马氏體(tǐ)不锈钢是一类可(kě)通过热处理(lǐ)(淬火回火)对其性能(néng)进行调整的不锈钢,通俗地讲是一类可(kě)硬化的不锈钢,此类钢具有(yǒu)高的硬度、良好的力學(xué)性能(néng)和不锈性,这些特性决定了此类钢必须具备两个基本条件:其一,在平衡相图中必须有(yǒu)奥氏體(tǐ)相區(qū)存在;其二,為(wèi)使钢形成耐腐蚀的钝化膜,铬含量必须在10.5%以上。根据钢中合金元素的差别,可(kě)将马氏體(tǐ)不锈钢區(qū)分(fēn)為(wèi)马氏體(tǐ)铬不锈钢和马氏體(tǐ)铬镍不锈钢。在马氏體(tǐ)铬不锈钢中又(yòu)可(kě)划分(fēn)成低碳、中碳和高碳三种类型。马氏體(tǐ)不锈钢在淬火状态下具有(yǒu)體(tǐ)心四方(bct)晶體(tǐ)结构(马氏體(tǐ)),具有(yǒu)铁磁性,在较弱腐蚀环境中具有(yǒu)耐蚀性。钢中的铬含量可(kě)达18%,碳可(kě)以超过1.2%。為(wèi)了提高钢的耐腐性和刃具的锋利度,组织中允许存在过剩碳化物(wù),為(wèi)了改善淬火后的回火效应,可(kě)适当加入铌、硅、钨和钒。含镍马氏體(tǐ)不锈钢改善了铬马氏體(tǐ)不锈钢在某些介质中的耐蚀性和提高了钢的韧性。马氏體(tǐ)不锈钢中的碳是不可(kě)缺少的重要元素,它使Fe-Cr二元合金形成γ相區(qū)且决定了钢在淬火状态下马氏體(tǐ)的硬度。大量试验表明,0.10%C的马氏體(tǐ)的硬度值大约為(wèi)35HRC,0.5%C的马氏體(tǐ)其硬度值可(kě)超过60HRC,再高的碳其硬度值未见明显变化。


我國(guó)标准中(GB1220-92)共列入18个马氏體(tǐ)不锈钢牌号,基本是13%Cr和17%Cr的两种类型,為(wèi)了赋予钢的其他(tā)特性派生出一些改进型牌号,马氏體(tǐ)不锈钢的发展网络见图3-1。


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  马氏體(tǐ)不锈钢,由于具有(yǒu)良好的力學(xué)性能(néng)和中等程度的耐蚀性以及在低于650℃的良好耐热性,已广泛应用(yòng)于各工业领域,低碳和中碳马氏體(tǐ)不锈钢,如1Cr13及其改良型,主要用(yòng)于蒸汽透平、喷气发动机、气體(tǐ)透平等领域。在石油和石油化工领域此类材料也得到广泛应用(yòng)。


 稍高碳的2Cr13等马氏體(tǐ)不锈钢主要用(yòng)刀(dāo)具,阀门部件,齿轮、滑轮、开关轴类等机械部件、杆件以及轧辊。高碳马氏體(tǐ)不锈钢,如9Cr18Mo等的应用(yòng)领域包括刀(dāo)具、轴承、外科(kē)和牙科(kē)器械、刀(dāo)剪、弹簧、阀门、轴杆类、凸轮等。


 马氏體(tǐ)不锈钢回火脆性温度范围出现在425~565℃,在此温度回火钢的冲击韧性急剧下降,对于要求耐冲击的部件应不采用(yòng)此温度回火并避免在此温度范围内应用(yòng)。


1. 马氏體(tǐ)铬不锈钢


   马氏體(tǐ)铬不锈钢中主要合金元素是铬,随钢中含铬量的提高,钢的耐蚀性随之提高。钢的力學(xué)性能(néng)主要取决于钢中的碳含量,為(wèi)了改善钢强度和硬度以及增强二次硬化效应,有(yǒu)时加入少量的钼。


2. 铬-镍马氏體(tǐ)不锈钢


  在铬马氏體(tǐ)不锈钢的基础上加入镍而形成铬镍马氏體(tǐ)不锈钢。由于镍的加入可(kě)使低碳的铁一铬合金具有(yǒu)淬火能(néng)力,同时由于镍的存在可(kě)使低碳(<0.15%)马氏體(tǐ)铬不锈钢的铬含量向更高的水平推移,提高了钢的耐蚀性,从而解决了马氏體(tǐ)铬不锈钢為(wèi)提高其耐蚀性以损失钢的硬度為(wèi)代价的难题。此外镍的加入也改善了钢的耐还原性介质的能(néng)力和提高了钢的塑韧性。