馬氏體不銹鋼是一類可通過熱處理(淬火回火)對其性能進行調整的不銹鋼,通俗地講是一類可硬化的不銹鋼,此類鋼具有高的硬度、良好的力學性能和不銹性,這些特性決定了此類鋼必須具備兩個基本條件:其一,在平衡相圖中必須有奧氏體相區存在;其二,為使鋼形成耐腐蝕的鈍化膜,鉻含量必須在10.5%以上。馬氏體不銹鋼在淬火狀態下具有體心四方晶體結構(馬氏體),具有鐵磁性,在較弱腐蝕環境中具有耐蝕性。鋼中的鉻含量可達18%,碳可以超過1.2%。
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼是馬氏體不銹鋼,其主要性能類似1Cr13不銹鋼。由于含碳量較高,其強度、硬度高于1Cr13,而韌性和耐蝕性略低。熱處理后經拋光,在弱腐蝕介質(如鹽水溶液、硝酸及某些濃度不高的有機酸食品生產介質)中,溫度不高(大約30℃以下)的條件下,具有良好的耐蝕性。在淡水、海水、蒸汽、潮濕大氣條件下亦表現出良好的可用的耐蝕性。在硫酸、鹽酸、熱硝酸、熔融堿等介質中耐蝕性較差。此外,2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼在700℃以下具有足夠的強度、熱穩定性和良好的減振性。2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼主要用于制造承受高應力負荷的零件,如汽輪機葉片、熱油泵軸和軸套、葉輪、水壓機閥片等,亦可用于造紙工業和醫療器械以及日用消費領域的刀具、餐具等。
一、化學成分
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的化學成分見表3-19。
二、室溫力學性能
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的室溫力學性能見表3-20。熱處理與室溫力學性能的關系見圖3-8至圖3-10。
三、疲勞和斷裂韌性
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的室溫旋轉彎曲疲勞性能見表3-21和圖3-11和圖3-12。
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼(1000℃油淬,700℃回火)的高溫疲勞和腐蝕疲勞行為分別見圖3-13和圖3-14。2Cr13鋼光滑和缺口試樣彎曲疲勞極限見表3-22。
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的疲勞裂紋擴展速率和疲勞裂紋擴展門檻值的測室結果見表3-23和表3-24。試樣為11mm×44mm緊湊拉伸試樣。
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的JR阻力曲線的測試結果見表3-25和圖3-15,試樣為20mm×24mm×96mm三點彎曲試樣。
不同熱處理狀態的2Cr13鋼的斷裂韌性和SCC的門檻值見表3-26。
四、高溫力學性能
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的高溫瞬時拉伸性能見表3-27。
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的持久和蠕變性能見表3-28和表3-29。
五、耐蝕性
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的耐蝕性能見表3-30。鋼的腐蝕疲勞性能見圖3-16。
六、工藝性能
a. 熱加工
不銹鋼的熱加工性能良好,適宜的熱加工溫度區間為850~1200℃,熱變形終了應采用砂冷或及時退火,熱加工的升溫操作應緩慢,在低于850℃時應緩慢加熱,冷裝爐溫度≤800℃。
b. 冷加工
冷加工性能良好,可進行冷軋、冷沖壓、深拉等加工操作,消除應力退火可采用730~780℃回火。
c. 熱處理
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的熱處理工藝見表3-31。
d. 焊接
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼焊后硬化傾向大,易出現裂紋,若用Cr202、Cr207焊條焊接時,焊前需經250~350℃預熱,焊后需經700~750℃回火;若用奧107、奧207焊條焊接,可不進行焊后熱處理。
七、物理性能
2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼的物理性能和衰減性能見表3-32。
八、應用
經熱處理后的2Cr13、20Cr13、420 不銹鋼,可用于承受較高應力的零部件,如透平后幾級及低溫段長葉片、閥、閥件、熱裂設備,緊固件等。亦大量應用于造紙工業刀具,食品加工機械及餐具。