馬氏體不銹鋼是指基體為馬氏體組織,有磁性,通過(guò)熱處理可調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼。
馬氏體系列不銹鋼大部分是11~13Cr不銹鋼,近年來(lái)15~18Cr的高Cr系列不銹鋼逐漸多起來(lái)。從高溫的奧氏體相急劇冷卻,也就是淬火,就變態(tài)形成為馬氏體。淬火則有硬化性,借助回火熱處理,可擴(kuò)大其力學(xué)性能范圍。淬火的硬化性是由于添加C、Mn、Ni而提高的,而添加Ti、Al等則降低其硬化性。它在常溫狀態(tài)下具有磁性。
常用的馬氏體不銹鋼包括12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13及14Cr17Ni2等。鉻在鋼中的作用是多方面的如提高鋼的強(qiáng)度、淬透性等,但其最主要的作用是提高鋼的耐蝕性。鋼的耐蝕性與鋼中的鉻含量有極大的關(guān)系,只有鉻含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于12%時(shí),才能顯著提高鋼基體的電極電位,從而提高鋼的耐蝕性。由于鉻能顯著地提高鋼的淬透性,所以這類(lèi)鋼加熱成奧氏體狀態(tài)空冷時(shí),小斷面的工件都能得到馬氏體組織。而且隨著鋼中碳含量的增加,強(qiáng)度、硬度和耐磨性提高,其主要原因是碳與鉻形成了碳化物(Cr23C6),使基體的鉻含量降低所致(<12%)。馬氏體不銹鋼具有強(qiáng)烈的淬硬傾向,易出現(xiàn)冷裂紋,焊接接頭受熱超過(guò)1150℃的區(qū)域,晶粒顯著增大,過(guò)快或過(guò)慢的冷卻速度都可能引起接頭脆化,也會(huì)造成475℃脆化,晶間腐蝕傾向較小,30Cr13、40Cr13、40Cr17Mo、95Cr18的淬硬傾向更強(qiáng),一般不能焊接。
馬氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的特性明顯不同,馬氏體不銹鋼加熱到高溫轉(zhuǎn)變成奧氏體,奧氏體快速冷卻轉(zhuǎn)變成馬氏體組織。馬氏體不銹鋼有明顯的相變點(diǎn),可以通過(guò)淬火而強(qiáng)化,而且鉻含量高,淬透性好,回火時(shí)可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)整其硬度、強(qiáng)度和韌性。而且高碳馬氏體不銹鋼硬度較高,因此既可作為結(jié)構(gòu)鋼用,也可以作為工具鋼用。
馬氏體不銹鋼中除了鉻不銹鋼外,還有鉻鎳不銹鋼,如14Cr17Ni2鋼。鉻不銹鋼按碳含量可分為低碳、中碳和高碳三種類(lèi)型,隨著碳含量的增加,鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性顯著提高,而冷塑性、韌性和耐蝕性則下降。
鉻鎳馬氏體不銹鋼,由于加入了一定數(shù)量的Ni,鋼的基體組織由單相鐵素體過(guò)渡到α+γ兩相組織,淬火時(shí)γ相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這類(lèi)馬氏體不銹鋼650℃回火的組織為回火索氏體和呈帶狀分布的鐵素體,因此可通過(guò)熱處理來(lái)提高它的性能。這樣既有Cr17型不銹鋼的耐蝕性,又有Cr13型不銹鋼的強(qiáng)度。一般用于既要求高力學(xué)性能、高淬硬性,又要求耐硝酸、有機(jī)酸腐蝕的軸類(lèi)、活塞桿、泵、閥等部件,以及彈簧和緊固件。
馬氏體不銹鋼的主要特點(diǎn)是,常溫下具有強(qiáng)磁性,其耐腐蝕性能不是十分突出,但強(qiáng)度較高,常作為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。
高溫下具有穩(wěn)定的奧氏體組織,空冷或油冷下轉(zhuǎn)變成馬氏體相,常溫下具有完全的馬氏體組織。