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1、鉻、鋁、硅這些鐵素體形成的元素，在高溫下能促使金屬表面生成致密的氧化膜，防止繼續(xù)氧化，是提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋁和硅含量過高會使室溫塑性和熱塑性嚴重惡化。鉻能顯著提高低合金鋼的再結晶溫度,含量為2%時，強化效果最好。
2、鎳、錳可以形成和穩(wěn)定奧氏體。鎳能提高奧氏體鋼的高溫強度和改善抗?jié)B碳性。錳雖然可以代鎳形成奧氏體，但損害了耐熱鋼的抗氧化性。
3、釩、鈦、鈮是強碳化物形成元素，能形成細小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強度。鈦、鈮與碳結合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產生晶間腐蝕。
4、碳、氮可擴大和穩(wěn)定奧氏體，從而提高耐熱鋼的高溫強度。鋼中含鉻、錳較多時，可顯著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替價格較貴的鎳。
5、硼、稀土均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中使晶體點陣發(fā)生畸變，晶界上的硼又能阻止元素擴散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強度；稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性。
耐熱鋼的分類：
1、珠光體鋼
合金元素以鉻、鉬為主，總量一般不超過5%。其組織除珠光體、鐵素體外,還有貝氏體。這類鋼在500～600℃有良好的高溫強度及工藝性能，價格較低，廣泛用于制作600℃以下的耐熱部件。如鍋爐鋼管、汽輪機葉輪、轉子、緊固件及高壓容器、管道等。典型鋼種有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV，12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V，20Cr3MoWV等。
2、馬氏體鋼
含鉻量一般為7～13%,在650℃以下有較高的高溫強度、抗氧化性和耐水汽腐蝕的能力，但焊接性較差。含鉻12%左右的1Cr13、2Cr13，以及在此基礎上發(fā)展出來的鋼號如1Cr11MoV，1Cr12WMoV，2Cr12WMoNbVB等，通常用來制作汽輪機葉片、輪盤、軸、緊固件等。此外,作為制造內燃機排氣閥用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也屬于馬氏體耐熱鋼。
3、鐵素體鋼
含有較多的鉻、鋁、硅等元素，形成單相鐵素體組織，有良好的抗氧化性和耐高溫氣體腐蝕的能力,但高溫強度較低,室溫脆性較大，焊接性較差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受載荷較低而要求有高溫抗氧化性的部件。
4、奧氏體鋼
含有較多的鎳、錳、氮等奧氏體形成元素，在600℃以上時，有較好的高溫強度和組織穩(wěn)定性，焊接性能良好。通常用作在600℃以上工作的熱強材料。典型鋼種有1Cr18Ni9Ti（321）,1Cr23Ni13（309）,0Cr25Ni20（310S），1Cr25Ni20Si2（314），2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等
