耐热钢和耐热合金.ppt

第7章耐热钢和耐热合金
耐热钢和合金的工作条件及性能
耐热钢和耐热合金:在高温下工作并具有一定强度和抗氧化、耐腐蚀的金属材料。
1、工作条件:
高温下工作的动力机械,如火电厂的蒸汽锅炉,航空工业的喷气发动机,以及航天、舰船、石油和化工等工业部门的高温工作部件。
一、工作条件及性能要求
高温下
表面急剧氧化、腐蚀
要求抗氧化性(耐热不起皮)
高温应力、高温强化机制变化
材料发生蠕变
要求:
高温下抗蠕变性;
热强性;
抗热松弛和热疲劳性;
高温
组织变化
要求:
高温下的组织稳定性
强化机制在高温下的有效性
高温下要有大的热传导性,小的热
膨胀性
二、耐热钢的高温性能指标
金属在高温下长时间承受载荷时,可能出现两种情况的失效:
在工作应力<<σb的情况下,σb和塑性会随载荷时间的增长显著降低,产生断裂;
在工作应力<σs的情况下,工件连续而缓慢地发生塑性变形而失效。
蠕变——金属在一定的温度和静载荷长时间的作用下,缓慢地发生塑性变形的现象。
碳钢 T>300℃,低合金钢 T>400℃,在一定的静载荷的长期作用下都有蠕变现象。
温度越高,应力越大,蠕变的速度也就越快。
(1)蠕变及蠕变极限
蠕变强度——在某温度下,在规定时间达到规定变形(%)时所能承受的应力,用σC表示,σC ℃
钢和合金中的组织变化是蠕变的内因。
表示高温强度的指标有三种:蠕变强度、持久强度、持久寿命。
主要针对使用过程中不允许有稍大变形的尺寸精确的零件,如高温高压工作的钢管、蒸汽涡轮叶片。
(2)持久强度
持久强度——在规定温度和规定时间断裂所能承受的应力, 。
用在设计使用时间不太长(100-几千小时)就可更换的零件或尺寸要求不太精确,但不允许断裂的长期工作零件。
蠕变强度考虑变形为主,表征材料高温下对塑性变形的抗力。
持久强度主要考虑材料在长期使用下的断裂破坏抗力。
蠕变强度和持久强度都是反映材料高温性能的重要指标。
(3)持久寿命
(4)应力松弛
高温下工作的紧固件,在力的作用方向和零件尺寸不改变的条件下,工作零件中应力自发降低的过程称为应力松弛现象。简称为松弛。
钢材的抗松弛稳定性,是选用高温状态下的弹簧及紧固件等零部件材料的技术指标之一。
指在一定温度和规定应力作用下,从作用开始到断裂的时间。