這類鋼實際上是在Cr13型馬氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上降低含碳量，加入鎳、鉬元素（在制造鑄件時，為凈化鋼水，降低夾雜物含量等目的，有時適當(dāng)添加稀土元素）而發(fā)展起來的，是具有較高強度、韌性和一定耐腐蝕性的優(yōu)良鋼種。常用來生產(chǎn)制造重要的軸、殼體鍛件或水輪機葉片、葉輪等鑄件。

 該類鋼所以在熱處理后具有高的強度、塑性、韌性，是由其成分及熱處理后可獲得的組織所決定的。

 該鋼具有低的含碳量，一般為不大于0.07%,有的更低，這就使鋼淬火后可獲得低碳馬氏體組織。目前，比較普遍的觀點認(rèn)為，碳和合金成分是影響馬氏體形態(tài)的主要因素，在低碳合金中，淬火后形成板條狀馬氏體，其內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)以晶體內(nèi)密度很高的位錯為主，因此，又稱板條狀馬氏體為位錯馬氏體。位錯產(chǎn)生較大的強化作用，使板條馬氏體有較高的強度。而極低的含碳量將鋼產(chǎn)生脆性的因素降到最少，這又使其具有了較高的韌性。

 4%~6%鎳元素的加入，首先促進了奧氏體的穩(wěn)定性，還減少了由于低碳和鉬元素加入可能引起的增加δ鐵素體的作用，降低了鋼的相變點。據(jù)測試，鍛造的0Cr13Ni4Mo材料的A_c1溫度比0Cr13或1Cr13的A_c1溫度降低約200℃,依具體成分的不同，在550~630℃之間。M_s點溫度降低100~150℃,為220~260℃。

 A_c1點溫度的降低，可使這類鋼淬火后在略高于Ac,溫度回火，獲得具有保留板條馬氏體位向的索氏體基體上分布一定量的誘導(dǎo)奧氏體，提高了材料的塑性、韌性。

M_s點的降低，雖然對轉(zhuǎn)變組織的性能有不利影響，但是對這種成分不銹鋼的不利作用已難以顯現(xiàn)。

這類鋼的淬透性好，0Cr13Ni4Mo鍛件在ф400mm軸的斷面檢定，表面至中心的硬度差不大于50HB.

這類鋼幾個典型牌號的成分及機械性能標(biāo)準(zhǔn)見表4-13和表4-14。

這類鋼常見的熱處理方式有退火和淬火回火。

1. 退火

 這類鋼的合金成分構(gòu)成促進了奧氏體的穩(wěn)定化，使鋼具有較強的空冷自硬性。有試驗表明，在高溫加熱后，即使以緩慢速度冷卻，組織中也會存在一定量的貝氏體和馬氏體并保持高的硬度。試驗還表明，只有將其加熱到A_c1或略高于A_c1溫度，保溫后空冷或爐冷，可獲得240~270HBS的硬度，組織為鐵素體和。碳化物的混合物，并存在一定量的誘導(dǎo)奧氏體。見圖4-36。

 因此，這類鋼的鍛后或鑄后退火加熱溫度可選用620~660℃.單件保溫時間按1~1.2min/mm考慮。

 退火冷卻可采用空冷或爐冷方式。

2. 0Cr13Ni4Mo鍛件的淬火和回火

 雖然0Cr13Ni4Mo馬氏體不銹鋼的A_c3點溫度較低，810~830℃,但含有較高的合金元素鉻、鎳，為保證合金碳化物充分溶解和奧氏體內(nèi)成分的均勻化，淬火溫度應(yīng)高些。試驗表明，淬火溫度在980~1040℃區(qū)間是合適的，回火后可獲得高強度和塑韌性。與在低于980℃淬火效果相比，在相同韌性條件下，有更高的強度。淬火溫度高于1100℃,會產(chǎn)生較多的殘留奧氏體。同時有晶粒長大的危險。

 由于奧氏體較穩(wěn)定，采用空冷也可以獲得足夠的馬氏體和高的硬度。但為保證更高的淬透性和強韌性，建議采用油冷卻率火。對于大鍛件油冷卻時，應(yīng)適當(dāng)控制出油溫度，防止淬火應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋。也可以采用油冷－空冷－油冷－空冷的間斷冷卻方式。出油時表面溫度控制在100℃左右即可。淬火冷卻后，應(yīng)及時回火。

  0Cr13Ni4Mo鋼雖然淬火后獲得了具有較好塑韌性的板條狀馬氏體組織，也應(yīng)回火后使用，以消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織，進一步提高塑韌性。試驗研究結(jié)果表明，淬火后在200~300℃溫度回火，即可得到較高的強度和塑性、韌性，但硬度稍高，應(yīng)力消除不多，馬氏體形態(tài)無太大變化。在350~500℃區(qū)間加熱回火，在強度、塑性、硬度沒有大的變化的情況下，沖擊韌性顯著下降。這是由于在此溫度區(qū)間，有鉻的碳化物析出，形成了脆性區(qū)。進一步提高回火溫度至500~600℃,沖擊韌性開始回升；強度有下降的趨勢。在570~620℃回火，鋼的強韌性達(dá)到最佳配合。組織為具有板條狀馬氏體形態(tài)的索氏體，硬度為250~280HB.如果再提高溫度，可能超過A_c1溫度更多，不僅引起板條狀組織粗化，還可能發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，這部分奧氏體不同于誘導(dǎo)奧氏體，其在以后的回火冷卻過程中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，引起鋼的硬度、強度上升，沖擊韌性又有下降的趨勢。

