马氏体不锈钢的钢号化学成分和性能特点.docx

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马氏体不锈钢的钢号化学成分和性能特点

马氏体不锈钢

1、常用马氏体不锈钢的钢号、化学成分和性能特点。

1、         Cr13型

（1）    此类钢的化学成分见表2-8

表2-8 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13钢的化学成分，%①

钢 号

C

Si

Mn

Cr

S

P

1Cr13

≤0.15

≤1.00

≤1.00

11.5-13.5

≤0.030

≤0.035

2Cr13

0.16-0.25

≤1.00

≤1.00

12-14

≤0.030

≤0.035

3Cr13

0.26-0.35

≤1.00

≤1.00

12-14

≤0.030

≤0.035

4Cr13

0.36-0.45

≤0.60

≤0.80

12-14

≤0.030

≤0.035

①      GB1220-92

（2）力学性能

   1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13钢的力学性能分别见表2-9至表2-16。

表2-9 1Cr13钢的室温力学性能

热处理制度

бb

MPa

б0.2

MPa

δ5

%

ψ

%

ak

105.J/m2

硬度

HB

附注

1000-1050℃淬火

（油水冷）700-790℃

回火（油、水空冷）

≥588

≥412

≥20

≥60

≥8.8

≤187

①

1000-1050℃油淬，

700-790℃回火

588-981

412-744

20-35.5

60-86

8.8-36.0

126-187

②

870℃，120min完全退

火，以25℃/h冷却到

600℃空冷

539

274

35

73

135-160

925-1000℃油淬，230-370℃回火120min

1280

932

15

60

360-380

925-1000℃油淬，

540℃回火120min

981

765

20

65

260-330

925-1000℃油淬，

600℃回火120min

785

617

22

65

210-250

925-1000℃油淬，

650℃回火120min

716

588

23

68

200-230

925-1000℃油淬，

700℃回火120min

686

539

25

69

195-220

925-1000℃油淬，

760℃回火120min

617

412

30

72

170-195

①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值②实际生产检验值，钢材截面尺寸≤60mm

表2-10 1Cr13钢的高温力学性能

热处理制度

试验温度

℃

бb

MPa

б0.2

MPa

δ5

%

ψ

%

αk

105.J/m2

1030-1050℃

油淬，750℃回火

20

598

402

22

60

10.8

200

529

363

16

60

400

490

363

16

58

19.6

500

363

274

18

64

23.5

600

225

177

18

70

21.6

持久强度

试验温度，℃

470

500

530

бb/1000  MPa

294

265

225

бb/10000 MPa

255

216

186

бb/100000MPa

216

186

157

试验温度，℃

400

450

500

蠕变强度

б1/10000 MPa

121

103

93.2

б1/100000MPa

121

103

55.9

表2-11 2Cr13钢的室温力学性能

热处理制度

бb

MPa

бs

MPa

δ5

%

ψ

%

αk

105.J/m2

硬度

HB

附注

1000-1050℃淬火（油、水冷）

660-770℃回火（油、水、空冷）

647

≥441

≥16

≥55

≥7.9

≤197

①

1000-1050℃，淬火（油、水冷）

660-770℃回火

647-1133

441-956

16-33.6

55-78

7.9-26.1

126-197

②

860℃退火

490

245

22

65

8.8

1050℃空淬，500℃回火

1230

932

7

45

9

1050℃空淬，600℃回火

834

637

10

55

6.9

1050℃油淬，660℃回火

849

696

19.0

63.5

12.8

1050℃油淬，770℃回火

805

686

18.0

66.5

17

①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值；

②实际生产检验值，钢材截面尺寸≤60mm，硬度为退火后硬度值。

表2-12 2Cr13钢的高温力学性能

热处理制度

试验温度

℃

бb

MPa

бs

MPa

δ5

%

ψ

%

αk

105.J/m2

1000-1020℃

油淬，720-750℃回火

