ZG35Cr24Ni7SiN耐熱鋼與高溫合金區(qū)別緒論 在航空、電力、冶金、化工、石油等許多行業(yè)中，很多機(jī)械或零、部件需要在高溫下使用，要求鋼在高溫下具有抗蠕變能力、抗氧化能力、抗腐蝕性氣體能力、足夠的強(qiáng)度與韌性以及良好的加工、焊接性。耐熱鋼是針對這種需求的一類鋼種。對于耐熱鋼來說，最重要的性能是高溫下的抗氧化性和熱強(qiáng)性。
1 抗氧化性 大多數(shù)金屬能與氧反應(yīng)形成氧化物，氧化物的形成速度隨溫度升高而明顯增加，因此高溫下金屬的氧化速度很快。若形成的氧化物是揮發(fā)性氧化物，則金屬就不斷損失。但大多數(shù)金屬氧化物不容易揮發(fā)，使金屬表面覆蓋一層氧化膜，這層氧化膜會阻礙金屬與氧的進(jìn)一步反應(yīng)，使氧化反應(yīng)速度逐漸降低。氧化膜對金屬的保護(hù)性由下述因素決定：
①氧化膜的性質(zhì) 氧化膜形成后，繼續(xù)氧化要求氧擴(kuò)散到膜/金屬界面，或金屬擴(kuò)散到膜/氣界面，反應(yīng)才能繼續(xù)，金屬或氧在膜中的擴(kuò)散一般均通過空位擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行，因此氧化物中空位缺陷越多，擴(kuò)散越快，氧化速度就越快。 Al2O3和Cr2O3中的金屬/氧比例接近化學(xué)計(jì)量比，氧化物中的空位很少，因此金屬離子或氧離子在膜中的擴(kuò)散比較困難。一旦金屬表面形成一層完整的Al2O3或Cr2O3膜以后，氧化反應(yīng)速度就會明顯放慢，因而膜的保護(hù)性好。 FeO、NiO的實(shí)際化學(xué)式可寫為Fe0.95O或Ni0.999O，即氧化物中存在明顯的金屬空位，金屬離子或氧很容易借助這些空位向外或向內(nèi)擴(kuò)散，使得氧化反應(yīng)能夠保持一定的速度，因此膜的保護(hù)性差。
②氧化膜的致密性與膜中的應(yīng)力 a） 氧化膜的致密性由氧化膜體積與被氧化的金屬體積之比值來決定，可以用Pilling-Bedworth比（PBR）來表示形成氧化物以后造成的體積變化： PBR＝氧化物中每個(gè)金屬離子體積/金屬中每個(gè)金屬原子體積 PBR>1，即金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锖篌w積增大，膜中產(chǎn)生壓應(yīng)力； PBR <1，即金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锖篌w積減小，膜中產(chǎn)生張應(yīng)力，不能形成連續(xù)膜； PBR在1~2之間最好，這時(shí)的壓應(yīng)力有利于膜的致密性。PBR過大導(dǎo)致膜中應(yīng)力過大，膜也容易破裂。
4．1．2熱強(qiáng)性 材料在高溫下測量的各項(xiàng)機(jī)械性能，如σb、σs、硬度、疲勞強(qiáng)度等指標(biāo)均比常溫下大大下降。
評定材料的高溫強(qiáng)度，常用蠕變極限和持久強(qiáng)度：
1）蠕變極限－在一定溫度下，引起一定變形速度的應(yīng)力。 將一定尺寸的試樣，加熱到一定溫度，并加一定載荷，長時(shí)間后得蠕變伸長率－時(shí)間曲線（圖4-1），對不同溫度和不同應(yīng)力試樣，可得多條蠕變曲線。 金屬的蠕變不能避免，碳鋼在400℃以上即可發(fā)生明顯蠕變。高溫下長期受負(fù)載的零部件，如鍋爐爐管，蠕變后使管徑越來越大，管壁變薄，最終爆破。蠕變可使汽輪機(jī)葉片與汽缸之間間隙消失而破壞。因此，高溫下長期在負(fù)載狀態(tài)下工作的工件，必須采用熱強(qiáng)性高、抗蠕變能力強(qiáng)的耐熱鋼。
 2）持久強(qiáng)度：一定溫度下，經(jīng)過一定時(shí)間而引起斷裂的應(yīng)力值。 例如：σ105500為500℃下經(jīng)過105小時(shí)發(fā)生斷裂的應(yīng)力值。 持久強(qiáng)度相當(dāng)于鋼的抗拉強(qiáng)度，如：使用溫度500℃，要求運(yùn)行105小時(shí)，則設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力應(yīng)小于持久強(qiáng)度σ105500。
4．1。3提高鋼的熱強(qiáng)性的方法 
（1） 固溶強(qiáng)化在鋼中加入W、Mo、Cr、Ni、Nb、V、N等元素，這些元素一方面固溶在鋼的晶體結(jié)構(gòu)中，使晶格發(fā)生畸變，提高位錯(cuò)運(yùn)動阻力，使得晶體的滑移變形困難；另一方面也能夠降低元素在固溶體中的擴(kuò)散速度，提高鋼的回復(fù)與再結(jié)晶溫度，降低蠕變速率。
（2）晶界強(qiáng)化晶界是材料內(nèi)部缺陷集中的區(qū)域，低溫下晶界能有效地阻礙位錯(cuò)的滑移；但在高溫（T>0。6Tm）下，晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)，沿著晶界很容易發(fā)生晶粒之間的滑動和蠕變，晶粒越細(xì)，鋼的高溫持久性能越差。因此對于耐熱鋼和高溫合金，通常都選擇較粗的晶粒度，此外，可以加入微量有強(qiáng)化晶界作用的元素如B、Zr、Mg和稀土元素等。O、S、Bi、Pb等元素在晶界存在會降低晶界的強(qiáng)度，需要在合金冶煉過程中嚴(yán)加控制。 
（3）彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化是耐熱鋼和高溫合金主要的強(qiáng)化手段之一，在基體材料中析出細(xì)小、彌散分布的堅(jiān)硬第二相粒子，能夠有效地阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動，產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果。耐熱鋼中主要依靠Mo、W、Cr等碳化物形成元素的加入在鋼中析出MC、M6C和M23C6等類型的碳化物，來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化效果。在鎳基高溫合金中，主要的彌散強(qiáng)化相則是金屬間化合物Ni3Al或Ni3Ti（γ‘相）。稀土元素Y在高溫合金中能夠形成彌散均勻分布的超細(xì)稀土氧化物Y2O3，這種強(qiáng)化作用稱氧化物彌散強(qiáng)化。 
（4）形變強(qiáng)化金屬加工變形后，位錯(cuò)密度升高，位錯(cuò)運(yùn)動的阻力增大，從而進(jìn)一步變形所需要的應(yīng)力增大。