馬氏體耐熱鋼是一種具有熱強(qiáng)性耐熱鋼，其中C和Cr含量較高，通常含鉻量為10-13%，可以通過彌散強(qiáng)化機(jī)理假如第二相獲得蠕變強(qiáng)度高的馬氏體耐熱鋼，少量的鎳、鉬、釩等合金元素來進(jìn)行合金化處理，鉻、硅主要提高鋼的抗氧化性，而鎳、鉬、鎢、釩、錳等則用以提高鋼的高溫強(qiáng)度。因此，馬氏體耐熱鋼具有高的蠕變強(qiáng)度、耐蝕性和熱強(qiáng)性，是火力發(fā)電廠設(shè)備制造的主要材料。
馬氏體耐熱鋼在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用比較普遍，一般多用于主蒸汽、高壓旁路、再熱蒸汽熱段、導(dǎo)汽管等高溫蒸汽管道和鍋爐本體過熱器、再熱器、連通管等部件，汽輪機(jī)葉片也大多采用馬氏體耐熱鋼。特別是進(jìn)入21 世紀(jì)，T/P91、T/P92 等新型馬氏體耐熱鋼引入我國以后，使其應(yīng)用更加廣泛。 

傳統(tǒng)的低鉻系列和鉻鉬系列電站鍋爐用鋼，其工作溫度和高溫強(qiáng)度比較低，不能適應(yīng)現(xiàn)代電站中高溫高壓部件的需要。在機(jī)組提高了運(yùn)行參數(shù)之后，若仍用原來的幾種耐熱鋼，設(shè)計(jì)受壓件的計(jì)算壁厚將顯著增加，大大增加鋼材的用量和受壓件的重量，增加電站鍋爐的造價(jià)，增加高溫運(yùn)行的熱應(yīng)力，給電站鍋爐的安全運(yùn)行帶來危害。因此，必須開發(fā)新型耐高溫高壓、抗腐蝕的電站鍋爐用鋼，這就是要在現(xiàn)代電站鍋爐中大量采用綜合性能優(yōu)良的高鉻馬氏體耐熱鋼的根本原因。

我國于20世紀(jì)70年代初開始應(yīng)用 9%～12%Cr 耐熱鋼，是世界上采用 9%～12%Cr耐熱鋼比較早的之一。它們主要用來制造電站鍋爐過熱器、再熱器、高溫蒸汽集箱、蒸汽管道。9%～12%Cr 鋼屬于高鉻馬氏體耐熱鋼，具有比較高的蠕變斷裂強(qiáng)度、高溫抗氧化及抗腐蝕性能。 電站鍋爐制造中初采用的高鉻耐熱鋼是合金成分比較簡單的馬氏體耐熱鋼，如國內(nèi)電站鍋爐制造中早已采用的A213-T9、HT-7、1Cr9Mo1、F11（X20CrMoWV121） 、F12（X20CrMoV121） 、HT-9 等普通型高鉻耐熱鋼。雖然早期高鉻耐熱鋼的工作溫度和高溫強(qiáng)度都比傳統(tǒng)的低鉻和鉻鉬系列鋼有所提高，已經(jīng)在電站鍋爐制造中廣泛應(yīng)用，但是提高工作溫度和壓力的幅度還不夠大，還不能滿足超臨界、超超電站鍋爐的要求。通過人們不斷地研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在上述耐熱鋼中，借助現(xiàn)代冶金工業(yè)的高科技以及高純凈冶煉、控軋、控冷加工等技術(shù)，適當(dāng)添加 V、Nb、W、B、N 等強(qiáng)化合金元素之后，就可以開發(fā)出來新型的耐熱、耐高溫的高強(qiáng)度耐熱鋼。

馬氏體耐熱鋼的基本性能

1馬氏體耐熱鋼的抗氧化性

鋼在高溫時抵抗氧化氣氛腐蝕作用的性能稱為抗氧化性。碳鋼在570"C以上加熱時，形成三層氧化膜：外層是Fe：0，，中層是Fe，0。，里層(即與金屬鄰接)為FeO，其含氧量由表至里逐漸減少。其中Fe20，薄，F(xiàn)e30．次之，leO厚。FeO是缺位固溶體，晶體結(jié)構(gòu)不致密，氧原子容易通過晶格空隙進(jìn)行擴(kuò)散，因而氧化速度急劇增加，所以碳鋼的抗氧化性很差。當(dāng)鋼中加入Cr、Si、Al等元素時，由于這些合金元素比鐵容易氧化，在鋼的表面形成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜，使氧和金屬原子在氧化膜中不易擴(kuò)散，氧化過程被抑制，從而提高了鋼的抗氧化性。

零件的工作溫度越高，保證鋼具有高抗氧化性的含鉻量也越高。從圖中還可以看出，鋼中單獨(dú)加入18％Cr、3％Si或3％A1，都能提高鋼在1000℃左右的抗氧化性。但在一般情況下都不單獨(dú)加入一種元素。例如在鉻鋼中加入2％Cr或2％A1，既可提高鋼的抗氧化性，還可以改善鋼的熱強(qiáng)性及工藝性。評定耐熱鋼的抗氧化性主要是用稱重法，郎用單位時間、單位面積上增加或減少的重量來表示。因?yàn)槟蜔徜摫砻娴难趸锊灰酌撀洌收麄€過程表現(xiàn)為增重。

5.2馬氏體耐熱鋼的高溫強(qiáng)度

鋼在高溫時抵抗塑性變形及破斷的能力稱為鋼的高溫強(qiáng)度。評定高溫強(qiáng)度的指標(biāo)很多，其中主要的指標(biāo)是蠕變極限和持久強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^加入合金元素和熱處理來提高鋼的高溫強(qiáng)度，合金元素對鋼的高溫強(qiáng)度有很大的影響，其強(qiáng)化作用主要有以下幾個方面：

(1)基體的固溶強(qiáng)化。加入Cr、w、Mo、Si等合金元素提高鋼基體原子間的結(jié)合力和再結(jié)晶溫度，從而提高鋼的抗蠕變能力。同時，加入一種或多種合金元素如Ni、‰等使鋼成為單相的奧氏體。因?yàn)?，，相鐵原子排列比較致密，原子問結(jié)合力較強(qiáng)，故奧氏體型耐熱鋼比鐵素體型耐熱鋼的高溫強(qiáng)度高。

(2)晶界強(qiáng)化。高溫下晶界的強(qiáng)度比晶粒低，并且晶界原子排列不規(guī)則，擴(kuò)散易于進(jìn)行，因此粗晶粒比細(xì)晶粒具有更高的高溫強(qiáng)度．例如在鋼中加硼能填充晶界的空位，使擴(kuò)散受到阻礙，從而使晶界強(qiáng)化。

(3)沉淀強(qiáng)化。因合金碳化物或金屬化合物在高溫下不易聚集和長大，因此可以使鋼強(qiáng)化。例如在奧氏體型耐熱鋼或耐熱合金中通過(w、Mo、Cr)。c?；?V、Nb)．C。等碳化物的沉淀強(qiáng)化，可提高基體的高溫強(qiáng)度。