溫度超過350℃謂之高溫。高溫用鋼是指在高溫下具有較高強度的鋼材。
在石油化工裝置里,高溫并伴有腐蝕的管道必須使用耐腐蝕材料;高溫、不伴有腐蝕的管道則應(yīng)使用高溫、高壓無縫鋼管。
碳素鋼的上限使用溫度為425℃左右,超過該溫度時用沸騰鋼和Al鎮(zhèn)靜鋼比Si鎮(zhèn)靜鋼更為優(yōu)越。但是,碳素鋼在425℃左右會引起石墨化現(xiàn)象,致使強度下降,所以必須添加合金元素以改善碳素鋼的高溫強度。
Mo在Fe中固溶成為穩(wěn)定的碳化物,可提高蠕變強度。
從經(jīng)濟的理由考慮,在高潮強度允許的情況下有使用低合金鋼的傾向。例如,在英國擬以減少Cr含量并加V的Cr-Mo-V鋼代替2.25Cr-1Mo鋼;在美國擬以0.5Cr-0.5Mo代替1.25Cr-0.5Mo鋼等。
不銹鋼(18Cr-8Ni~25Cr-20Ni)的高溫強度高,特別是18-12MoL、18-8-Ti、18-8-Nb等合金元素的影響更為優(yōu)越。
一般在沒有耐腐蝕性問題的場合,在規(guī)定的范圍內(nèi),含碳量高的不銹鋼,其高溫強度也高。
一般面心立方晶體結(jié)構(gòu)的奧氏體不銹鋼即使在600℃以上也比體心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵素體鋼的蠕變強度高。
在Fe內(nèi)單獨添Ni至28%以上時,在常溫下也不會形成奧氏體。可是,同時添加Ni、Cr至Cr18%、Ni8%時,便可形成奧氏體組織。而且Cr遠比Ni價廉,所以18-8鋼是最經(jīng)濟的奧氏體鋼。
若在18-8鋼內(nèi)添加Mo,Nb,Ti,Mo可強化基質(zhì);Nb、Ti則形成碳化物,從而可改善高溫強度。
比18-8不銹鋼的高溫強度更高的材料有復合添加多種元素的19-9DL、HS-88、17-14CuMo等,其他為穩(wěn)定不銹鋼基體而添加Co的Fe-Cr-Ni-Co系合金,其代表的鋼種有G-18B、N-155。
近年來開發(fā)了添加Mn的合金鋼,在英國有Esshetel250(添加6%Mn,10%Ni,15%Cr,1%Mo,1%Nb,0.25VB),在美國有Kromarc58(添加10%Mn,22%Ni,15%Cr,2.25%Mo,0.25%V,0.23%N B Zr),比18-8系合金鋼的高溫強度更高,是火力發(fā)電鍋爐用鋼管所注目的材料。