1Cr16Ni35 (GB/T 1221) 耐热奥氏体型钢百科解析

1Cr16Ni35 (GB/T 1221) 耐热奥氏体型钢百科解析

一、 概述

1Cr16Ni35是一种经典的耐热奥氏体型不锈钢，其中国标准牌号为1Cr16Ni35，执行标准为 GB/T 1221-2007《耐热钢棒》。在国际上，与之相对应的常见牌号有 美国ASTM标准的330（N08330） 以及 德国DIN标准的1.4864。

该钢种因其在高温环境下卓越的抗氧化性、抗渗碳性以及良好的高温强度而闻名。它通常被归类为一种“耐热合金”，而非简单的“不锈钢”，因为它所含的高镍（Ni）和铬（Cr）成分使其在高温领域的表现远优于普通不锈钢。

二、 化学成分解析 (Chemical Composition)

其优异的性能根植于其精心设计的化学成分（以下为典型值，具体以标准为准）：

碳 (C)：含量较低（约≤0.08%）。较低的碳含量有助于减少在敏化温度区间（450-850°C）内碳化铬的析出，从而保持良好的抗晶间腐蚀能力，并确保材料在高温下的塑性和韧性。

铬 (Cr)：高含量（约14.0-17.0%）。铬是提供抗氧化和抗腐蚀能力的核心元素。它在高温下能在钢材表面形成一层致密且稳定的Cr₂O₃（三氧化二铬）氧化膜，这层保护膜能有效阻止氧气继续向内扩散，从而保护基体材料不被进一步氧化。

镍 (Ni)：极高含量（约33.0-37.0%）。镍是稳定奥氏体组织的主要元素，确保了钢材在从低温到高温的广泛温度范围内都保持面心立方结构的奥氏体组织，从而赋予材料极佳的韧性、可塑性和焊接性。同时，高镍含量也极大地增强了材料在还原性气氛和渗碳气氛中的抗渗碳能力。

硅 (Si)：一定含量（约≤1.0%）。硅能进一步提高抗氧化性，尤其是在高碳活性的渗碳气氛中，它能形成富硅的阻挡层。

锰 (Mn)、磷 (P)、硫 (S)：作为常规残余元素或为了改善某些性能（如Mn可改善热加工性），其含量被控制在较低水平，以避免对材料的整体性能产生负面影响。

三、 性能特点 (Performance Characteristics)

卓越的高温抗氧化性：能够在高达1150°C的连续工作温度和高达1035°C的间歇工作温度下，抵抗空气、烟气等氧化性气氛的侵蚀。其保护性氧化膜在此高温下依然稳定有效。

优异的抗渗碳性：这是1Cr16Ni35最突出的优点之一。在高碳活性的气氛中（如渗碳炉、乙烯裂解炉），它能有效抵抗碳元素的侵入，避免材料因渗碳而变脆、产生裂纹、性能恶化。其抗渗碳性能优于310S（0Cr25Ni20）等常见耐热钢。

良好的高温强度：在高温下仍能保持较好的蠕变强度和持久强度，足以承受机械载荷，不易发生变形或断裂。

出色的抗热疲劳性：能够承受反复的加热和冷却循环，适用于温度频繁波动的工况。

良好的加工和焊接性能：由于其稳定的奥氏体组织，它具有良好的冷、热加工成型性。可采用标准的焊接方法（如手工电弧焊、TIG、MIG）进行焊接，推荐使用相匹配的高镍合金焊材（如ENiCrFe-3）。

四、 典型应用领域 (Typical Applications)

