什么是馬氏體不銹鋼
什么是馬氏體不銹鋼?標準的馬氏體不銹鋼是:403不銹鋼,、410不銹鋼,、414不銹鋼、416不銹鋼,、416(Se不銹鋼),、420不銹鋼、431不銹鋼,、440A不銹鋼,、440B不銹鋼和440C不銹鋼,這些鋼材的耐腐蝕性來自“鉻”,,其范圍是從11.5至18%,,鉻含量愈高的鋼材需碳含量愈高,以確保在熱處理期間馬氏體的形成,,上述三種440型不銹鋼很少被考慮做為需要焊接的應用,,且440型成份的熔填金屬不易取得。
馬氏體不銹鋼主要為鉻含量在12%-18%范圍內的低碳或高碳鋼,。各國廣泛應用的馬氏體不銹鋼鋼種有如下3類: 1.低碳及中碳13%Cr鋼 2.高碳的18%Cr鋼 3.低碳含鎳(約2%)的17%Cr鋼 馬氏體不銹鋼具備高強度和耐蝕性,,可以用來制造機器零件如蒸汽渦輪的葉片(1Cr13)、蒸汽裝備的軸和拉桿(2Cr13),,以及在腐蝕介質中工作的零件如活門,、螺栓等(4Cr13)。碳含量較高的鋼號(4Cr13,、9Cr18)則適用于制造醫(yī)療器械,、餐刀、測量用具,、彈簧等,。 與鐵素體不銹鋼相似,在馬氏體不銹鋼中也可以加入其它合金元素來改進其他性能:1.加入0.07%S或Se改善切削加工性能,,例如1Cr13S或4Cr13Se,;2.加入約1%Mo及0.1% V,可以增加9Cr18鋼的耐磨性及耐蝕性,;3.加入約1Mo-1W-0.2V,,可以提高1Cr13及2Cr13鋼的熱強性。 馬氏體不銹鋼與調制鋼一樣,,可以使用淬火,、回火及退火處理。其力學性質與調制鋼也相似:當硬度升高時,,抗拉強度及屈服強度升高,,而伸長率,、截面收縮率及沖擊功則隨著降低。
標準馬氏體鋼材的改良,,含有類如鎳,、鉬、釩等的添加元素,,主要是用于將標準鋼材受限的容許工作溫度提升至高于1100K,,當添加這些元素時,碳含量也增加,,隨著碳含量的增加,,在焊接物的硬化熱影響區(qū)中避免龜裂的問題變成更嚴重。 馬氏體不銹鋼能在退火,、硬化和硬化與回火的狀態(tài)下焊接,,不銹鋼非標定制 ,無論鋼材的原先狀態(tài)如何,,經(jīng)過焊接后都會在鄰近焊道處產(chǎn)生一硬化的馬氏體區(qū),熱影響區(qū)的硬度主要是取決于母材金屬的碳含量,,當硬度增加時,,則韌性減少,且此區(qū)域變成較易產(chǎn)生龜裂,、預熱和控制層間溫度,,是避免龜裂的最有效方法,為得最佳的性質,,需焊后熱處理,。 馬氏體不銹鋼是一類可以通過熱處理(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。這種特性決定了這類鋼必須具備兩個基本條件:一是在平衡相圖中必須有奧氏體相區(qū)存在,,在該區(qū)域溫度范圍內進行長時間加熱,,使碳化物固溶到鋼中之后,進行淬火形成馬氏體,,也就是化學成分必須控制在γ或γ+α相區(qū),,二是要使合金形成耐腐蝕和氧化的鈍化膜,鉻含量必須在10.5%以上,。按合金元素的差別,,可分為馬氏體鉻不銹鋼和馬氏體鉻鎳不銹鋼。
馬氏體鉻不銹鋼的主要合金元素是鐵,、鉻和碳,。圖1-4是Fe-Cr系相圖富鐵部分,,如Cr大于13%時,不存在γ相,,此類合金為單相鐵素體合金,,在任何熱處理制度下也不能產(chǎn)生馬氏體,為此必須在內Fe-Cr二元合金中加入奧氏體形成元素,,以擴大γ相區(qū),,對于馬氏體鉻不銹鋼來說,C,、N是有效元素,,C、N元素添加使得合金允許更高的鉻含量,。在馬氏體鉻不銹鋼中,,除鉻外,C是另一個最重要的必備元素,,事實上,,馬氏體鉻不銹耐熱鋼是一類鐵、鉻,、碳三元合金,。當然,還有其他元素,,利用這些元素,,可根據(jù)Schaeffler圖確定大致的組織。
馬氏體不銹鋼的耐蝕性主要取決于鉻含量,,而鋼中的碳由于與鉻形成穩(wěn)定的碳化鉻,,又間接的影響了鋼的耐蝕性。因此在13%Cr鋼中,,碳含量越低,,則耐蝕性越高。而在1Cr13,、2Cr13,、3Cr13及4Cr13四種鋼中,其耐蝕性與強度的順序恰好相反,。