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马氏体钢

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中文名;马氏体钢 外文名;martensitic steels 显微组织;几乎全部为马氏体组织 分 类;马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢

马氏体钢（MS—MartensiticSteel）的显微组织几乎全部为马氏体组织。主要是通过高温奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织，可通过热轧、冷轧来实现，马氏体钢具有较高的抗拉强度，其最高强度可达1600MPa，需进行回火处理以改善其塑性，使其在如此高的强度下，仍具有足够的成形性能，是商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。通常只能用滚压成形生产或冲压形状简单的零件，主要用于成形要求不高的车门防撞杆等零件以代替管状零件，降低制造成本。

马氏体钢简介

马氏体钢主要是600MPa 以上的一些高强度钢种，如800MPa 以上级别的工程机械用钢，600MPa以上级别的压力容器和储罐用钢等。一般有在线淬火+ 回火及轧后淬火回火（调质处理）两种生产工艺。马氏体的高强度是由于高密度的位错，细小的孪晶，碳的偏聚，以及马氏体正方度的间隙固溶等。低碳马氏体的形态基本上是板条状，板条状之间是小角度晶界，板条内有很高的位错密度，有时还能见到孪晶马氏体分布于板条之间。但淬火后的马氏体的塑韧性较差，一般马氏体钢在淬火后都要通过回火工艺以调整钢的强韧性匹配，典型组织如图《马氏体钢典型金相结构》所示。

分类

马氏体不锈钢的含铬量一般在12%～18%范围内，当铬超过15%时，常需加入一定量的镍或适当提高含碳量以平衡组织。

这类钢加热到高温时组织为奥氏体，冷却到室温时，转变为马氏体，故可以热处理强化。一般是在淬火-回火（调质）状态下使用。

马氏体不锈钢有下列类型。

（1）普通Cr13钢 如1Cr13、2Cr13、3Cr13 和4Cr13 等为最常用钢种。这类钢经高温加热后空冷即可淬硬，淬火后的强度、硬度随含碳量增加而提高，但耐蚀性及塑、韧性却随之降低。前两种钢主要用于在中温腐蚀介质中工作并要求中等强度的结构件，后两种钢主要用于要求高强度、高耐磨性及具有一定耐蚀性要求的零件。

（2）热强马氏体钢 是以Cr12 为基经过复杂合金化的马氏体钢，如2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV 等。同样，高温加热后空冷也可淬硬。这类钢不仅中温瞬时强度高，而且中温持久性能及蠕变性能也相当优越，耐应力腐蚀及冷热疲劳性能良好。很适于制作在500～600℃以下及湿热条件下工作的承力件、复杂的模锻件及焊接件。这类钢在添加Mo、W、V 的同时，常再将碳提高一些，因此其淬硬倾向更大，一般均经调质处理。这是一种新型马氏体高强钢。其特

（3）超低碳复相马氏体钢

这是含碳量降到0.05%以下，并添加镍（w（Ni）=4%～7%），此外还可加入少量Mo、Ti或Si等。经淬火及超微细复相组织回火处理，可获得高强度和高韧性。也可在淬火状态下使用，因低碳马氏体组织并无硬脆性。这类钢适用于筒体、压力容器及低温制件等。

（4）马氏体耐热钢大致可分为两类一类是简单Cr13 型的马2Cr13 等；另一类是以Cr12 型为基的多元合氏体钢，如1Cr13、金强化的马氏体钢，如Cr12Ni2W2MoV、Cr12WMoNiB 等。前者一般用于耐腐蚀和要求一定强度的零部件，如汽轮机叶片等; 后者主要用作热强钢，如火电厂的主蒸汽管道等。两者的共同特点是高温加热后空冷具有很大的淬硬倾向，一般经调质处理后才能充分发挥这类钢的性能特点。马氏体耐热钢虽然单独为一类，但可以发现普通Cr13 马氏体不锈钢和热强马氏体不锈钢同时也是耐热钢。

