馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是一(yi)類(lei)可(ke)(ke)(ke)通(tong)過(guo)熱處理(淬火回火)對(dui)其(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)進行(xing)調(diao)整的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),通(tong)俗地講是一(yi)類(lei)可(ke)(ke)(ke)硬(ying)化(hua)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),此類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)(ju)有高(gao)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度、良好的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)不(bu)銹(xiu)性(xing)(xing),這些特性(xing)(xing)決(jue)(jue)定(ding)了(le)(le)(le)此類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)必(bi)須具(ju)(ju)備兩個(ge)基(ji)本條(tiao)件:其(qi)(qi)一(yi),在(zai)(zai)平衡相(xiang)圖中(zhong)(zhong)(zhong)必(bi)須有奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)區(qu)存在(zai)(zai);其(qi)(qi)二,為使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)形成(cheng)耐(nai)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜,鉻(ge)(ge)含(han)量必(bi)須在(zai)(zai)10.5%以上。根據鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)合(he)金元素(su)的(de)(de)(de)(de)差別,可(ke)(ke)(ke)將(jiang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)區(qu)分為馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。在(zai)(zai)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)又可(ke)(ke)(ke)劃分成(cheng)低碳(tan)、中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)和(he)(he)高(gao)碳(tan)三種類(lei)型。馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)淬火狀(zhuang)(zhuang)態下具(ju)(ju)有體(ti)(ti)心四方(bct)晶體(ti)(ti)結(jie)構(gou)(馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)),具(ju)(ju)有鐵磁(ci)性(xing)(xing),在(zai)(zai)較弱(ruo)腐蝕(shi)環(huan)境中(zhong)(zhong)(zhong)具(ju)(ju)有耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)含(han)量可(ke)(ke)(ke)達18%,碳(tan)可(ke)(ke)(ke)以超過(guo)1.2%。為了(le)(le)(le)提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐性(xing)(xing)和(he)(he)刃具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)鋒利(li)度,組(zu)織中(zhong)(zhong)(zhong)允許存在(zai)(zai)過(guo)剩碳(tan)化(hua)物,為了(le)(le)(le)改善淬火后的(de)(de)(de)(de)回火效應,可(ke)(ke)(ke)適當(dang)加入鈮、硅、鎢(wu)和(he)(he)釩(fan)。含(han)鎳(nie)(nie)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)改善了(le)(le)(le)鉻(ge)(ge)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)某些介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)(he)提高(gao)了(le)(le)(le)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)。馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)是不(bu)可(ke)(ke)(ke)缺少的(de)(de)(de)(de)重要元素(su),它使(shi)(shi)Fe-Cr二元合(he)金形成(cheng)γ相(xiang)區(qu)且決(jue)(jue)定(ding)了(le)(le)(le)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)淬火狀(zhuang)(zhuang)態下馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度。大量試驗表明,0.10%C的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度值(zhi)大約為35HRC,0.5%C的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)其(qi)(qi)硬(ying)度值(zhi)可(ke)(ke)(ke)超過(guo)60HRC,再(zai)高(gao)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)其(qi)(qi)硬(ying)度值(zhi)未見(jian)明顯變(bian)化(hua)。
我國(guo)標準中(GB1220-92)共列入18個馬氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)牌號(hao),基本是13%Cr和(he)17%Cr的兩種類(lei)型,為了(le)賦予鋼(gang)(gang)(gang)的其他特性派生(sheng)出一(yi)些改進(jin)型牌號(hao),馬氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)的發展網絡(luo)見圖3-1。
馬氏體不銹鋼,由于具有良好的力學性能和中等程度的耐蝕性以及在低于650℃的良好耐熱性,已廣泛應用于各工業領域,低碳和中碳馬氏體不銹鋼,如1Cr13及其改良型,主要用于蒸汽透平、噴氣發動機、氣體透平等領域。在石油和石油化工領域此類材料也得到廣泛應用。
稍高碳的2Cr13等馬氏體不銹鋼主要用刀具,閥門部件,齒輪、滑輪、開關軸類等機械部件、桿件以及軋輥。高碳馬氏體不銹鋼,如9Cr18Mo等的應用領域包括刀具、軸承、外科和牙科器械、刀剪、彈簧、閥門、軸桿類、凸輪等。
馬氏體不(bu)銹鋼回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)出現(xian)在425~565℃,在此溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)回火(huo)鋼的沖(chong)擊韌性(xing)(xing)急劇下降,對于要求(qiu)耐沖(chong)擊的部件應不(bu)采(cai)用此溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)回火(huo)并避(bi)免在此溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)內應用。
1. 馬氏體鉻不(bu)銹(xiu)鋼
馬氏體鉻(ge)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)主(zhu)要(yao)合金元素(su)是鉻(ge),隨(sui)鋼(gang)(gang)中(zhong)含鉻(ge)量的(de)提(ti)高,鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性隨(sui)之提(ti)高。鋼(gang)(gang)的(de)力學性能主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)于鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)碳含量,為了改善(shan)鋼(gang)(gang)強度和硬度以及增強二次硬化效應,有(you)時加入少量的(de)鉬。
2. 鉻-鎳馬氏體不銹(xiu)鋼
在(zai)鉻(ge)馬氏(shi)體不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)基礎上加入鎳(nie)(nie)而形成鉻(ge)鎳(nie)(nie)馬氏(shi)體不銹鋼(gang)。由于鎳(nie)(nie)的(de)(de)(de)(de)加入可使低碳的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)一鉻(ge)合(he)金具(ju)有淬火(huo)能(neng)力,同(tong)時由于鎳(nie)(nie)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)可使低碳(<0.15%)馬氏(shi)體鉻(ge)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含量向(xiang)更高的(de)(de)(de)(de)水平推移,提(ti)高了(le)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)(xing),從(cong)而解決了(le)馬氏(shi)體鉻(ge)不銹鋼(gang)為(wei)提(ti)高其耐蝕性(xing)(xing)(xing)以損(sun)失鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)硬度為(wei)代價的(de)(de)(de)(de)難題(ti)。此外鎳(nie)(nie)的(de)(de)(de)(de)加入也(ye)改善了(le)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐還原(yuan)性(xing)(xing)(xing)介質的(de)(de)(de)(de)能(neng)力和提(ti)高了(le)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)塑韌性(xing)(xing)(xing)。