耐熱合金鋼的發展趨勢與驅動力工業生產的飛速發展密切相關。在蒸汽輪機和加熱爐逐漸發展趨勢的時代’因為工作中主要參數低,高碳鋼已基本上能符合要求。20世紀初,伴隨著加熱爐和蒸汽輪機工作中主要參數的持續提升,研發出了鐵素體型合金結構鋼鉬鋼、鉬鋼、鉻鉬釩鋼。碳素鋼的操作溫度一般在450—480℃下列,而含鉬0.5%的鋼的研制使其操作溫度提升到500℃上下,而且在450—480℃溫度范圍內的長久抗壓強度比碳素鋼高1.5—2倍。合金鋼鉬鋼和鉻鉬釩鋼的長久抗壓強度遠比碳素鋼和鉬鋼高,操作溫度為500~550℃。如今,多元化復合型細晶強化的合金結構鋼耐熱鋼的研制,又把加熱爐和蒸汽輪機的操作溫度提升到600~620℃。
很多年來,冶金工業和電力企業一直專注于新式耐熱合金鋼的科學研究開發設計,尤其是鉻成分為g%~120-/0(質量濃度)的高鉻耐熱鋼的發展趨勢。該系列產品耐熱鋼是典型性的奧氏體鋼,以其突顯的強延展性、抗應力松弛特性,及其優良的抗高溫空氣氧化和耐腐蝕特性而備受關注,并變成電廠中關鍵機器設備用料的主選或升級換代原材料。新型材料除開應力松弛抗壓強度、強延展性、沖擊韌性和低周拉疲憊工作能力等獲得提升之外,電焊焊接等使用性能也獲得了顯的改進。
就現階段世界各地發展趨勢狀況看,加熱爐和管路用鋼的發展趨勢能夠分成2個方位,一是金相組織耐熱鋼的發展趨勢;另一是馬氏體耐熱鋼的發展趨勢。說白了鐵素體、馬氏體、奧氏體耐熱鋼,按慣例通稱為金相組織耐熱鋼。馬氏體耐熱鋼的許用溫度高些,但其熱膨脹系數大,對溫度轉變 比較敏感,非常容易因內應力引起疲憊裂開,生產制造大中型的馬氏體鋼預制構件現階段仍是個難點。除此之外,因為應用了很多價格昂貴的鎳元素,其成本費也較高。與之對比,金相組織耐熱鋼具備兩層面的優點:(1)低成本;(2)熱膨脹系數小,因而對內應力疲憊不比較敏感,應用風險性減少。金相組織耐熱鋼擁有 優良的早期研究基礎,其發展趨勢可分成兩根主線任務:(1)慢慢提升關鍵耐熱合金鋼原素Cr的成份,從2.25Cr提升到12Cr;(2)根據加上v、Nb、Mo、W、Co等鋁合金原素,使鋼在600℃隔熱保溫lOh后的應力松弛斷裂伸長率由35MPa明顯提高到60MPa、lOOMPa、140MPa、180MPa。