 在具體應(yīng)用中，可根據(jù)所制零件使用條件和對性能要求的不同確定回火溫度，一般結(jié)構(gòu)件，如軸、殼體等，均采用580~620℃回火。

3. ZG0Cr13Ni6MoRE 鑄件的淬火、回火

 ZG0Cr13Ni6MoRE 比0Cr13Ni4Mo的相變點更低（因為鎳含量更高），表4-13中的ZG0Cr13Ni6MoRE 成分鋼的相變點為：A_c1,540~550℃;A_c3,720~740℃;M_s，150~170℃,M_f,30～40℃。

 淬火、回火的工藝過程、特點基本上與0Cr13Ni4Mo相似。但由于這類材料目前大多應(yīng)用于制造大型水輪機葉片、葉輪等零部件，所以，在具體的熱處理生產(chǎn)中，又有需要注意之處。特別是在回火工序。

 考慮鑄件成分、組織不均勻的特點，其淬火溫度相對更高一些，通常取1020~1070℃,組織基本處于奧氏體狀態(tài)，且可保證晶粒不至于粗大，能保持在4~5級晶粒。如果超過1100℃則會引起晶粒長大。

 由于奧氏體較穩(wěn)定，奧氏體化后采用風(fēng)冷、空冷均可獲得馬氏體組織，因其馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度M₁點較低，淬火冷卻應(yīng)充分，以保證心部，特別是大型鑄件的心部獲得淬火組織。由于鑄造成分、組織的不均勻性，在淬火組織中也可能存在少量鐵素體或殘留奧氏體。

 ZG0Cr13Ni6MoRE 鋼的回火應(yīng)該特別注意：

  經(jīng)研究證明，這種鋼由于相變點低，存在較大量的碳化物形成元素鉻，提高了淬火組織的回火穩(wěn)定性，所以，如果在A_c1點以下溫度回火，因回火溫度較低，不能使馬氏體充分分解，韌性不高，硬度沒有明顯下降、軟化，達(dá)不到回火的目的。因此，這種鋼的回火溫度應(yīng)高于A_c1點溫度，一般在580~620℃之間加熱回火。超過A_c1溫度的回火，組織中除具有淬火板條馬氏體位向的索氏體，還有15%~30%的誘導(dǎo)奧氏體。誘導(dǎo)奧氏體很穩(wěn)定，在回火冷卻過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)變而被保留下來，這部分誘導(dǎo)奧氏體的存在，增加了鋼的強韌性。

  試驗研究表明，在這個溫度區(qū)間上限回火，如在620℃或更高一些溫度回火，組織中還會存在一部分新生的奧氏體（不同于誘導(dǎo)奧氏體），這部分新生的奧氏體穩(wěn)定性差，在回火冷卻中大部分會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使回火硬度上升。新生奧氏體如果有一部分不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而殘留下來，這部分殘留奧氏體可能對材料的屈服強度產(chǎn)生積極的影響，并提高材料的屈強比。如果在回火過程中，新生奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，會對鋼的塑韌性有不利的作用，為此，這類鋼可進行第二次回火，第二次回火溫度應(yīng)于第一次回火溫度20~30℃,取550~560℃加熱，第二次回火后，第一次回火產(chǎn)生的馬氏體被回火，加之誘導(dǎo)奧氏體會略有增加，使鋼的強韌性更優(yōu)于第一次回火的效果。特別是鋼的屈服強度明顯提高，使鋼的屈強比增大。見表4-15。

 從表4-15可見，ZG0Cr13Ni6MoRE鋼淬火后二次回火與－次回火比較，在破斷強度基本相同的情況下，屈服強度有明顯的提高，屈強比提高，塑性也略有提高。

 這類鋼作為鑄件，相對于同等成分的鍛件，可能存在一些差異，比如，在鑄件生產(chǎn)時，為考慮流動性及有利于生產(chǎn)，硅等元素可能偏高，又因成分、組織的不均勻性，可能在熱處理后鑄件組織中有少量的δ鐵素體，如果δ鐵素體含量不超過5%~8%,對鑄件性能不會產(chǎn)生明顯的影響。另外，對于大截面鑄件，為少成分組織的不均勻性，可在鑄后進行一次擴散退火處理，擴散退火的溫度可在1100~1120℃,充分保溫后爐冷。

 這類馬氏體不銹鋼熱處理時應(yīng)注意的問題見ZG1Cr13Ni的相關(guān)部分。