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　　耐熱模具鋼出廠狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和注意事項

　　耐熱鋼生產(chǎn)廠家在航空、航天、火力電站設(shè)備、發(fā)動機(jī)、化工等部門中，許多零件是在高溫下工作的，要求具有耐熱性。耐熱性是金屬材料在高溫下抗氧化性和熱強(qiáng)性能的統(tǒng)稱。高溫抗氧化性是指金屬材料在高溫下對氧化作用的抗力;而熱強(qiáng)性是指其在高溫下對機(jī)械載荷作用的抗力，即高溫強(qiáng)度。高溫強(qiáng)度及其指標(biāo)金屬和合金的強(qiáng)度隨溫度升高而下降是普遍現(xiàn)象。但是由于其成分和組織不同，不同金屬材料下降的程度是不同的。從圖8-23可以看出，結(jié)構(gòu)鋼在高溫降得快，而耐熱鋼下降得很慢，可見室溫強(qiáng)度不能作為高溫強(qiáng)度指標(biāo)。

　　金屬材料在室溫下受力破壞常常是由于原子在晶格內(nèi)的滑移，而當(dāng)工作溫度達(dá)0.6-0.7T.‘以后，材料的受力破壞往往是由于原子在晶格遷移(即擴(kuò)散)和在晶界上發(fā)生u滯流動而引起。因此，在常溫下金屬晶界一般說是堅固的區(qū)域，而在高溫下晶界往往是薄弱地帶?？梢姡貌煌姆椒▉碓u定金屬的高溫強(qiáng)度。溫度升高對金屬的抗氧化性和熱強(qiáng)性都有較大的影響。當(dāng)溫度升高時，在機(jī)械應(yīng)力作用下金屬隨時間增長而慢慢發(fā)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱為蠕變。塑性變形雖能引起強(qiáng)化，但當(dāng)金屬的溫度超過再結(jié)晶溫度時，由于原子的活動性增大，塑性變形引起的強(qiáng)化作用會迅速消失。

　　金屬的蠕變過程可用圖8-24的蠕變曲線說明。此圖是用蠕變試驗裝置將試樣在高溫下加載荷拉伸作出的。圖中的應(yīng)力，:曲線是蠕變曲線的一般形式，在此曲線上可以分出。a.,ab,b。和cd四部分。Ua是加上載荷后所引起的瞬時彈性變形。若載荷超過彈性極限，也可產(chǎn)生塑性變形。ab是蠕變的第·階段，此階段中金屬以逐漸減慢的變形速度進(jìn)行變形，即蠕變速度隨時間增加而減小。be是蠕變的第二階段，這時金屬以恒定的變形速度進(jìn)行變形，蠕變速度可用傾角的正切表示。cd是蠕變的第三階段，在此階段中蠕變加速進(jìn)行，直至d點金屬發(fā)生斷裂。

　　圖8-24的應(yīng)力。。和，，曲線，與應(yīng)力，，曲線類似。但因，，應(yīng)力小，不出現(xiàn)第三階段;而，、應(yīng)力大，在短時間即發(fā)生較大變形而斷裂。

　　理想金屬材料的蠕變曲線應(yīng)具有很小的起始蠕變(階段)和低的蠕變速率(第二階段)，而巨要有一個明顯的第三階段，它可以預(yù)示材料的強(qiáng)度正在消失。同時材料在斷裂時應(yīng)具有一定塑性。

　　蠕變現(xiàn)象對鍋爐、透平、燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣發(fā)動機(jī)等機(jī)械有很大意義，若選材和設(shè)計不當(dāng)，則往往會由于蠕變超過一定的允許量而使零件失效。例如高溫、高壓下長期工作的鋼管，由于蠕變的產(chǎn)生會使管徑越來越大，管壁越來越薄，終使鋼管破裂。很多工廠對重要的零件在運行過程中采用蠕變測量來監(jiān)督設(shè)備，經(jīng)一定時間(例如6000一7000h)運轉(zhuǎn)后檢查一次，對蠕變嚴(yán)重的零件必須拆換。

