根據現行高合金耐熱鋼國家標準，按其組織特征可分為奧氏體型、鐵素體型、馬氏體型和彌散硬化型四類。按其基本合金體系，可分為兩類，即鉻鎳型和高鉻型。為提高這些耐熱鋼的抗氧化性和熱強鋼性并改善其加工工藝性能，這兩種基本合金體系中，還分別加入Ti、Nb、Al、W、V、Mo、B、Si、Mn和Cu等合金元素。

1. 合金元素對高合金耐熱鋼力學性能的影響

  在鉻鎳型奧氏體耐熱鋼中，鉻提高了鋼在氧化環境中的熱強性，其作用是通過y固溶體強化，但強化程度低于鉬和釩。鉻也是碳化物形成元素，因碳化鉻的耐熱性較低，其強化效果不明顯。

  碳是一種強烈的奧氏體形成元素，碳含量只增加萬分之幾就可以抵消18-8型奧氏體中鐵素體形成元素的作用。碳和氮共同提高奧氏體鋼的熱強性。氮的強化作用在于時效過程中形成氮化物和碳氮化合物相。

  硅和鋁能提高奧氏體鋼的抗氧化性。在18-8型Cr-Ni鋼中，硅從0.4%提高到2.4%,鋼在980℃下的抗氧化性可提高近20倍，但硅嚴重惡化穩定型奧氏體鋼的焊接性。鋁對Cr-Ni型奧氏體鋼熱強性的強化作用不大。在彌散硬化高合金鋼中，增加鋁含量可提高室溫和高溫強度。

  鈦和鈮的行為有較大的差別。在鎳含量較低的奧氏體鋼中，鈦與碳結合成穩定的碳化物。加入少量的鈦可提高鋼的持久強度。鈮與碳形成最難熔的碳化物之一NbC,當(Nb)增加到0.5%~2.0%時可提高奧氏體耐熱鋼的熱強性，同時也改善鋼的持久塑性。但鈮可能促使碳含量較低的奧氏體鋼形成近縫區液化裂紋和焊縫金屬的熱裂紋。

  鉬提高了奧氏體耐熱鋼的熱強性，其強化作用在于穩定了γ固溶體和晶界的強化。鋁也改善了奧氏體鋼的短時塑性和長時塑性。對焊接性產生一定的有利影響。在彌散硬化鋼中，鉬作為彌散強化元素，其作用最強烈。鉬的不利作用是降低了奧氏體鋼的沖擊韌度。

  鎢在很多方面相似于鉬。鎢單獨加入時，只是強化了γ固溶體，不會使鋼的熱強性明顯提高。不過它與其他元素共同加入奧氏體鋼時，可能引起固溶體的彌散硬化。在這種情況下，鎢提高了鋼的熱強性，但降低奧氏體鋼的韌性。

  在Cr-Ni型奧氏體鋼中，釩提高熱強性的作用不大。在氧化性介質中，釩可能降低鋼的抗高溫氧化性。但在13%鉻鋼中，釩和鉬、鎢、鈮等元素一樣，可提高鋼的熱強性。

  硼以微量成分加入奧氏體鋼時，提高了鋼的熱強性。例如在Cr14Ni18W2Nb型奧氏體鋼中，硼從0.005%增加到0.015%時，鋼的650℃高溫持久強度從118MPa提高到176MPa.在高合金鉻鎳鋼中，加入銅、鋁、鈦、硼、鈮、氮、磷等元素可促使其產生彌散硬化，從而提高鋼的熱強性。

2. 高合金耐熱鋼標準化學成分和力學性能

  我國和世界主要工業國家常用的奧氏體型、鐵素體型和馬氏體型高合金耐熱鋼的標準化學成分列于表1-5。這些鋼在供貨狀態下的力學性能分別列于表1-6、表1-7和表1-8。