低碳马氏体钢

凡是碳含量小于0.25%的碳素钢或低碳低合金结构钢经强烈淬火，获得80%以上甚至100%低碳马氏体组织，这类钢统称为低碳马氏体钢。一般情况下，含碳量在0.15%～0.25%范围内的钢淬火强化效果好，综合力学性能高。

1．低碳马氏体钢热处理工艺特点

（1）获取低碳马氏体的热处理淬火加热温度为Ac3+（80～120）℃。从淬火强化的效果考虑，适当提高淬火加热温度，有利于奥氏体的均匀化、提高钢的淬透性以及缩短加热时间。

（2）采用激冷、深冷的强烈淬火冷却方法（5%～10%NaCl溶液淬火或10%NaOH溶液淬火）。低碳钢或低碳低合金钢在强烈淬火后可获得低碳马氏体。

（3）低碳马氏体淬火后可不经回火而直接使用。

2．低碳马氏体的微观组织

低碳马氏体的显微组织由不同位向的的马氏体板条组成，板条束间为大角度晶界。由于原奥氏体晶粒被不同位向的板条束所分割，所以材料的有效晶粒得到细化。同时，板条马氏体内有高密度的位错和细小分散呈魏氏组态分布的碳化物，板条马氏体间分布有残余奥氏体薄膜，因而低碳马氏体具有优良的强韧特性。

3．低碳马氏体钢的性能

经过淬火有较低的缺口敏感性、过热敏感性、优良的冷加工性、良好的可焊性且热处理变形小等一系列的优点。低碳马氏体钢经过淬火后，可获得脆性较低而塑韧性足够高的位错板条马氏体加板条相界残余奥氏体薄膜，板条内部自回火析出细小分散的碳化物，因而可实现强度、塑性、韧性的最佳配合，是固熔强化、位错强化、晶界强化和沉淀强化等共同作用的结果。低碳马氏体中温回火后代替中碳（合金）结构钢的调质件，其综合力学性能完全可达到要求，而且不论形状如何复杂，淬火后不易变形、开裂，这样不仅可给后工序少留加工量，而且给机加工也带来好处。低碳马氏体钢由于含碳量较低，钢的Ms点较高，在淬火过程中就伴随着自回火现象，因而可以省去回火工序，从而节约能源，降低成本，缩短加工周期。

低碳马氏体钢是典型的强塑韧配合材料，用处非常广泛。

锻造方法及用途

马氏体不锈钢含铬量13%～18%，淬火回火状态下使用，用于汽轮机叶片（含碳较低的），医疗手术工具、测量工具、弹簧等（含碳较高的）；马氏体沉淀硬化不锈钢，铬镍含量比前者为高、经高温固溶、淬火后，再在400～500℃时效处理，在马氏体基体内析出大量与基体操持共格关系的第二相，用于化工压力容器、飞行器的结构等。马氏体耐热钢含铬7.5%～20.5%，含碳0.15%～0.85%和多种合金元素，在650～700℃回火，形成细微碳化物分散于基体中，主要用于汽车等发动机的阀门、涡轮机叶片、喷嘴、螺栓等。马氏体时效钢，含镍较高18%～25%、含钼5%、含钴8%及少量钛和铝，经固溶空冷后再在480℃时效处理。

马氏体内析出金属间化合物而强化，因成本高，一般用于航空、航天及海洋技术中重要结构件，如火箭发动机壳体、飞机起落架、重要的模具等。

这类钢在正常淬火温度下处在y相区，但它们的y相仅在高温时稳定，M点一般在300℃左右，故冷却时转变为马氏体。

这类钢包括2Cr13，2Cr13Ni2，3Cr13以及部分改型12%铬热强钢，如13Cr14NiWVBA，Cr11Ni2MoWVB钢等。马氏体不锈钢的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能，均和含铬12～14%的铁素体-马氏体不锈钢相近。由于组织中没有游离的铁素体，机械性能比上述钢要高，但热处理时的过热敏感性较低。

参考来源

不锈钢没磁性就是冒牌货？马氏体奥氏体有何不同该怎样选择？