20

706

510

21.0

68.0

6.37-17.1

300

544

392

18.0

66.0

11.8

400

519

397

16.5

58.5

20.1

450

485

372

17.5

57.0

23.5

470

485

412

22.5

71.0

500

431

358

32.5

75.0

25

550

341

279

36.5

83.5

21.8

试验温度，℃

450

470

500

530

持久强度

бb/1000  MPa

323

255

225

157

бb/10000 MPa

290

211

191

103

бb/100000MPa

255

186

157

75

试验温度，℃

450

475

500

530

蠕变强度

бb/10000 MPa

128

78.5

157

68.6

бb/10000 MPa

128

78.5

49

29.4

表2-13 3Cr13钢的室温力学性能

热处理制度

бbMPa

бsMPa

δ5%

ψ%

硬度HRC（HB）

αk105.J/m2

附注

1000-1050℃淬火，

200-300℃回火

-

-

-

-

≥48

（≤207）

-

①

1000-1050℃淬火，

200-300℃回火

-

-

-

-

48-60

（131-207）

-

②

860℃退火

539

294

20

60

-

7

1000℃空冷，650℃回火

947

701

16.0

52.3

-

5.5

①摘自GB1220，括号内硬度系退火或高温回火后的布氏硬度；②实际生产检验值。

表2-14 3Cr13钢的高温力学性能

热处理制度

试验温度℃

бb MPa

бs MPa

δ5 %

ψ %

αk  105.J/m2

1000℃

空冷，

650℃回火

20

942

696

16

52

9

200

814

657

14

57

12.8

400

706

568

12

52

15.7

500

608

527

14

54

15.7

600

451

412

21

80

15.7

           试验温度，℃

400

450

蠕变强度

бb/100000MPa

132

834

表2-15 4Cr13钢的室温力学性能

热处理制度

бb

MPa

бs

MPa

δ5

%

ψ

%

淬火温度

HRC

退火后硬度

HB

附注

1050-1100℃油淬，

200-300℃回火

-

-

-

-

≥50

≤229

①

1050-1100℃油淬，

200-300℃回火

-

-

-

-

50-67

143-229

②

1050℃空冷，600℃

3h回火

1118

893

12.5

32.0

αk

1×2105J/m2

860℃退火

470～549

20-25

-

-

①摘自GB1220；②实际生产检验值。

表2-16 4Cr13钢的高温力学性能

热处理制度

试验温度

℃

бb

MPa

бs

MPa

δ5

%

1030℃空冷，

500℃回火，空冷

20

1770-1790

1600-1620

2.5

400

1630-1670

1420-1450

6

450

1540-1570

1320-1390

5-6

500

1290-1310

1230-1270

6.5

1030℃空冷，

600℃回火空冷

20

1110-1140

950

9.2-10

400

900-940

780-820

8.3-10

450

790-810

610-640

10-12

500

700-720

570-590

15-15

（3）耐蚀性能

   1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13钢均具有不锈性。

在室温的稀硝酸以及弱有机酸中也有一定耐蚀性。

1Cr13和2Cr13钢在某些介质中的耐蚀性能见表2-17和表2-18

表2-17 1Cr13钢的耐蚀性能

介 质 条 件

试验延续

时间，h

腐蚀速度

mm/a

介质

浓度，%

温度，℃

硝酸

5

20

<0.1

7

20

720

0.004

5

沸腾

1.0-3.0

20

20

<0.1

20

沸腾

<0.1

50

20

<0.1

50

沸腾

24

1.21

65

20

<0.1

65

沸腾

24

2.2

90

20

<0.1

90

沸腾

<10.0

醋酸

10-50

20-40

0.15-1.0

10

沸腾

不可用

硫酸

5

20

>10

氢氧化钾

25

沸腾

<0.1

50

20

<0.1

50

沸腾

<1.0

柠檬酸

1

20

<0.1

1

沸腾

<10.0

25

20

720

0.58

蚁酸

10-50

20

<0.1

10-50

沸腾

>10.0

氨

溶液或气体

20-100

<0.1

氢氧化钠

20

50

<0.1

20

沸腾

<1.0

50

100

1.0-3.0

草酸钾

浓液

20

<0.1

浓液

沸腾

