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抗高溫氧化：金屬和氧的親和力大時，且氧在晶鉻內溶解度達到飽和時，就在金屬表面上形成氮化物。一旦形成了氧化膜，氧化過程的繼續進行將取決于兩個因素：（a）界面反應速度，包括金屬/氧化物界面及氧化物/氣體兩個界面上的反應速度；（b）參加反應的物質通過氧化膜的擴散速度。在一般情況下，當金屬的表面與氧起始反應生產極薄的氧化膜時，界面反應起主導作用，即界面反應是氧化膜生成的控制因素。但隨著氧化膜的生長增后，擴散過程將逐漸起著越來越重要的作用，成為繼續氧化的控制因素。金屬表面形成的氧化膜一般是固態，但是根據氧化膜的性質不同，在較高溫度下，有些金屬的氧化物是液態，有的還是氣態的。在耐熱鋼中加入鉻、鋁、硅和稀土元素等，與氧形成一層完整致密具有保護性的氧化膜。在金屬表面施加涂層也是提高抗高溫氧化能力的重要方法。如在耐熱鋼表面滲鋁、滲硅或鉻鋁、鉻硅共滲都有顯著的抗氧化效果。
高溫硫化是一種比純氧化更嚴重的高溫腐蝕形態，因為硫化物膜比氧化膜的缺陷濃度大，更容易開裂和剝落，特別是硫化物的熔點低，蒸汽壓高，多數硫化物共晶點低。硫化時硫的存在形式對高溫硫化速度有影響。氣相的硫可能是以硫蒸汽、二氧化硫、三氧化硫、硫化氫和有機硫化物等形態存在。當硫和氧同時存在時，在金屬表面上常形成氧化物和硫化物的混合銹層產物，這種銹層比在H2S或有機硫以及硫蒸汽中產生的硫化物的保護性好。由于硫化與氧化相似，因此，氧化的基本理論和紡織氧化的基本措施都適用于硫化。在鋼中加入鉻、鋁、硅等合金元素都可以在一定程度上防止或減緩高溫硫化。
抗高溫碳化：高溫碳化是材料暴露于高溫下含碳的氣體或液態環境中由于氣體與材料表面發生高溫反應，吸附在其表面上那一部分碳原子產生的表面增碳現象。金屬表面吸收大量的談，碳連續不斷地滲入金屬內部，當超過了碳在金屬中的溶解度，高溫下降形成許多不穩定的碳化物、析出石墨等，這就大大地降低了材料的耐腐蝕性能和綜合力學性能。特別是不銹鋼和耐熱鋼，由于碳化，在鋼中出現大量的碳化鉻，從而造成鋼的貧鉻，使耐腐蝕性能及抗高溫氧化性能顯著降低。碳化是一種危害很大的高溫腐蝕形態，但它不像高溫氧化和硫化那樣普遍。使用高合金的耐熱鋼是解決高溫碳化的重要途徑。在工程中常用25Cr-20Ni鋼和25Cr-35Ni鋼來制造高溫裂解爐的爐管，效果很好。硅是提高鋼抗高溫碳化的有利元素之一，但它在鋼中的含量不宜超過2%。碳化物穩定元素鈮、鈦、鎢等對提高抗高溫碳化性能是有利的。改變氣氛的成分能改變碳化條件，改善高溫碳化的環境1Cr6Si2Mo鋼●用途： 用于工作溫度小于600℃的鍋爐吊掛、省煤器管夾、定位板，工作溫度小于650℃以下的燃氣輪機氣缸襯套，還廣泛用于石油工業等。●工藝性能：1.冶煉：電爐冶煉。2.熱加工：始鍛溫度1160℃，終鍛溫度850℃，鍛軋后砂冷或堆冷。該鋼有空淬現象，熱加工后快冷后發生裂紋，應緩冷。另外，該鋼有脫碳傾向，加熱時溫度階段應保證斷面溫度均勻，如保持時間長，應保持還原氣氛。3.冷加工：薄板（＜3mm）可在室溫下彎曲、卷邊，如需要進行較復雜的成型，則可預熱到200℃，以提高塑性。如果變形量打，也可分幾次變形，中間經過應力退火。 4.切削性能：切削性能尚可，由于含鉻量較高，故較粘、較韌。
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12Cr1MoV鋼板此鋼與12CrMoV鋼相比，具有更高的抗氧化性及熱強性。此鋼的蠕變極限與持久強度值很接近，并在持久拉伸的情況下具有高的塑性；鋼的工藝性與焊接性良好，但焊前需預熱至300℃，焊后需除應力處理。是高壓、超高壓、亞臨界電站鍋爐過熱器、集箱和主蒸氣導管廣泛采用的鋼種。580℃時仍具有高的熱強性和抗氧化性能，有較高的持久塑性。生產工藝較簡單，焊接性能良好，但對正火冷卻速度較敏感。580℃長期使用會產生珠光體球化。
1Cr6Si2Mo屬馬氏體型耐熱鋼，在800℃有較好的抗氧化性。與1Cr5Mo鋼相比，含Si量多1.5%，使鋼的回火脆性傾向增大，零件在高溫下長時間工作時會產生脆性破斷。該鋼在含硫的氧化性氣氛中和熱石油介質中的抗腐蝕性能很好。經正火、回火熱處理后有較高的持久強度和蠕變強度。該鋼有空淬現象，熱加工后，如冷卻過快，會發生裂紋，應緩冷。可焊性差，可采用電焊，不宜氣焊，焊前須預熱到300℃～400℃，焊后進行750℃回火處理。工作溫度≤700℃的鍋爐吊架及省煤器管夾。耐熱鋼的耐高溫腐蝕性能耐熱鋼經常處于高溫復雜的腐蝕性環境中工作。耐高溫腐蝕是耐熱鋼的一項很重要的性能要求。高溫腐蝕是材料在高溫下與各類氣體環境發生的反應。主要的高溫氣體腐蝕形式有：高溫氧化、硫化、氮化、碳化等形態。另外還有高溫熔鹽服飾、高溫液態金屬腐蝕等。
在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會發生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。合金元素與鐵、碳的相互作用，合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
合金元素對相圖的影響：1.對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響：擴大或縮小γ相區的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區，且同樣Ni或Mn的含量較多時，可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如奧氏體不銹鋼和高錳鋼等)，而Cr、Ti、Si等超過一定含量時，可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織(如高鉻鐵素體不銹鋼等)。2.對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響：擴大γ相區的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降，縮小γ相區的元素則使其上升，并都使共析反應在一個溫度范圍內進行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低，即S點和E點左移，強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
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