抗氧化性钢及其主要影响因素与表15-1常用钢种解析

在高温下有较好的抗氧化性，并具有一定强度的钢称为抗氧化性钢，也叫不起皮钢。它多用来制造炉用零件和热交换器，如燃气轮机燃烧室、锅炉吊钩、加热炉底板和辊道以及炉管等。

抗氧化性取决于表面氧化皮稳定性、致密性及其与基体金属的粘附能力，其主要影响因素是化学成分。

铬：铬是一种钝化元素，含铬钢能在表面形成一层致密的Cr₂O₃氧化膜，有效地阻止外界氧原子继续往里扩散。较高温度使用的钢和合金，铬含量常大于20%（质量分数），如含铬22%（质量分数）在1100℃以下是稳定的，可以形成连续而致密的氧化膜。

硅：在高温时，含硅钢表面可形成一层SiO₂薄膜，它能提高抗氧化性。但过量的硅会引起热加工工艺性能恶化。

铝：铝和硅都是比较经济的提高氧化性的元素。含铝钢在表面形成Al₂O₃薄膜，与Cr₂O₃相似，能起到很好的保护作用。含铝6%（质量分数）可使钢在980℃具有较好的抗氧化性。含铝5%（质量分数）的铁锰铝奥氏体钢可在800℃长期使用。过高的铝含量会使钢的冲压性能和焊接性能变坏。

稀土元素：通过研究稀土元素对Cr28钢抗氧化的影响，发现镧、铈等稀土元素可进一步提高含铬钢的抗氧化性，它们会降低Cr₂O₃挥发性，改善氧化膜组成，使变为更加稳定的（Cr，La）₂O₃；还可促进铬扩散，有助于形成Cr₂O₃。镧抑制在1100～1200℃范围内形成容易分解的NiO。

实际应用的抗氧化钢大多是在铬钢、铬镍钢或铬锰氮钢基础上添加硅或铝而配制成的。单纯的硅钢或铝钢因其力学性能和工艺性能欠佳而很少应用。(www.xing528.com)

常用抗氧化钢的主要成分、热处理、力学性能及用途见表15-1。

表15-1 常用抗氧化钢的主要成分、热处理、力学性能及用途

表15-1中所列3Cr18Ni25Si2是早期使用的钢，现已逐渐被前两种钢代替，但抗氧化性稍差。在室温下，2Cr20Mn9Ni2Si2N和3Cr18Mn12Si2N钢的力学性能并不比3Cr18Ni25Si2钢差，而且还具有良好的铸造性能，所以经常制成铸件使用。

这三种钢都是属于奥氏体类型，不仅有良好的抗氧化性，而且有抗硫腐蚀和抗渗碳能力，还能进行剪切、冷热冲压和焊接。