<10.0

硝酸铵

约65

20

1127

0.0022

约65

125

110

0.165

硫酸镁

5-饱和溶液

20

<0.1

醋酸钠

饱和溶液

沸腾

0.001

氯酸钾

饱和溶液

100

<0.1

表2-18 2Cr13钢的耐蚀性能

介 质 条 件

腐蚀速度

mm/a

介质

浓度，%

温度，℃

硝酸

5

20

<0.1

5

沸腾

3.0-10.0

20

20

<0.1

20

沸腾

1.0-3.0

50

20

<0.1

50

沸腾

<3.0

65

20

<0.1

65

沸腾

3.0-10.0

90

20

<0.1

90

沸腾

<10.0

硼酸

50-饱和

100

<0.1

醋酸

1

90

<0.1

5

20

<1.0

5

沸腾

>10.0

10

20

<1.0

10

沸腾

>10.0

柠檬酸

1

20

<0.1

20

沸腾

<10.0

蚁酸

10-50

20

<0.1

10-50

沸腾

>10.0

氢氧化钠

20

50

<0.1

（4）工艺性能

   包括冷、热加工性能、热处理性能及焊接性能。

1Cr13钢的冷塑性及深冲性、抛光性和切削加工性能均良好，其板材厚度与深冲度的关系见图2-49。

它的热加工温度以850-1200℃为宜，随后需灰冷或砂冷。

它的焊接性能与0Cr13相近，焊后若焊缝需进行机加工时，应进行退火处理。

1Cr13钢的热处理工艺见表2-19。

图2-49

表2-19 1Cr13钢的热处理工艺

项目

退火

淬火

回火

加热温度，℃

750-800

1000-1050

700-790

冷却条件

炉冷到500℃，

出炉空冷

油或水冷

油或水冷

2Cr13钢冷塑性变形性能、深拉和深冲性以及切削加工性均尚好，它的热加工温度以850-1200℃为宜，随后需砂冷或及时进行退火处理。

它的热处理工艺见表2-20。

此钢焊后硬化倾向大，易出现裂纹。

若用Cr202,Cr207等焊条焊接时，焊前需经250-350℃预热，焊后需在700-730℃回火，若用奥107，奥207等焊条焊接，则可不进行焊后热处理。

表2-20 2Cr13钢的热处理工艺

项目

软化退火

完全退火

淬火

回火

加热温度，℃

750-800

860-900

1000-1050

660-770

冷却条件

炉冷

炉冷

油，水冷

油水或空气

3Cr13钢由于碳含量高，故冷变形性能较1Cr13,2Cr13钢为差，但其热加工并无困难，热变形适宜温度为850-1200℃，随后需缓冷并及时退火。

3Cr13钢的软化退火与淬火工艺与1Cr13,2Cr13相同，但回火温度较低，一般为200-300℃。

由于3Cr13钢可焊性差，一般情况下它不用于焊接。

4Cr13钢的热加工温度与1Cr13，2Cr13，3Cr13相同。

但其冷加工性能较3Cr13更差。

热处理时退火温度为750-800℃，随后炉冷；淬火温度为1050-1100℃，然后油冷；回火工艺与3Cr13钢相同。

此钢的可焊性很差，一般不用于焊接。

（5）物理性能

Cr13型不锈钢的物理性能见表2-21，它们的临界温度（℃）为：

钢号

Ac1

Ac3

Ar3

Ar1

Ms

1Cr13

730

850

820

700

340

2Cr13

820

950

-

780

-

3Cr13

820

-

-

780

240

4Cr13

820

-

-

-

270

表2-21 Cr13型不锈钢的物理性能

钢号

密度

103.kg/m3

比热容

（20℃）

103.J/

（kg.K）

弹性模量

E

（20℃）

MPa

线膨胀系数，α

10-6.K-1

热导率，λ

103.W/（m.k）

20-

100℃

20-

200℃

20-

400℃

100℃

200℃

400℃

500℃

1Cr13

7.75

0.46

192000-

217000

10.5

11.0

12.0

0.25

0.26

0.28

0.29

2Cr13

7.75

0.46

206000-

219000

10.5

11.0

12.0

0.23

0.23

0.26

0.26

3Cr13

7.76

0.47

206000-

219000

10.5

11.0

12.0

0.25

0.26

0.26

-

4Cr13

7.75

0.46

206000-

220000

10.5

11.0

12.0

0.28

0.29

0.29

-

2、9Cr18

（1）化学成分

9Cr18钢的化学成分（%）：

C：

0.90-1.00，Si≤0.80,Mn≤0.80,Cr：

17-19,P≤0.035,S≤0.030。

（2）力学性能

9Cr18钢的力学性能见表2-22。

表2-22 9Cr18钢的室温力学性能

热处理

бb

MPa

бs

MPa

δ5

%

ψ

%

硬度

HRC

αk

105.J/m2

1000-1050℃油淬并经

200-300℃油或空冷

-

-

-

-

>55

-

退火状态

755

-

14

27.5

HB

（230-240）

1.57

（3）耐蚀性能

9Cr18钢的耐蚀性能见表2-23和表2-24。

