固溶强化能有效阻止位错运动得到结构复杂的碳化物 固溶强化铁素体耐热钢一般以铁素体为基体,通过加人一些合金元素形成单相过饱和固溶体来达到强化。在固溶强化的过程中.原子间结合力提高和晶格畸变,使 固溶体中的滑移变形更加困难,从而使基体得到强化。同时,合金元素的加人不仅是单个合金元素本身的作用.还有溶人的合金元素之间的交互作用。因此,在耐热钢中加人少量的多元合金元素.往往比加人多量的单一合金元素更能提高热强性。
沉淀强化固溶强化的效果是有限的,也不够稳定,而沉淀强化是提高钢的热强性的最有效方法之一。沉淀析出相有高度的稳定性,能更有效地阻止高温下的位错运动,所以沉淀强化的作用更加显著。耐热钢沉淀强化主要是通过在钢中加入碳化物形成元素(如V、Nb、Ti及W等)来实现。而多元合金化则可以得到稳定的结构复杂的碳化物,增强沉淀强化的效果。晶界强化晶界在高温形变时是薄弱环节,晶界强度随温度的升高而迅速下降。因此,耐热钢中应避免含有使晶界弱化的杂质元素,而应加人能有效强化晶界的微量元素。通常,加人微量硼及碱土金属或稀土元素,可显著消除有害气体和杂质元素的不利影响,提高 晶界在高温下的强度,改善钢的高温性能。
铁素体耐热钢中的合金元素主要是铬和钼,为了改善某些性能,还可以加人钒、铌、 钨、硼等合金元素。铬的影响铬是耐热钢中极重要的合金元素。当钢中含Crit足够高吋,能在钢的表面形成致密的Cr203氧化膜.这层氧化膜能在一定程度上阻止氧、硫、氮等腐蚀性气体向钢中扩散.也能阻止金属离子向外扩敗。耐热钢的耐高温腐蚀性能与含Cr量有一定的关 系,当含CrM达到12%时,钢的髙温抗氧化能力明显提高。此外,Cr的熔点高,本身就具有优异的抗蠕变性能,在低合金钢中加人1%左右的Cr就能明显提高钢的热强性。在耐热钢中.Cr通常是与Mo复合应用的.Cr能调节Mo在碳化物和固溶体之间的分配。在利用Ci-Mo复合强化时.必须使Mo含量维持在交互作用的最佳值,方能达到最伎的强化效果。研究表明.Cr-l 2Mo和Cr-lMo的复合是最恰当的。 |