耐热钢（耐热合金）和高温合金

耐热钢和 耐热合金。 这两者的区别并没有明确的规定，通常将合金元素含量小于50%的称为耐热钢，合金元素含量大于50%的，叫做（铁基）耐热合金。 两者的分别主要在于 合金元素含量。

再来说 耐热钢和 高温合金。 耐热钢是指具有良好的高温抗氧化性和高温强度的钢。耐热钢和耐热合金在较高载荷下的最高使用温度一般只能达到 750℃~850℃。对于更高温度下使用的部件，则采用镍基、钴基及难熔金属为基的高温合金。 两者的分别主要在于耐高温 温度范围。

高温工况对金属的耐热性提出了什么挑战？耐热性具体的含义？

金属材料的耐热性包含 高温抗氧化性和 高温强度两个方面。

① 高温抗氧化性

金属的高温抗氧化性是指钢在高温条件下对氧化作用的抗力，是钢能否持久地在高温下工作的重要保证条件。

氧化是一种典型的化学腐蚀，在高温空气、燃烧废气等氧化性气氛中，金属与氧接触发生化学反应即氧化腐蚀，腐蚀产物（ 氧化膜） 附着在金属的表面。随着氧化的进行，氧化膜厚度继续增加，金属氧化到一定程度后是否继续氧化，直接取决于金属表面氧化膜的性能。如果生成的氧化膜是致密、稳定的，与基体金属结合力高，氧化膜强度较高，就能够阻止氧原子向金属内部的扩散，降低氧化速度，否则会加速氧化，使金属表面起皮和脱落等，导致零件早期失效。

钢表面氧化膜的组成与温度有关，在570 ℃以下，氧化膜由Fe 2 O 3+Fe 3 O 4 组成，比较致密，能有效地阻碍氧的扩散，抗氧化性较好。大于570 ℃加热，氧化膜由Feo+Fe 2 O 3+Fe 3 O 4 组成，靠近钢表面的是Feo ，向外依次为Fe 3 O 4 和Fe 2 O 3 ，Feo 疏松多孔，占整个氧化膜厚的90% 左右，金属原子和氧原子很容易通过Feo 层扩散，加速氧化。高温下Feo 的存在，钢的抗氧化性大大下降，而且温度越高，原子扩散越快，氧化速度越快。

提高钢的抗氧化性主要途径是合金化，在钢中加入CR 、Si 、Al 等合金元素，使钢在高温与氧接触时，优先形成致密的高熔点氧化膜CR 2 O 3 、Sio 2 、Al 2 O 3 等，严密地覆盖住钢的表面，阻止氧化的继续进行。

② 高温强度

金属的高温强度是指金属材料在高温下对机械载荷作用的抗力，即高温下金属材料抵抗塑性变形和破坏的能力。

金属在高温下表现出的力学性能与室温下有较大的区别，当工作温度大于再结晶温度后，金属除了受外力作用产生了塑性变形和加工硬化外，还会发生 再结晶和 软化过程，因此在室温下能正常服役的零件就难以满足高温下的要求。

金属在高温下的力学性能与温度、时间、组织变化等因素有关。

金属在高温下工作常会发生“蠕变”现象，即当工作温度大于再结晶温度时，工作应力超过该温度下的弹性极限时，随时间的延长金属发生缓慢变形的现象。金属对蠕变的抗力越大，其高温强度也越高。

金属的高温强度一般用蠕变极限和持久强度来表示。蠕变极限是指金属在某温度下，经过一段时间后，其残余变形量达一定数值时的应力值。持久强度是指在恒定温度下经过一定时间，金属材料发生断裂破坏时的应力值。