基于以上性能，1Cr16Ni35被广泛应用于各种苛刻的高温工业环境中：

热处理行业：制造各种热处理炉的部件，如辐射管、马弗罐、炉辊、导轨、料盘、风扇等，特别是在渗碳、碳氮共渗等气氛中。

石化与化工行业：用于乙烯裂解炉管、制氢转化炉管、热交换器部件以及其他在高温下处理烃类的装置。

冶金行业：用于退火炉、烧结炉、钎焊炉的炉膛和内部构件。

玻璃和陶瓷行业：用于模具、支架等接近高温熔体的部件。

能源与环保行业：用于燃气轮机燃烧室部件、废物焚烧装置的热交换管道等。

五、 加工与热处理注意事项

固溶处理：出厂状态通常为固溶处理态（约1050-1150°C水淬或快速冷却）。此处理是为了使合金元素充分溶解到奥氏体基体中，获得最均匀、最富韧性的状态，以利于后续加工并最大化耐腐蚀和耐热性能。

焊接：焊接性能良好，但需注意避免碳化铬析出导致的晶间腐蚀敏感性。建议采用小热输入、快速冷却的焊接工艺，必要时可进行焊后固溶处理。

加工硬化：作为奥氏体钢，它在冷加工时会产生显著的加工硬化现象，需要采用大功率设备并在过程中进行中间退火。

六、 总结

1Cr16Ni35（N08330）是一种综合性能极其平衡的高镍铬奥氏体耐热合金。它并非在所有方面都是最强的，但其在高温抗氧化、特别是抗渗碳方面的独特优势，使其在热处理、石化等特定工业领域成为了不可替代的关键材料。在选择时，需综合考虑工作温度、气氛环境、承受的机械应力以及成本因素，而1Cr16Ni35正是在需要长期耐受高温渗碳和氧化双重考验的严苛工况下的理想选择之一。

镍基合金是一个非常重要的高性能合金家族，主要应用于高温、高压、高腐蚀等极端环境。其牌号非常多，通常可以按照主要功能分为两大类：镍基高温合金 和 镍基耐蚀合金。

以下是上海商虎合金一些最常见和重要的镍基合金牌号，并按其分类和标准进行介绍。

一、镍基高温合金

这类合金主要用于制造航空发动机、燃气轮机等高温部件，要求在高温度下仍能保持高强度、抗蠕变、抗疲劳和抗氧化能力。

1. 以“固溶强化”为主的合金

这类合金主要通过加入钨、钼等元素进行固溶强化，具有良好的成型性和焊接性。

Haynes 230： 优异的抗氧化性和高温强度。

Inconel 617： 良好的综合性能，用于燃气轮机和热处理设备。

Nimonic 75 / 80A： 早期的经典牌号，后者性能更优。

2. 以“沉淀强化”为主的合金

这类合金通过加入铝、钛等元素形成γ‘相（Ni₃(Al, Ti)）进行强化，高温强度极高，是航空发动机热端部件的核心材料。

Inconel 718： 使用最广泛、最重要的镍基高温合金。具有良好的强度、焊接性和成型性，应用范围从发动机盘、机匣到航天紧固件。

Inconel 625： 虽然常被归为耐蚀合金，但其高温强度也很好，靠钶和钼固溶强化。

Inconel 738 / 739： 用于燃气轮机和航空发动机涡轮叶片，铸造合金。

René 系列： (如 René 41, René 80, René N5） 一系列高性能铸造合金，用于最关键的叶片部件。

CMSX 系列： (如 CMSX-4) 单晶高温合金的代表，是当前最先进的航空发动机高压涡轮叶片材料。

Mar-M 系列： (如 Mar-M247) 经典的铸造高温合金，用于涡轮叶片和导向器。

Waspaloy： 用于高强度要求的涡轮盘和叶片。

Udimet 500 / 700： 高性能沉淀强化合金。

中国牌号（GB/T）对应：

GH系列： “GH”代表“高温合金”

GH3030, GH3039 (对应苏联ЭИ开头的牌号，固溶强化型)

GH4169 (对应Inconel 718，是最重要的国产高温合金之一)

GH4099 (类似Nimonic 80A)

GH4738 (类似Waspaloy)

GH5188 (类似Haynes 188，其实是钴基合金，但常一同讨论)