　　衡量金屬材料高溫強(qiáng)度的指標(biāo)是蠕變極限和持久強(qiáng)度極限。A蠕變極限蠕變極限系指在一定溫度及時間內(nèi)，蠕變總伸長率不超過規(guī)定值的大應(yīng)力值，例如下面符號:0O.1/3()=一38(MPa}表示在600℃以下，300h內(nèi)產(chǎn)生不超過0.1%蠕變所需的大應(yīng)力為138MPa.,為了方便起見，在實際測試工作中，也經(jīng)常使用測定金屬在一定溫度和應(yīng)力作用下，經(jīng)一定時間所引起的變形量，作為評定蠕變極限的標(biāo)準(zhǔn)，例如在800℃和200MPa應(yīng)力下，經(jīng)100h引起試樣變形0.15%，即以變形量0.15%作為評定蠕變極限的指標(biāo)。

　　表示在700℃下經(jīng)過100h使金屬不發(fā)生斷裂的大應(yīng)力為125MPao為了測試方便，往往也用測定金屬在一定溫度和應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的時間，作為持久強(qiáng)度極限指標(biāo)，例如在700℃和350MPa的應(yīng)力下不發(fā)生斷裂時間為225h等。提高鋼高溫性能的途徑一般鋼鐵在560℃以上表面容易氧化，主要是由于在此溫度以上生成松脆多孔的FeO，它與基體結(jié)合能力薄弱而易剝落。氧原子容易通過FeO進(jìn)行擴(kuò)散，使鋼的內(nèi)部繼續(xù)進(jìn)行氧化，終導(dǎo)致零件破壞。

　　為了提高鋼的抗氧化性。加人合金元素Cr,Si,AI等，這些元素與氧的親和力比鐵大，首先被氧化形成一層致密的、熔點高的，而且牢固覆蓋在鋼表面上的氧化膜，防止氧的進(jìn)人，從而提高了鋼的抗氧化性。

　　加人斕、飾等稀土元素可進(jìn)一步提高鉻鋼的抗氧化性，因為它們能降低Cr,03膜的揮發(fā)性，改進(jìn)膜的組成，使其變?yōu)榉€(wěn)定的含RE的氧化膜，如(CrLZ)2O，膜。

　　提高金屬的熱強(qiáng)性，重要的是防止蠕變。我們不能指望全部消除蠕變，只是力圖減緩蠕變過程。

　　通常用熔點高的金屬作為耐熱合金的基體。因為熔點高，原子間的結(jié)合力大，高溫下不易產(chǎn)生塑性變形，所以抗蠕變能力強(qiáng)。因此可用鐵、鎳、鉆〔這三元素常用)、欽、妮、鎢等作為基體。加入合金元素，例如鎢、鑰，提高再結(jié)晶溫度，使再結(jié)晶難以進(jìn)行;或加人合金元素形成穩(wěn)定的碳化物或金屬間化合物，阻礙蠕變的發(fā)展，均能提高金屬的高溫強(qiáng)度。

　　高溫下晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)強(qiáng)度，加人合金元素強(qiáng)化晶界，增加晶粒間的結(jié)合力，例如加人微量的缽、錯等元素.能自動富集于晶界，填補(bǔ)晶界孔隙，減少缺陷，并阻止強(qiáng)化相在晶界聚集長大，使晶界強(qiáng)化而抵抗沿晶界的斷裂。

　　此外，適當(dāng)粗化晶粒，也可提高強(qiáng)化性。利用鑄造組織，或通過熱處理獲得適當(dāng)組織，均可在一定程度上提高鋼的熱強(qiáng)性。

　　蘇州東锜公司主要鋼種有：熱作模具鋼H13（SKD61、1.2344）、H13-S（FDAC）、38CrMoAl（SACM645）等；冷作模具鋼D2（1.2379）、SKD11、Cr12MoV、O1（SKS3、1.2510）、DC53、S7等；高速工具鋼M2（SKH51、1.3343）、M35（SKH55、1.3243）、塑膠模9Cr18Mo（440C）、4Cr13等，其廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、電器、電子通訊、醫(yī)療機(jī)械等各大領(lǐng)域，已成為工業(yè)企業(yè)必不可少的材料。