铁素体型马氏体型PPT课件.ppt

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1、铁素体型、马氏体型与奥氏体型耐热钢★14.1引言★14.2钢的高温化学稳定性★14.3在长期高温条件下钢件的强度问题14.3.1高温对金属材料强塑性的影响14.3.2锅炉、汽轮机零件对钢材的性能要求14.3.3在长期的高温条件下钢件组织结构稳定性与耐热性14.3.4热强性的强化★14.4耐热钢设计构思及其实用钢种体系★14.5铁素体型耐热钢14.5.1锅炉管子用铁素体型耐热钢14.5.2紧固件用铁素体型耐热钢★14.6马氏体型耐热钢★14.7奥氏体型耐热钢引言耐热钢：用以制作长期在高温条件下承担静、动载荷构件的钢材应具有好的耐热性能，具有耐热性能的钢材，也称热强钢。耐热钢

2、的耐热性能有两方面的涵义：（1）抗氧化性，即高温化学稳定性。（2）热强性，即钢件在相对应于长期的高温服役条件下所应具有形变性能和抗断裂能力。14.2钢的高温化学稳定性1、钢的高温化学稳定性系指在高温下抗化学腐蚀的性能。2、在570℃以下铁与氧发生作用，在其表层生成Fe2O3氧化膜，在其次层形成Fe3O4。3、当温度超过570℃，除形成Fe2O3和Fe3O4膜外，在内部还出现FeO，实际上出现FeO＋Fe2O3和FeO层。1.Fe2O3的α-Fe2O3具有三角系结构，其中的菱形点阵的γ-Fe2O3和立方点阵的Fe3O4为复杂尖晶石型结构。Fe2O3是一种N-型半导体氧化物，F

3、e3O4是一种P-型半导体氧化物，立方点阵的FeO是一种存在严重缺陷的P-型半导体氧化物。它的结构既疏松又易于龟裂。2.各氧化物的厚度与氧化物形成的温度、时间、大气成分以及钢的化学成分有关。3.铁离子在这三种氧化物中的扩散系数和激活能如下表所示。氧化物Q与D0FeOFe3O4Fe2O3Q(kJ/克原子）126.2229.9468.2Do（cm2/s)0.0145.24x104在氧化层增厚过程中，在金属与氧化物间界处产生金属原子的离子化而构成阳极区：Me→Mez++Ze；在金属的氧化层表面处产生氧原子的离子化而造成阴极区：金属被吸向阴极区，氧离子则被吸向阳极区。因此FeO和F

4、e3O4层的增厚是依靠铁离子通过阳离子空位由内部向外层扩散，而Fe2O3层的增厚则依靠氧离子通过阴离子空位由表层向内层扩散，铁离子与氧离子在Fe2O3和Fe3O4层间相遇，发生化学反应，产生氧化。与此同时，亦发生电子由内层向表面的运动，形成电子的传递。铁离子半径比氧离子大得多，因而氧化膜的增厚主要取决于铁离子的向外层的扩散。所以于氧化膜形成以后，金属的氧化过程为包括化学反应和扩散两个环节的物理化学过程。控制氧化膜的增厚速率的因素为铁离子和氧离子在氧化膜中相对方向的扩散，而主要为铁离子的扩散所控制。通过很薄的氧化物表层可以造成一个很强的电场。约1nm（10Å）厚的薄膜的氧化电

5、位是1V数量级，因此将形成106V/nm的电场。在此电场作用下，发生氧化物的继续长大。随着氧化薄膜的加厚，电场的作用将迅速降低，以至对薄膜继续的生长而不起作用。化学腐蚀与电化学腐蚀虽有相似的电子传递现象，但前者的驱动力是金属和氧化物的自由焓差；后者是组成相间的电位差。1、在低温时，化学氧化作用遵守对数规律：2、在室温时，氧化薄膜最终厚度为1～4nm；于250～1000℃，具有抛物线形式的氧化膜生长规律。氧化膜最终厚度随着氧化温度升高而增大。于一定温度下，在超过一定厚度后，氧化生长厚度可能正比于或。3、Fe2O3和Fe3O4氧化膜的保护性不高。FeO膜几乎不起保护作用，4、要

6、杜绝钢件表面氧化膜的形成是困难的，也没有这个必要。相反的，为取得抗氧化性能，可以要求钢件表面从速的形成氧化膜，重要的问题在于如何取得结构致密，能与基体结合牢固的氧化膜。14.3在长期高温条件下钢件的强度问题14.3.1高温对金属材料强塑性的影响1.工作温度与载荷时间对钢件强度的影响在高温条件下，金属原子间结合力的下降引起金属强度急剧减低。在常温服役条件下金属强度不受载荷时间的影响。然在高温时，载荷时间明显影响强度，且温度越高，其影响越为显著。对于某些金属，当加热到一定温度以上时，时间因素对强度作用便表现的更为突出。如Fe，高于350℃，若增加载荷时间，断裂应力便开始明显的下

7、降，其塑性亦减低。2.金属在高温与应力联合作用下的蠕变现象在高温和外加载荷均为稳定情况下，即使外加作用力远低于相应温度下的屈服强度，金属将不断的发生缓慢的塑性形变，即所谓蠕变。在常温或在较低温度下，在金属塑性形变过程中，运动的位错受阻于障碍，难以发生攀移，于是造成加工硬化。而在高温下（T>0.5Tm，Tm为金属熔点）金属原子的热振幅增大，原子间的结合力下降，致使那些在室温下对位错运动起阻挡的作用大为减轻，位错易于攀移和交叉滑移。金属的蠕变有慢速、恒速和快速蠕变三个阶段。在蠕变时，从位错源放出的位错发生交叉滑移或塞积