表2-24 9Cr18钢对海水的耐蚀性

试验时间

d

失重，mg/cm2

不完全浸入

全浸

15

0.28

-

365

0.65

2.24

（4）工艺性能

包括冷、热加工性能，热处理性能及焊接性能。

9Cr18钢热加工时，加热制度、加工开始与终止温度、冷却速度都要予以注意。

适宜的热加工温度为900-1050℃。

钢的热处理工艺见表2-25。

经退火处理后，9Cr18钢有良好的切削性。

由于在焊接过程中会产生硬化和应力裂纹，故它不适于焊接用途。

表2-23 9Cr18钢的耐蚀性能

介质条件

腐蚀深度

mm/a

介质

浓度，%

温度，℃

硝酸

5-20

20

<0.1

5

60-沸腾

<1.0

20

60

<0.1

20

80

<1.0

20

沸腾

2.0-3.0

40

60-80

<1.0

40

沸腾

<3.0-10.0

50

20

<0.1

50

80

<1.0

60

20

<0.1

60

60-80

<1.0

60

沸腾

1.0-3.0

90

20

<1.0

90

沸腾

3.0-10.0

醋酸

5

20

<1.0

5

50-75

3.0-10.0

5

沸腾

>10.0

25

50-75

3.0-10.0

25

沸腾

>10.0

50

20

<0.1

50

50

3.0-10.0

50

75

>10.0

磷酸

1

20

<0.1

10

20

<3.0

25

20

3.0-10.0

硫酸

5

20

>10.0

5

50

>10.0

5

80

>10.0

盐酸

0.5

20

<1.0

0.5

50

<3.0

0.5

沸腾

>10.0

1

20

<3.0

1

50

3.0-10.0

表2-25 9Cr18钢的热处理工艺

项目

加热温度，℃

冷却条件

硬度，HB

组织状态

淬火

1050-1075

油

---580

马氏体+碳化物

回火

200-300

空气

-

马氏体+碳化物

软化退火

800-840

炉冷到500℃

-

珠光体

（5）物理性能

9Cr18钢的物理性能见表2-26。

表2-26 9Cr18钢的物理性能

比热容c

105.J/（kg.K）

热导率λ

102.W/（m.K）

线胀系数α，10-6K-1

密度ρ

103kg/m3

电阻率

μΩ.m

（20℃）

20-

100℃

20-

200℃

20-

300℃

20-

400℃

0.46

0.293

10.50

11.00

11.00

11.50

7.7

0.60

3、1Cr17Ni2

（1）化学成分

1Cr17Ni2钢的化学成分（%）：

C：

0.11-0.17,Si≤0.80,Mn≤0.80,Cr：

16-18,Ni：

1.50-2.50,S≤0.03,P≤0.030

 为了避免钢中α相过多而使钢的力学性能下降，钢中的镍、铬含量应分别控制在2%-2.5%和16%-17%。

（2）力学性能

1Cr17Ni2钢的力学性能见表2-27和表2-28。

表2-27 1Cr17Ni2钢的力学性能

热处理制度

бb,

MPa

δ5

%

αk

105.J/m2

硬度

HB

附注

950-1050℃油淬

275-350℃回火空冷

≥1080

≥10

≥9

≤285

①

950-1050℃油淬

280-350℃回火空冷

1080-1700

10-22

9-25

187-286

②

①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值；

②实际生产检验值。

表2-28 1Cr17Ni2钢的高温力学性能

热处理制度

试验温度

℃

бb,

MPa

б0.2

MPa

δ5,

%

ψ

%

1030℃油冷，

680℃空冷

20

942

755

17

59

300

854

686

14

53

400

785

637

13

57

500

637

549

18

66

600

353

353

29

88

（3）耐蚀性能

1Cr17Ni2钢的耐蚀性能见表2-29

表2-29 1Cr17Ni2钢的耐蚀性能

介质条件

腐蚀速度

mm/a

介质条件

腐蚀速度

mm/a

介质

浓度，%

温度，℃

介质

浓度，%

温度，℃

硝酸

10

50

<0.1

氢氧

化钠

20

沸腾

<0.1

10

85

<0.1

30

20

<0.1

30

60

<0.1

30

100

<1.0

30

沸腾

<1.0

40

90

<1.0

50

50

<0.1

50

100

<1.0

50

80

0.1-1.0

60

90

<1.0

50

沸腾

<3.0

磷酸

5

20

<0.1

60

60

<0.1

5

85

<0.1

硫酸

1

20

3.0-10.0

10

20

<3.0

5

20

>10.0

25

20

3.0-10.0

10

20

>10.0

盐酸

1

20

<3.0

醋酸

10

75

<3.0

2

20

3.0-10.0

10

90

3.0-10.0

5

20

>10.0

15

20

<1