天如海变极限值。如?0.2/1000值表示试样在700℃下经过1000小时产生0.2%伸长率的应力值，即为一个蠕变极限值。对于在使用中不考虑变形量大小而只要求在一定应力下具有一定使用寿命的零部件（如锅炉钢管），需规定另外一个热强性指标：持久强度。持久强度
500?为试样在一定温度下经过一定时间发生断裂的应力值。如10表示在500℃下经过
5700100000小时发生断裂的应力值。持久强度类似于抗拉强度，两者都是以发生断裂时的应力值作为评定标准的。组织稳定性亦是热强钢所要求的一种高温性能。零件在高温长期使用中不应发生组织变化，否则可能软化使强度降低或可能脆化导致脆性破坏。
常用的热强钢有珠光体钢、马氏体钢、贝氏体钢、奥氏体钢等几种。
1、珠光体耐热钢：这类钢在600℃以下温度范围内使用，所含合金元素最少，其总量一般不超过3～5%，广泛用于动力、石油等工业部门作为锅炉用钢及管道材料。常用的珠光体钢有15CrMo、12Cr1MoV等。常用钢种见表6-16。
珠光体钢的碳含量均为低碳。除能保证良好的工艺性能外，对高温性能也有利，碳含量的增加会降低组织稳定性，使珠光体球化和碳化物聚集的倾向增加，同时，还可能发生石墨化而降低钢的高温性能。珠光体钢中所加入的合金元素有Cr、Mo、V等。Cr主要用以提高钢的抗氧化性，在15CrMo、12Cr1MoV钢中含1.0%左右的铬还能提高钢的再结晶温度；Mo与Cr同是铁素体形成元素，能溶入铁索体而使其强化，但Mo的再结晶温度很高，加入后能提高钢的再结晶温度，单独加入Mo的钢有石墨化倾向，Mo与Cr同时加入则可以抑制石墨化倾向。在12Cr1MoV钢中，V的作用除提高钢的再结晶温度外，通过形成细小弥散的碳化物来提高钢的高温强度。珠光体钢的热处理，一般是正火（Ac3+50℃），以及随后的高于使用温度100℃的回火。
正火所获得的组织是铁索体+索氏体，经过高温回火，可增加组织的稳定性，使合金元素在铁索体和碳化物之间进行合理化分布，以充分发挥合金元素的作用。实践证明，珠光体钢在正火高温回火状态比退火或淬火回火状态具有较高的蠕变抗力。
2、马氏体耐热钢：前面提到的Cr13型马氏体不锈钢除具有较高的抗蚀性外，还具有一定的耐热性，所以1Cr13及2Cr13等钢既可作为不锈钢，又可作为热强钢来使用。1Cr13钢的碳含量较低，其热强性比2Cr13钢稍优，常用作汽轮机叶片。1Cr13可在450～475℃使用，而2Cr13只能用到400~450℃。
1Cr11MoV和1Cr12WMoV钢是在1Cr13和2Cr13钢基础上发展起来的马氏体钢，这类热强钢具有较好的热强性、组织稳定性及工艺性。1Cr11MoV钢适宜于制造540℃
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以下汽轮机叶片、燃气轮机叶片、增压器叶片；1Crl2WMoV钢适宜于制造680℃以下汽轮机叶片、燃气轮机叶片。
3、贝氏体耐热钢：由于合金元素的作用，这类钢的正火组织由部分贝氏体所组成，如12MoVWBSiRE钢在正火后即可获得贝氏体组织。
贝氏体钢在使用时也采用正火+高温回火处理工艺以获得索氏体组织。尽管最终热处理相近，使用时的组织状态相似，但由于合金元素的作用，而使贝氏体钢比珠光体钢具有更高的室温和高温力学性能。
4、奥氏体耐热钢 这类热强钢在600～700℃温度范围内使用，含大量的合金元素，尤其是含有较多的Cr和Ni元素，其总量大大超过10%。广泛应用于汽轮机、燃气轮机、航空、舰艇、火箭、电炉石油及化工等工业部门中，常用的奥氏体钢有1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo等。
5、铁素体型耐热钢：常用的钢号有1Cr17等。
以上介绍的耐热钢仅适用于650～700℃以下的工作温度。如果零件的工作温度超过700℃，则应考虑选用镍基、钴基等耐热合金；工作温度超过900℃可考虑选用铌基、钼基、陶瓷合金等。
三、耐磨钢
