耐熱合金

　　簡(jiǎn)介

　　一般說，金屬材料的熔點(diǎn)越高，其可使用的溫度限度越高。如用熱力學(xué)溫度表示熔點(diǎn)，則金屬熔點(diǎn)Tm的60%，被定義為理論上可使用溫度上限Tc，即Tc=0.6Tm。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，金屬材料的機(jī)械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢(shì)相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能500~600℃下長(zhǎng)期工作,能在>700℃高溫下工作的金屬通稱耐熱合金，“耐熱”是指其在高溫下能保持足夠和強(qiáng)度和良好的抗氧化性。

　　提高鋼鐵抗氧化性的途徑有二：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進(jìn)行Cr、Si、Al合金化處理。它們?cè)谘趸�性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜，并牢固地附地鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進(jìn)行;二是在鋼鐵表面，用各種方法形成高熔點(diǎn)的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。

　　提高鋼鐵高溫強(qiáng)度的方法

　　提高鋼鐵高溫強(qiáng)度的方法很多，從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點(diǎn)看，大致有兩種主要方法：

　　方法一

　　(1)增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出，金屬中結(jié)合力，即金屬鍵強(qiáng)度大小，主要與原子中未成對(duì)的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內(nèi)最強(qiáng)。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。

　　方法二

　　(2)加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強(qiáng)化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物，在金屬鍵的基礎(chǔ)上，又增加了共價(jià)鍵的成分，因此硬度極大，熔點(diǎn)很高。例如，加W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強(qiáng)度。

　　利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們?cè)诟邷叵戮哂辛己玫臋C(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其中鎳基合金是最優(yōu)的超耐熱金屬材料，組織中基體是Ni-Cr-Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經(jīng)處理后，其使用溫度可達(dá)1000～1100℃。