渗碳炉专用ZG16Cr25Ni20Si2高温合金钢铸件该材料属于高铬镍奥氏体耐热钢，通过铸造方式成型。“ZG"是“铸钢"的拼音缩写，其化学成分设计旨在提供优异的高温强度、抗渗碳性、抗高温氧化和抗热疲劳性能。

这是一份关于渗碳炉专用 ZG16Cr25Ni20Si2 高温合金钢铸件ZG16Cr25Ni20Si2（在中国旧牌号中也常被称为 ZG4Cr25Ni20Si2）是一种广泛应用于高温环境下的奥氏体耐热钢铸件，尤其在渗碳炉等热处理设备中扮演着关键角色。

一、材料概述

该材料属于高铬镍奥氏体耐热钢，通过铸造方式成型。“ZG"是“铸钢"的拼音缩写，其化学成分设计旨在提供优异的高温强度、抗渗碳性、抗高温氧化和抗热疲劳性能。

二、化学成分 (典型值)

元素 C (碳) Cr (铬) Ni (镍) Si (硅) Mn (锰) 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

* 高铬 (Cr)：形成致密的Cr₂O₃氧化膜，是提供优异抗高温氧化和抗渗碳能力的关键元素。

* 高镍 (Ni)：稳定奥氏体组织，确保材料在高温下具有稳定的力学性能和良好的抗蠕变能力。

* 硅 (Si)：进一步强化抗氧化和抗渗碳性能，特别是能抑制“碳黑"的析出。

三、主要性能特点

1. 的抗渗碳性能 (Excellent Carburization Resistance)

* 这是其作为渗碳炉内构件（如料盘、炉罐、马弗罐、导轨、辐射管等）的材料的最主要原因。

* 高含量的Cr和Si能在表面形成稳定、致密的保护膜，有效阻止炉内活性碳原子向钢材内部渗透，避免材料发生“脆化"和“肿胀"，延长使用寿命。

2. 优异的高温抗氧化性 (Outstanding High-Temperature Oxidation Resistance)

* 可在高达1150℃ 的连续工作温度和更高（如1200℃）的间歇工作温度下使用，表面氧化速率极低。

3. 良好的高温强度 (Good High-Temperature Strength)

* 奥氏体基体提供了比铁素体耐热钢更好的高温强度和抗蠕变性能，能够承受工件和工装的自重以及热循环产生的应力。

4. 抗热疲劳性能 (Thermal Fatigue Resistance)

* 虽然奥氏体钢的热膨胀系数较高，但其良好的塑性和韧性有助于抵抗因反复加热和冷却而产生的热应力，防止开裂。

四、在渗碳炉中的应用

ZG16Cr25Ni20Si2 铸件主要用于制造渗碳炉中直接接触高温、富碳气氛的核心部件，常见包括：渗碳炉专用ZG16Cr25Ni20Si2高温合金钢铸件

* 料盘/工装架 (Baskets/Trays)：承载工件，在炉内反复进出，承受工件重量、高温和急冷急热。

* 炉罐/马弗罐 (Retorts/Muffles)：作为密闭容器，将工件与加热元件隔离，形成可控的化学气氛，要求的气密性和抗渗碳性。

* 导轨/炉底板 (Rails/Furnace Floor Plates)：支撑料盘和工件在炉内移动，承受机械载荷和高温。

* 辐射管 (Radiant Tubes)：燃烧器在其中燃烧，通过管壁辐射加热炉膛，要求良好的抗高温和抗渗碳性能以保持热效率。

* 风扇组件 (Fan Assemblies)：用于强制炉气循环，确保温度和碳势均匀，通常在高速和高温下工作。

五、使用注意事项与局限性

1. σ相脆化 (Sigma Phase Embrittlement)

* 在800-900℃ 的温度区间长期工作时，组织中的铬会析出硬而脆的σ相，导致材料的室温冲击韧性显著下降，在设备冷却或维修时容易发生脆性断裂。这是使用该材料时需要重点规避的温度区间。

2. 高温强度限制

* 虽然高温性能良好，但当温度超过1100℃时，其强度会显著下降。对于承载重大工件的设计，需要充分考虑这一点。

3. 焊接与维修

* 该材料可焊接，但属于难焊钢种。需采用相匹配的高合金焊材（如A402、A407等），并严格执行预热和焊后热处理工艺，以防止热裂纹和晶间腐蚀。

4. 成本

* 由于含有大量的铬、镍等贵金属，其原材料成本和制造成本较高。渗碳炉专用ZG16Cr25Ni20Si2高温合金钢铸件

六、总结

ZG16Cr25Ni20Si2 是渗碳炉等高温热处理设备中经受富碳气氛考验的“主力军"材料。 它的核心价值在于其的抗渗碳性和高温稳定性，能够保证渗碳工艺的稳定运行和工装自身的长寿命。

在选择时，需根据具体部件的最高工作温度、承载情况和预期寿命来进行综合考量，并特别注意避开其易产生σ相脆化的敏感温度范围。