耐磨钢主要指在冲击载荷作用下产生冲击硬化的高锰钢，主要化学成分是含碳1.0～1.3%，含锰11～14%。由于这种钢机械加工比较困难，基本上都是铸造成型，因而将其钢号写成ZGMn13。在高锰钢铸件的铸态组织中存在着大量的碳化物，因而表现出硬而脆、耐磨性差的特性，不能实际应用。实践证明，高锰钢只有在全部获得奥氏体组织时才呈程现出最为良好的韧性和耐磨性。
为了使高锰钢全部获得奥氏体组织，经常对高锰钢进行“水韧处理(water toughening)”，即一种淬火处理操作，其方法是把钢加热至临界点温度以上（约在1000～1100℃），保温一定的时间，使钢中碳化物全部溶入奥氏体，然后迅速地把钢浸淬于水中进行冷却。由于冷却速度非常快，碳化物来不及从奥氏体中析出，因而保持了均匀的奥氏体状态。水韧处理后，高锰钢的组织为单一的奥氏体，其硬度并不高，约为180～220HBS左右。当它在受到剧烈的冲击或较大压力作用时，表面层的奥氏体将迅速产生加工硬化，并伴有马氏体及ε碳牝物沿滑移面形成，从而使表面层硬度提高到450～550HBW，并且使表面层获得高的耐磨性，其心部则仍维持原来的奥氏体状态。
高锰钢制件在使用过程中必须伴随外来的压力和冲击作用，不然高锰钢是不耐磨
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的，其耐磨性并不比硬度相同的其它钢种好。例如喷砂机的喷嘴，选用高锰钢或碳素钢来制造，其使用寿命几乎是相同的，这是因为喷砂机的喷嘴所通过的小砂粒不能引起高锰钢的硬化所至，因此喷砂机喷嘴的材料就不应选择高锰钢，一般选用淬火、回火处理的碳素钢即可。
水韧处理后的高锰钢加热到250℃以上是不合适的，因为一旦超过300℃，在极短的时间内即开始析出碳化物，而使性能变坏。高锰钢铸件水韧处理后一般不做回火处理。为了防止产生淬火裂纹，可考虑改进铸件设计。
高锰钢广泛应用于既耐磨损又耐冲击的零件。在铁路交通方面，高锰钢可用于铁道上的撤叉、撤尖、转辙器及小半经转弯处的轨条等。因为高锰钢件不仅具有良好的耐磨性，而且由于其材质坚韧，不会突然折断；即使有裂纹产生，由于加工硬化作用，也会抵抗裂纹的继续扩展，使裂纹扩展缓慢而易被发觉。另外，高锰钢在寒冷气候条件下，还有良好的力学性能，不会发生冷脆；高锰钢用于挖掘机的铲斗、各式碎石机的颚板、衬板，显示出了非常优越的耐磨性；高锰钢在受力变形时，能吸收大量的能量，受到弹丸射击时也不易穿透，因此高锰钢也常用于制造防弹钢板以及保险箱钢板等；高锰钢还大量用于挖掘机、拖拉机、坦克等的履带板、主动轮、从动轮和履带支承滚轮等；由于高锰钢是非磁性的，也可用于既耐磨损又抗磁化的零件，如吸料器的电磁铁罩。常用高锰钢的牌号、成分、热处理性能及用途见表6-18。
第六节 粉末冶金
粉末冶金是制取金属粉末，采用成形和烧结等工序将金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物制成制品的工艺技术，它属于冶金学的一个分支。
粉末冶金法既是制取具有特殊性能金属材料的方法，也是一种精密的无切屑或少切屑的加工方法。它可使压制品达到或极接近于零件要求的形状、尺寸精度与表面粗糙度，使生产率和材料利用率大为提高，并可减少切削加工用的机床和生产占地面积。
本节仅介绍粉末冶金材料的制取及常用的粉末冶金材料。 一、粉末冶金材料的生产
粉末冶金的生产工艺分为五个阶段。制粉→混料→成形→烧结→后处理。 1、金属粉末的制取
金属粉末可以是纯金属粉末，也可以是合金、化合物或复合金属粉末，其制造方法很多，常用的有以下几种：
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（1）机械方法 对于脆性材料通常采用球磨机破碎制粉。另外一种应用较广的方法是雾化法，它是使熔化的液态金属从雾化塔上部的小孔中流出，同时喷入高压气体，在气流的机械力和急冷作用下，液态金属被雾化、冷凝成细小粒状的金属粉末，落入雾化塔下的盛粉桶中。
（2）物理方法 常用蒸汽冷凝法，即将金属蒸汽冷凝而制取金属粉末。例如，将锌、铅等的金属蒸汽冷凝便可获得相应的金属粉末。
（3）化学方法 常用的化学方法有还原法、电触法等。
