對于高溫合金和耐熱鋼的耐熱性能要求,總的來(lái)說(shuō)必須具有良好的熱穩定性、熱強性和使用條件下的長(cháng)期組織穩定性。高溫長(cháng)期的組織穩定性是材料具有良好熱穩定性和熱強性的保證。熱穩定性主要指耐高溫氧化和耐熱腐蝕性能;熱強性主要指高溫瞬時(shí)強度和塑性,高溫持久性能,高溫蠕變性能,熱疲勞性能等。


  高溫氧化是指金屬在高溫氧化性氣氛中被腐蝕的現象,是化學(xué)腐蝕的一種。在高溫下,金屬表面可形成一層穩定、致密且附著(zhù)力強的保護膜時(shí),就有很好的抗氧化性能。鉻、鋁、硅是耐熱鋼和高溫合金常用的提高抗氧化能力的元素,它們在耐熱鋼和高溫合金表面可形成致密而完整的氧化膜:Cr2O3、Al2O3及SiO2。


  熱腐蝕是指金屬材料在高溫工作時(shí),基體金屬與沉積在工作表面的沉鹽及周?chē)ぷ鳉怏w發(fā)生綜合作用而產(chǎn)生的腐蝕現象。熱腐蝕是以氧化為基礎,高溫合金在經(jīng)受熱腐蝕之前總是先在合金表面上形成一層保護性氧化膜,沉鹽與氧化膜交互作用,產(chǎn)生熱腐蝕,它既存在化學(xué)腐蝕,又存在電化學(xué)腐蝕。


  蠕變是指金屬在一定溫度和應力作用下,隨著(zhù)時(shí)間的增加,慢慢地發(fā)生塑性變形的現象。蠕變極限是在規定溫度下,引起試樣在規定時(shí)間內的蠕變伸長(cháng)率(總伸長(cháng)率或塑性伸長(cháng)率)或穩態(tài)蠕變速度不超過(guò)某規定值的最大應力。


 由于材料都是長(cháng)期使用,試驗時(shí)間不可能達到,一般采用多個(gè)試樣,測得相對較高應力與斷裂時(shí)間(至少在5個(gè)應力水平下進(jìn)行)的關(guān)系曲線(xiàn),然后用外推法(一般為曲線(xiàn)延伸),推算更長(cháng)時(shí)間持久強度極限。外推出的時(shí)間一般不大于最長(cháng)試驗時(shí)間10倍,同時(shí),對材料在溫度、應力和時(shí)間作用下的組織變化應予以充分注意。


 在實(shí)際工作中,持久性能常用表示方法是在某一溫度持續的應力下材料斷裂的時(shí)間。


 疲勞是材料在交變應力和應變作用下發(fā)生局部累積損傷,經(jīng)一定循環(huán)次數發(fā)生失效。


 疲勞壽命N是在規定的應力或應變作用下,材料失效前所經(jīng)受的循環(huán)次數。


 條件疲勞極限σN(MPa)是對應于規定N次循環(huán)數的中值疲勞強度極限值。