Z12CN25-20属于经典的高铬镍奥氏体耐热钢

摘要：Z12CN25-20是一种遵循法国标准（AFNOR NF）的奥氏体耐热不锈钢，对应中国牌号16Cr25Ni20（旧牌号1Cr25Ni20Si2）、美国ASTM/AISI 310S（UNS S31008）以及德国1.4845牌号。该材料以高铬镍为核心合金元素，专

材料概述

Z12CN25-20是一种遵循法国标准（AFNOR NF）的奥氏体耐热不锈钢，对应中国牌号16Cr25Ni20（旧牌号1Cr25Ni20Si2）、美国ASTM/AISI 310S（UNS S31008）以及德国1.4845牌号。该材料以高铬镍为核心合金元素，专为高温高压及强腐蚀环境设计，属于经典的高铬镍奥氏体耐热钢，可在1035℃以下长期稳定服役。其独特的成分组合赋予材料卓越的高温强度、抗氧化性及耐腐蚀能力，在能源、化工、航空航天等领域具有不可替代的地位。

化学成分与合金设计

Z12CN25-20的化学成分经过精密平衡，各元素含量范围为：碳（C）≤0.08%、硅（Si）≤1.00%、锰（Mn）≤2.00%、铬（Cr）24.00-26.00%、镍（Ni）19.00-22.00%、磷（P）≤0.045%、硫（S）≤0.030%。关键元素作用显著：高铬含量形成致密Cr₂O₃氧化膜，显著提升高温抗氧化性和耐酸性腐蚀能力；高镍含量稳定奥氏体组织，增强高温韧性和耐碱性介质性能；硅元素强化氧化膜致密性，进一步提高抗高温起皮能力。该成分体系通过铬镍协同作用，兼顾了高温强度与耐蚀性要求。

物理与力学性能

Z12CN25-20具有以下典型物理特性：密度7.98 g/cm³、熔点1398-1453℃、热导率14.2-16.3 W/(m·K)（100℃）、线膨胀系数14.4×10⁻⁶/K（20-100℃）、线弹性系数200 GPa。这些特性使其在高温环境下具有良好的尺寸稳定性和热疲劳抗性。

力学性能方面，室温状态下（固溶处理态）：抗拉强度≥520 MPa、屈服强度≥205 MPa、伸长率≥40%、硬度≤200 HV。高温性能表现尤为突出：600-700℃下抗拉强度仍保持约200 MPa，抗蠕变性能显著优于304不锈钢；1000℃时抗拉强度约100 MPa，屈服强度约50 MPa，伸长率仍保持30%以上。材料兼具良好的强度与韧性，即使在低温环境下也能保持优异机械性能。

耐腐蚀性与耐热性

Z12CN25-20的耐热性能极其卓越，长期使用温度可达870-1100℃，短期耐温极限达1200℃。在高温氧化气氛中，表面形成致密Cr₂O₃+NiO复合氧化膜，能有效抵抗含硫、钒等腐蚀性气体的侵蚀，抗氧化失重率低于1 g/m²·h。与304不锈钢（最高耐温约870℃）相比，其高温抗氧化性显著优越。

耐腐蚀性能方面，该材料对酸性介质（如70%硫酸、10%盐酸常温环境）、碱性环境（40%沸腾氢氧化钠溶液）均有良好抵抗能力，特别是在硝酸和有机酸中表现优异。但其耐氯离子腐蚀能力相对较弱（与304相近），不适合海水或盐雾环境。在氯化物环境中，其抗点蚀当量（PREN） 约为25，具有一定耐点蚀和缝隙腐蚀能力。

需注意晶间腐蚀风险：碳含量较高（C≤0.15%），若焊接后在450-850℃敏化区间停留，可能析出Cr₂₃C₆导致晶间腐蚀。通常通过固溶处理（1050-1150℃水冷）或选择低碳牌号（如310L）来避免。

加工与焊接性能

热加工性能良好，适宜加热温度范围为1100-1200℃，终锻温度不低于900℃，热加工后需空冷或水冷以确保奥氏体组织充分溶解。冷加工时加工硬化率较低，可通过冷变形提高强度，但需避免过度变形导致开裂。

焊接性能优异，适用TIG、MIG、焊条电弧焊等多种方法，推荐使用ER310或ERNiCrMo-3焊丝（成分匹配母材）。焊前无需预热，但需控制层间温度≤150℃，避免过热导致晶粒粗大。焊后建议进行稳定化处理（850-900℃保温后空冷）或固溶处理，以减少晶间腐蚀风险。需警惕长期在600-800℃服役可能析出σ相（脆化相），导致冲击韧性下降。