马氏体不锈钢的基本介绍与主要性能

         马氏体不锈钢是指在室温下保持马氏体显微组织的一种铬不锈钢。通常情况下,马氏体不锈钢比奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢具有更高的强度,可通过热处理进行强化,具有良好的力学性能和高温抗氧化性。该钢种在大气、水和弱腐蚀介质如加盐水溶液、稀硝酸及某些浓度不高的有机酸,在温度不高的情况下均有良好的腐蚀介质。但该钢种不耐强酸,如硫酸、盐酸、浓硝酸等的腐蚀,常用于水、蒸汽、油品等弱腐蚀性介质。由于铬不锈钢可通过热处理强化,因此为了避免强度过高产生脆性,应采用正确的热处理工艺。   

基本介绍   

标准的马氏体不锈钢是:403410414416416(Se)420431440A440B440C型,这些 钢材的耐腐蚀性来自“铬”,其范围是从11.518%,铬含量愈高的钢材需碳含量愈高,以确保在热处理期间马氏体的形成,上述三种440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用,且440型成份的熔填金属不易取得。     

标准

马氏体钢材的改良,含有类如镍、钼、钒等的添加元素,主要是用于将标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K,当添加这些元素时,碳含量也增加,随着碳含量的增加,在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严重。    

性能  

马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接,无论钢材的原先状态如何,经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区,热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量,当硬度增加时,则韧性减少,且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度,是避免龟裂的最有效方法,为得最佳的性质,需焊后热处理。     

马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火、回火)对其性能进行调整的不锈钢,通俗地讲,是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件:一是在平衡相图中必须有 奥氏体相区存在,在该区域温度范围内进行长时间加热,使碳化物固溶到钢中之后,进行淬火形成马氏体,也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区,二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的 钝化膜,铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别,可分为马体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。      

马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4Fe-Cr系相图富铁部分,如Cr大于13%时,不存在γ相,此类合金为单相铁素体合金,在任何热处理制度下也不能产生马氏体,为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素,以扩大γ相区,对于马氏体铬不锈钢来说,CN是有效元素,CN元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中,除铬外,C是另一个最重要的必备元素,事实上,马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳 三元合金。当然,还有其他元素,利用这些元素,可根据SCHAEFFLER图确定大致的组织。    

马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有如下3类:     

1.低碳及中碳13%Cr钢   

    2.高碳的18%Cr

3.低碳含镍(约2%)的17%Cr钢  

马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性,可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片(1Cr13)、蒸汽装备的轴和拉杆(2Cr13),以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等(4Cr13)。碳含量较高的钢号(4Cr139Cr18)则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。    

与铁素体不锈钢相似,在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能:

1.加入0.07%SSe改善 切削加工性能,例如1Cr13S4Cr13Se

2.加入约1%Mo0.1% V,可以增加9Cr18钢的耐磨性及耐蚀性;

3.加入约1Mo-1W-0.2V,可以提高1Cr132Cr13钢的热强性。     

马氏体不锈钢与调制钢一样,可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似:当硬度升高时,抗拉强度及 屈服强度升高,而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。     

马氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬含量,而钢中的碳由于与铬形成稳定的碳化铬,又间接的影响了钢的耐蚀性。因此在13%Cr钢中,碳含量越低,则耐蚀性越高。而在1Cr132Cr133Cr134Cr13四种钢中,其耐蚀性与强度的顺序恰好相反。

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