馬氏體不銹鋼管是以馬氏體組織為基體,有磁性,通過熱處理可調(diào)整力學(xué)性能的不銹鋼管。馬氏體不銹鋼管主要有Cr13 和Cr17型兩種。常用的馬氏體不銹鋼包括12Cr13、20Cr13、30C:-13、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,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,所以這類鋼加熱成奧氏體狀態(tài)空冷時,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[w(Cr)<12%]所至。馬氏體不銹鋼管具有強(qiáng)烈的淬硬傾向,易出現(xiàn)冷裂紋,焊接接頭受熱超過1150℃的區(qū)域,晶粒顯著增大,過快或過慢的冷卻速度都可能引起接頭脆化,也會造成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。
馬氏體不銹鋼同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),可以通過淬火而強(qiáng)化,而且鉻含量高,淬透性好,回火時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。
馬氏體不銹鋼在鍛造加熱時要避免δ鐵素體的形成,因?yàn)?鐵素體的出現(xiàn)會使鍛件形成裂紋。要避免不銹鋼鍛件加熱過快導(dǎo)致過熱。鍛件在加熱過程中的脫碳會促使鐵素體形成,因此要將鍛件表面脫碳減少到最小程度。馬氏體不銹鋼管最后一次的變形量無特殊要求。這類鋼在鍛造后容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象,其原因是鍛造后空冷時出現(xiàn)馬氏體和碳化物組織,內(nèi)應(yīng)力較大,因此鍛后冷卻時,必須緩慢進(jìn)行,一般在200℃的砂坑或爐渣中緩冷,取出砂坑后必須及時進(jìn)行等溫退火,防止發(fā)生開裂。馬氏體不銹鋼,特別是Cr13 型馬氏體不銹鋼的價格低,故在腐蝕性較弱的介質(zhì)中(如水蒸氣)且又要求高的力學(xué)性能的條件下得到廣泛的應(yīng)用。
12Cr13鋼為半馬氏體不銹鋼，鋼中除馬氏體組織外,還有鐵素體組織,經(jīng)退火后加工成形的工件需進(jìn)行淬火和高溫回火處理，得到回火索氏體組織。主要用于韌性要求較高，且具有不銹性，受沖擊載荷的零部件，也可用于在淡水、海水、蒸氣中工作并承受沖擊的汽輪機(jī)葉片、刀具、緊固件、閥門、熱裂解抗硫腐蝕設(shè)備；以及制作在常溫條件下耐弱腐蝕介質(zhì)的設(shè)備和部件。若作為耐熱鋼、可制作800℃以下耐氧化的部件。
20Cr13鋼為馬氏體型不銹鋼，其主要性能類似于12Cr13鋼，由于碳含量較12Cr13鋼高，因此其強(qiáng)度、硬度高于12Cr13鋼，而韌性和耐蝕性略低。淬火狀態(tài)下硬度高，耐蝕性良好。主要用于制造承受高應(yīng)力載荷的零件，如汽輪機(jī)葉片、熱油泵、軸和軸套、葉輪、閥門、水壓機(jī)閥片等；也可用于制造造紙工業(yè)、醫(yī)療器械以及日常生活領(lǐng)域的餐具、刀具等。
30Cr13、40Cr13鋼因碳含量較高，較12Cr13、20Cr13鋼具有更高的強(qiáng)度、硬度和更好的淬透性，在室溫、稀硝酸和弱的有機(jī)酸中具有一定的耐蝕性，但韌性和耐蝕性不及12Cr13和20Cr13鋼。主要用于高強(qiáng)度部件，以及承受高應(yīng)力載荷并在一定腐蝕介質(zhì)條件下的磨損件，如300℃以下工作的刀具、彈簧，400℃以下工作的軸、軸承、外科醫(yī)療器具和模具等。該類鋼焊接性差，通常不能用于制造焊接部件。
馬氏體不銹鋼中除了鉻不銹鋼外，還有鉻鎳不銹鋼（如14Cr17Ni12）。鉻不銹鋼按碳含量可分為低碳、中碳和高碳三種類型，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。
鉻鎳不銹鋼14Cr17Ni2，由于加入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的Ni，鋼的基體組織由單相鐵素體過渡到α+y兩相組織，淬火時γ相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。650℃回火的組織為回火索氏體和呈帶狀分布的鐵素體，因此可通過熱處理來提高它的性能。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、活塞桿、泵、閥等部件，以及彈簧和緊固件。
馬氏體不銹鋼管的工藝性能在鋼種介紹中都有詳細(xì)的闡述，這里僅介紹一下馬氏體不銹鋼的物理性能（見表4-1），以及熱處理制度和力學(xué)性能（見表4-2）。