还原法是从固态金属氧化物或金属化合物中还原制取金属或合金粉末。它是最常用的金属粉末生产方法之一，方法简单，生产费用较低。如铁粉和钨粉，便是由氧化铁粉和氧化钨粉通过还原法生产的。铁粉生产常用固体碳将其氧化物还原，钨粉生产常用高温氢气将其氧化物还原。
电解法是从金属盐水溶液中电解沉积金属粉末。它的成本要比还原法和雾化法高得多，因此，仅在特殊性能（高纯度、高密度、高压缩性）要求时才使用。
值得指出的是：金属粉末的各种性能均与制粉方法有密切关系。 2、金属粉末的筛分混合
筛分的目的是使粉料中的各组元均匀化。在筛分时，如果粉末越细，那么同样重量粉末的表面积就越大，表面能也越大，烧结后的制品密度和力学性能也越高，但成本也越高。
粉末应按要求的粒度组成与配合进行混合。在各组成成分的密度相差较大且均匀程度要求较高的情况下，常采用湿混。例如，在粉末中加入大量酒精，以防止粉末氧化。为改善粉末的成形性与可塑性，还常在粉料中加入增塑剂，铁基制品常用的增塑剂是硬脂酸锌。为便于压制成形和脱模，也常在粉料中加入润滑剂。
3、成形
成形将混合均匀的混料，装入压模中压制成一定形状尺寸和密度的型坯的过程。成形常用的方法有两种，常温加压成形和加热加压成形。常温加压成形是在机械压力下使粉末颗粒间产生机械啮合和原子间吸附力，从而形成冷焊，制成形坯。加热加压成形时，高温下粉末颗粒变软，变形抗力减小，用较小的压力就可以获得致密的形坯。
4、烧结
烧结是通过焙烧，使型坯颗粒间发生扩散、熔焊、再结晶等过程，使粉末颗粒牢固地焊合在一起，使孔隙减小，密度增大，最终得到晶体结合体，从而获得所需要的具有
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一定物理及力学性能的过程。
5、后处理
粉末冶金制品经烧结后可直接使用。当制品性能要求较高时，根据需要可进行后处理。常用的后处理方法有整形、浸油、蒸汽处理、硫化处理。
二、常用的粉末冶金材料
粉末冶金材料牌号采用汉语拼音字母（F）和阿拉伯数字组成的六位符号体系来表示。“F”表示粉末冶金材料，后面数字与字母分别表示材料的类别和材料的状态或特性。
1、烧结减摩材料
在烧结减摩材料中最常用的是多孔轴承，它是将粉末压制成轴承后，再浸在润滑油中，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛细现象作用下，可吸附大量润滑油（一般含油率为12%～30%），故又称为含油轴承。工作时由于轴承发热，使金属粉末膨胀，孔隙容积缩小。再加上轴旋转时带动轴承间隙中的空气层，降低磨擦表面的静压强，在粉末孔隙内外形成压力差，迫使润滑油被抽到工作表面。停止工作后，润滑油又渗入孔隙中。故含油轴承有自动润滑的作用。它一般用作中速、轻载荷的轴承，特别适宜不能经常加油的轴承，如纺织机械、食品机械、家用电器（电扇、电唱机）等轴承，在汽车、拖拉机、机床中也广泛应用。
常用的多孔轴承有两类：
（1）铁基多孔轴承 常用的有铁-石墨（w石墨
为0.5%～3%）烧结合金和铁-硫（wS
为0.5%～1%）-石墨（w石墨为1%～2%）烧结合金。前者硬度为30～110HBS，组织是珠光本（＞40%）+铁素体+渗碳体（＜5%）+石墨+孔隙。后者硬度为35～70HBS，除有与前者相同的几种组织外，还有硫化物。组织中石墨或硫化物起固体润滑剂作用，能改善减摩性能，石墨还能吸附很多润滑油，形成胶体状高效能的润滑剂，进一步改善磨擦条件。
（2）铜基多孔轴承 常用的是ZCuSn5Pb5Zn5青铜粉末与石墨粉末制成。硬度为20～40HBS，它的成分与ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜相近，但其中有0.3%～2%的石墨（质量分数），组织是α固溶体+石墨+铅+孔隙。它有较好的导热性、耐蚀性、抗咬合性，但承压能力较铁基多孔轴承小，常用于纺织机械、精密机械、仪表中。
近年来，出现了铝基多孔轴承。铝的摩擦系数比青铜小，故工作时温升也低，且铝粉价格比青铜粉低，因此在某些场合，铝基多孔轴承会逐渐代替铜基多孔轴承而得到广泛使用。
2、烧结铁基结构材料（烧结钢）
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