耐熱不銹鋼管是指具有良好耐熱性,優良耐氧化性及優異高溫強度的不銹鋼管。它主要應用于工業生產中的高溫環境用材,如火力發電的鍋爐,管道及汽輪機等。耐熱不銹鋼管主要分為兩大類:鐵素體鋼(包含珠光體組織、貝氏體組織、馬氏體組織和奧氏體-鐵素體雙相鋼)和奧氏體鋼。根據具體組織的不同又可將其分為以下幾類。

1)鐵素體型耐熱鋼;這類鋼合金成分主要為鉻元素,同時,為了滿足使用性能,還添加了各種合金元素,基體組織為鐵素體,一般服役溫度可達650℃。該鋼一般用于工業生產大型設備的耐熱部件,如用在鍋爐、煉油設備渦輪及內燃機中。

2)鐵素體-珠光體型耐熱鋼;此類耐熱鋼與其它種類相比,合金含量較少,熱處理完成后得到鐵素體加珠光體組織。該鋼能夠通過加入強碳化物形成元素,形成特殊碳化物產生彌散,故具有較高強度。同時,合金元素還能起到強化鐵素體基體的作用,增加回火析出碳化物的穩定性。這類鋼可以在450℃至620℃的蒸汽環境中長期運轉,具有足夠強度承受相應應力,故多用于鍋爐蒸汽管道。代表性鋼種有15CrMo、12Cr1MoV20Cr3WMoV等。

3)馬氏體型耐熱鋼;大多以1Cr13馬氏體不銹鋼管為基礎而得到發展。這類鋼必須經過淬火+高溫回火的熱處理,產生強度和塑韌性較好的低碳馬氏體。一般使用狀態是回火馬氏體,工作溫度不高于620℃,主要用在汽輪機葉片中。代表鋼種有2Cr12MoV1Cr10Mo2VNb等。

4)奧氏體型耐熱鋼;具有較高的強度,強度手段有固溶強化、碳化物沉淀強化和金屬間化合物強化。其中,固溶強化指的是通過在鋼中添加多種微量合金元素,如W、Mo等,這些合金元素將在金屬基體上形成間隙固溶體或置換固溶體,提高材料強度。這類鋼形成了大量的固溶體,使用狀態為固溶態。同時,其具有較好的耐腐蝕性能和良好的冷熱加工性能。典型鋼種有Type304Type316等。碳化物沉淀強化指的是通過向鋼中添加一些與碳或氮親和力較高的合金元素,如Nb、Ti、AlCu等元素。這些元素將在服役過程中形成Nb、Ti的碳氮化物、M 23 C 6型化合物[35]、富銅相、3?′(NiAl、Ti))和3?′′(Ni Nb)等產物,這些細小的析出相將均勻彌散的分布于金屬基體中,進而大大提高鋼的抗蠕變性能和強度,這類鋼的使用溫度范圍為650℃至1150℃。