傳統(tǒng)馬氏體鉻鎳不銹鋼中,最早的代表性牌號(hào)是1Cr17Ni2,而低碳和超低碳的高韌性、可焊接鉻鎳馬氏體不銹鋼(現(xiàn)代馬氏體不銹鋼)則是馬氏體鉻鎳不銹鋼的新進(jìn)展,它們合金化的目的和合金化的方向見表3.4。
表3.4 可焊接馬氏體鉻鎳不銹鋼的合金化目的和合金化方向
①. 力學(xué)性能
1Cr17Ni2(431)是最常用的早期馬氏體鉻鎳不銹鋼,為了提高鋼的耐蝕性,把鋼中鉻量提高到約17%,而為了防止鋼中大量鐵素體的形成,在不增加鋼中碳量的前提下加入了約2%Ni。在傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼中,1Cr17Ni2是強(qiáng)度與韌性匹配較好的牌號(hào),經(jīng)高溫(980℃和1066℃)淬火后再經(jīng)低溫回火,其σb可達(dá)1360MPa,室溫缺口沖擊功可達(dá)2~8kgf·m;若經(jīng)高溫回火,雖σb稍降低為1056MPa,而缺口沖擊功則提高到(7.5~11)kgf·m;不同熱處理態(tài)的1Cr17Ni2鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度曲線見圖3.5。
低碳的0Cr13Ni4Mo、0Cr14Ni6Mo和超低碳的00Cr13Ni2、00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni6Mo等是高韌性、可焊接的現(xiàn)代馬氏體不銹鋼的一些典型牌號(hào)。它們具有良好的室溫和中溫強(qiáng)度及塑、韌性。表3.5和表3.6分別列出了0Cr13Ni4Mo、0Cr14Ni6Mo和00Cr13Ni5Mo鋼的室溫力學(xué)性能。
低碳和超低碳馬氏體鉻鎳不銹鋼均有脆性轉(zhuǎn)變溫度(圖3.6)。即使如此,由于它們還有較好的低溫韌性,因此仍可滿足工程對(duì)韌性的要求。例如此類鋼含2%Ni時(shí),可用于-20℃,而含4.5%Ni,則可滿足-40℃使用對(duì)韌性的需求。
②. 耐蝕性
現(xiàn)代(超級(jí))馬氏體不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐蝕性,可用于油氣田開發(fā)中的管線等用途。圖3.7指出了在油氣田條件下,00Cr13Ni5Mo鋼的使用范圍。00Cr13Ni5Mo也有優(yōu)良的耐磨蝕性能(見表3.7),00Cr13Ni5Mo 特厚板(約200mm)已用于國(guó)內(nèi)水電工程中的轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)輪下環(huán)等。
③. 冷成型性
此類鋼屈服強(qiáng)度高,冷加工硬化傾向大,一般不用于冷加工成型用途。
④. 焊接性
除1Cr17Ni2外,0Cr13Ni4Mo、0Cr14Ni6Mo以及00Cr13Ni2、00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni6Mo等均有優(yōu)良的焊接性能,這與這些鋼號(hào)在傳統(tǒng)馬氏體鉻不銹鋼基礎(chǔ)上,降碳加鎳、鉬后,在回火狀態(tài)下,鋼中產(chǎn)生一定量的逆轉(zhuǎn)變奧氏體,抑制了焊接時(shí)的晶粒長(zhǎng)大,降低了鋼的淬硬性,提高了塑、韌性,防止了冷裂紋的形成有關(guān)。這些低碳、超低碳馬氏體鉻鎳不銹鋼可以采用不銹鋼通用的焊接方法進(jìn)行焊接,焊前一般不需預(yù)熱,焊后在必要的情況下才進(jìn)行熱處理。
在國(guó)內(nèi),0Cr13Ni4Mo用于核反應(yīng)堆控制棒的耐壓殼體,0Cr14Ni6Mo用于水輪機(jī)中環(huán)等,00Cr13Ni5Mo用于三峽工程,均為焊接件。