這是一份關(guān)于滲碳爐專用 ZG16Cr25Ni20Si2 高溫合金鋼鑄件ZG16Cr25Ni20Si2（在中國舊牌號中也常被稱為 ZG4Cr25Ni20Si2）是一種廣泛應(yīng)用于高溫環(huán)境下的奧氏體耐熱鋼鑄件，尤其在滲碳爐等熱處理設(shè)備中扮演著關(guān)鍵角色。

一、材料概述

該材料屬于高鉻鎳奧氏體耐熱鋼，通過鑄造方式成型。“ZG"是“鑄鋼"的拼音縮寫，其化學(xué)成分設(shè)計旨在提供優(yōu)異的高溫強度、抗?jié)B碳性、抗高溫氧化和抗熱疲勞性能。

二、化學(xué)成分 (典型值)

元素 C (碳) Cr (鉻) Ni (鎳) Si (硅) Mn (錳) P (磷) S (硫)

含量 (%) ≤0.20 23.0-27.0 18.0-21.0 1.50-2.50 ≤1.50 ≤0.040 ≤0.040

* 高鉻 (Cr)：形成致密的Cr?O?氧化膜，是提供優(yōu)異抗高溫氧化和抗?jié)B碳能力的關(guān)鍵元素。

* 高鎳 (Ni)：穩(wěn)定奧氏體組織，確保材料在高溫下具有穩(wěn)定的力學(xué)性能和良好的抗蠕變能力。

* 硅 (Si)：進一步強化抗氧化和抗?jié)B碳性能，特別是能抑制“碳黑"的析出。

三、主要性能特點

1. 的抗?jié)B碳性能 (Excellent Carburization Resistance)

* 這是其作為滲碳爐內(nèi)構(gòu)件（如料盤、爐罐、馬弗罐、導(dǎo)軌、輻射管等）的材料的最主要原因。

* 高含量的Cr和Si能在表面形成穩(wěn)定、致密的保護膜，有效阻止?fàn)t內(nèi)活性碳原子向鋼材內(nèi)部滲透，避免材料發(fā)生“脆化"和“腫脹"，延長使用壽命。

2. 優(yōu)異的高溫抗氧化性 (Outstanding High-Temperature Oxidation Resistance)

* 可在高達1150℃ 的連續(xù)工作溫度和更高（如1200℃）的間歇工作溫度下使用，表面氧化速率極低。

3. 良好的高溫強度 (Good High-Temperature Strength)

* 奧氏體基體提供了比鐵素體耐熱鋼更好的高溫強度和抗蠕變性能，能夠承受工件和工裝的自重以及熱循環(huán)產(chǎn)生的應(yīng)力。

4. 抗熱疲勞性能 (Thermal Fatigue Resistance)

* 雖然奧氏體鋼的熱膨脹系數(shù)較高，但其良好的塑性和韌性有助于抵抗因反復(fù)加熱和冷卻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，防止開裂。

四、在滲碳爐中的應(yīng)用

ZG16Cr25Ni20Si2 鑄件主要用于制造滲碳爐中直接接觸高溫、富碳氣氛的核心部件，常見包括：滲碳爐專用ZG16Cr25Ni20Si2高溫合金鋼鑄件

* 料盤/工裝架 (Baskets/Trays)：承載工件，在爐內(nèi)反復(fù)進出，承受工件重量、高溫和急冷急熱。

* 爐罐/馬弗罐 (Retorts/Muffles)：作為密閉容器，將工件與加熱元件隔離，形成可控的化學(xué)氣氛，要求的氣密性和抗?jié)B碳性。

* 導(dǎo)軌/爐底板 (Rails/Furnace Floor Plates)：支撐料盤和工件在爐內(nèi)移動，承受機械載荷和高溫。

* 輻射管 (Radiant Tubes)：燃燒器在其中燃燒，通過管壁輻射加熱爐膛，要求良好的抗高溫和抗?jié)B碳性能以保持熱效率。

* 風(fēng)扇組件 (Fan Assemblies)：用于強制爐氣循環(huán)，確保溫度和碳勢均勻，通常在高速和高溫下工作。

五、使用注意事項與局限性

1. σ相脆化 (Sigma Phase Embrittlement)

* 在800-900℃ 的溫度區(qū)間長期工作時，組織中的鉻會析出硬而脆的σ相，導(dǎo)致材料的室溫沖擊韌性顯著下降，在設(shè)備冷卻或維修時容易發(fā)生脆性斷裂。這是使用該材料時需要重點規(guī)避的溫度區(qū)間。

2. 高溫強度限制

* 雖然高溫性能良好，但當(dāng)溫度超過1100℃時，其強度會顯著下降。對于承載重大工件的設(shè)計，需要充分考慮這一點。

3. 焊接與維修

* 該材料可焊接，但屬于難焊鋼種。需采用相匹配的高合金焊材（如A402、A407等），并嚴格執(zhí)行預(yù)熱和焊后熱處理工藝，以防止熱裂紋和晶間腐蝕。

4. 成本

* 由于含有大量的鉻、鎳等貴金屬，其原材料成本和制造成本較高。滲碳爐專用ZG16Cr25Ni20Si2高溫合金鋼鑄件

六、總結(jié)

ZG16Cr25Ni20Si2 是滲碳爐等高溫?zé)崽幚碓O(shè)備中經(jīng)受富碳氣氛考驗的“主力軍"材料。 它的核心價值在于其的抗?jié)B碳性和高溫穩(wěn)定性，能夠保證滲碳工藝的穩(wěn)定運行和工裝自身的長壽命。

在選擇時，需根據(jù)具體部件的最高工作溫度、承載情況和預(yù)期壽命來進行綜合考量，并特別注意避開其易產(chǎn)生σ相脆化的敏感溫度范圍。