二、镍基耐蚀合金

这类合金主要通过加入铬、钼、铜等元素来获得极佳的抵抗各种酸、碱、盐等介质腐蚀的能力。

1. 哈氏合金

由哈氏公司（现属肯纳金属）开发，以卓越的耐腐蚀性闻名。

Hastelloy C-276： 王牌耐蚀合金，具有极佳的耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂能力，能抵抗多种化学介质。

Hastelloy C-22： 比C-276具有更优异的耐点蚀和缝隙腐蚀能力。

Hastelloy C-2000： 耐腐蚀性能更全面的升级版。

Hastelloy B-2 / B-3： 专门用于抵抗还原性介质（如盐酸、硫酸），B-3改善了B-2的热稳定性。

Hastelloy X： 兼具良好的耐腐蚀和优异的高温强度，常被归为高温合金。

2. 因科洛伊合金 & 因康镍合金

由Special Metals公司开发，Incoloy通常指铁含量较高的Fe-Ni-Cr合金，Inconel是Ni-Cr基合金。

Inconel 600： 耐高温氧化和氯离子应力腐蚀开裂。

Inconel 625： “万金油”合金，既耐高温又耐腐蚀，应用极其广泛（海洋、化工、航空航天）。

Inconel 690： 优异的抗应力腐蚀开裂性能，是核电站蒸汽发生器传热管的关键材料。

Incoloy 800 / 800H / 800HT： 铁镍基合金，耐高温氧化和渗碳。

Incoloy 825： 经典的耐硫酸、磷酸腐蚀的合金。

Incoloy 925： 耐腐蚀且高强度的可时效硬化合金。

3. 蒙乃尔合金

最早开发的镍基合金之一，以高镍铜成分为特点，特别耐海水和还原性介质。

Monel 400： (Ni-Cu) 耐海水、氢氟酸、碱液。

Monel K-500： (Ni-Cu-Al) 是Monel 400的沉淀硬化版本，具有更高的强度。

中国牌号（GB/T）对应：

NS系列： “NS”常代表“耐蚀”

NS3306 (对应Hastelloy B-2)

NS334 (对应Hastelloy C-276)

NS336 (对应Inconel 625)

NS3102 / NS3105 (对应Inconel 600/601)

NS111 / NS112 (对应Incoloy 800/800H)

总结表格（部分常见牌号）

| 国际常用牌号 | 类似中国牌号 (GB) | 主要特点与用途 |

| ：-------------------- | :--------------------- | :------------------------------------------- |

| Inconel 718 | GH4169 | 应用最广的高温合金，用于航空发动机盘、机匣等 |

| Inconel 625 | NS336 | 综合性能好，耐高温且耐腐蚀，应用极广 |

| Hastelloy C-276 | NS334 | 耐蚀王牌，用于苛刻的化工环境 |

| Hastelloy B-2 | NS3306 | 耐还原性酸（盐酸、硫酸） |

| Inconel 690 | - | 核电站蒸汽发生器传热管专用材料 |

| Monel 400 | NCu30 | 耐海水、氢氟酸，船舶和化工应用 |

| Incoloy 800H | NS112 | 耐高温氧化和渗碳，石化裂解炉管 |

| Haynes 230 | GH3230 | 优异的抗氧化性和长期热稳定性 |

请注意：

以上列出的只是庞大镍基合金家族中的一小部分代表，实际牌号多达上百种。

不同国家、标准（如ASTM, ASME, GB, DIN, JIS）下的牌号命名规则不同，但国际通用名（如Inconel, Hastelloy）被广泛接受。

选择材料时，必须根据具体的工作环境（温度、压力、介质）、性能要求（强度、韧性、耐腐蚀性） 和加工工艺（铸造、锻造、焊接） 来确定最合适的牌号。

如果您有特定的应用场景，可以进一步查询，以便找到最精准的牌号推荐。