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martensite stainless steel
简介
经获得适当热处理后在室温下以马氏体为基体组织的一类不锈钢。马氏体是碳在α相中的过饱和固溶体是体心立方结构，具有铁磁性。马氏体不锈钢含11.5%～18%铬和0.1%～1.2%碳，其他合金元素小于 2%～3%。常用牌号有 1Cr13、2Cr13、3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、2Cr13Ni2、1Cr17Ni2 及 9Cr18、9Cr18MoV等。这类钢在美国AISI标准中纳入400系列。它们在高温下以奥氏体状态存在，经过适当冷却至室温而转变成马氏体组织，钢中常含有一定量的残余奥氏体，铁素体或珠光体。马氏体不锈钢的特点是具有较高的硬度、强度、耐磨性和良好的抗疲劳性能以及具有一定的耐蚀性。
1913年，英国学者布里尔(H.Brearley)在研究枪管钢时冶炼了一炉含0.24%碳、12.86%铬的铁-铬合金。在研究工作中，他发现这种钢在实验室大气中不生锈并抗试剂腐蚀。在布里尔的建议下，舍费尔德一家刀具公司用这种成分的钢成功地生产了不锈的刀具，这件事被认为是不锈钢工业的开端。马氏体不锈钢通常在淬火-回火状态下使用。随钢中碳含量的增加，马氏体不锈钢的强度、硬度、耐磨性和切削性能等显著提高，但耐蚀性降低。950～1100℃温度范围内淬火并适当回火，可获得强度与塑性、韧性的良好配合。在退火状态，马氏体不锈钢可以进行加工、成型，中间退火经常是必要的。马氏体不锈钢主要用于力学性能要求较高、耐蚀性要求较低的一些特殊用途，如要求高强度和一定韧性，耐蚀且耐磨，抗疲劳性能好，以及要求大截面淬透性好的材料等。高碳马氏体不锈钢的硬度高、耐磨性好，主要用作工具和刀具材料，以及制作轴承、阀片等受高度摩擦并在腐蚀条件下工作的零件。碳含量较低的马氏体不锈钢(Cr<14%)经淬火-回火后具有良好的强度和韧性的配合，主要用作承受高应力载荷并在一定浓度的腐蚀介质中工作的高硬度耐磨件，如汽轮机轴和叶片、结构架、不锈设备衬里、紧固件、热油泵轴和轴套、叶轮、阀件、轴承、医疗器械、弹簧以及家庭用具、餐具等。1Cr17Ni2是一种强度、韧性和耐磨性良好结合的马氏体不锈钢，广泛用于化学和航空工业，制作具有较高强度的耐硝酸和有机酸腐蚀的零件、泵、阀、容器和设备。2Cr13Ni2是含硫、磷的马氏体易切削不锈钢，在大气和硝酸以及碱水溶液中有良好的耐蚀性。
马氏体不锈钢的焊接性能不佳，除1Cr13焊接性稍好外，一般不用作焊接部件。马氏体不锈钢中常含有大量残余奥氏体，如9Cr18和1Cr17Ni2钢中可达30%(体积分数)，在工作过程中会产生由于相变而导致工件变脆和尺寸变化。为提高轴承、轴套等部件的尺寸稳定性，在热处理之后常需马上进行冷处理，以使大部分残余奥氏体转变成马氏体，有时需要进行两次回火。少量铁素体可显著改善马氏体不锈钢的室温韧性，但对钢的疲劳性能有不良作用。氢脆有时会成为马氏体不锈钢的重要质量问题。一般来说，碳含量的增加和硬度的提高会加剧马氏体不锈钢的氢脆敏感性。马氏体不锈钢有回火脆性倾向，以3Cr13钢为例，回火脆性温度范围在371～593℃，脆性最大值发生在427～482℃温度范围内。因此马氏体不锈钢零件应避免在400～650℃温度范围内工作或进行回火处理。通过改变钢的成分而发展了一系列具有特殊性能的马氏体不锈钢，如马氏体不锈钢中加入钼、钒、钴、硅、铜等元素可提高钢的力学性能和耐蚀性，加入硫或硒可改善钢的切削性能，加入钼、钨、钒、铌等合金元素可提高钢的抗回火能力和蠕变强度，高铬马氏体不锈钢中加入一定量的镍(一般为2%)可减少钢的铁素体形成倾向、提高钢的韧性和耐蚀性，在含14%～17%铬的钢中加入7%镍或5%锰以及其他元素如钼、铝、钛、钴、铜等合金元素，从而发展了强度、韧性及加工性能优异的马氏体沉淀硬化不锈钢。