。因 为这些都不是一般性质的行业，其设备要求苛刻。性能太差就会严重影响行业的 正常运作。工业与石油工业设备，锅炉等都需要一定的高温。所以在这样特殊条 件下，对钢的要求就非常严格。一般新产品的诞生都是随着市场需求而产生的。 耐热钢就是在这种情况下出现的。 耐热钢，能在高温的条件下保持良好的性能，能抗高温。大部分的耐热钢 都是由合金组成，因为合金比单一金属的稳固性更好更强。我国从50年代就开 始生产耐热钢了，从最初的几家企业发展到现在千余家，一些企业也从最初的小 规模发展到现在国内知名品牌生产企业。随着科技的发展，为满足石油行业设备 以及管道对钢材的抗高温抗腐蚀日趋苛刻，耐热钢需要更新的技术来解决所面临 的问题。 很多企业为解决耐热钢所面临的问题，不断引进新的技术，成立专门的研 究部门，研究高性能的耐热钢，以满足市场需求。在20世纪30年代，经过专业 人士的不断的研究，发现了钼。钼元素对耐热钢的耐热强性有很大的帮助，在碳 钢中加入钼，工作温度可以大大的提高。50 年代初，我国引进低合金铬钼钢， 并开始大量生产，解决了电站锅炉以及石油化工等耐高温的问题。