傳統馬氏體鉻鎳不銹鋼中,最早的代表性牌號是1Cr17Ni2,而低碳和超低碳的高韌性、可焊接鉻鎳馬氏體不銹鋼(現代馬氏體不銹鋼)則是馬氏體鉻鎳不銹鋼的新進展,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。在傳統馬氏體不銹鋼中,1Cr17Ni2是強度與韌性匹配較好的牌號,經高溫(980℃和1066℃)淬火后再經低溫回火,其σb可達1360MPa,室溫缺口沖擊功可達2~8kgf·m;若經高溫回火,雖σb稍降低為1056MPa,而缺口沖擊功則提高到(7.5~11)kgf·m;不同熱處理態的1Cr17Ni2鋼的脆性轉變溫度曲線見圖3.5。
低碳的0Cr13Ni4Mo、0Cr14Ni6Mo和超低碳的00Cr13Ni2、00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni6Mo等是高韌性、可焊接的現代馬氏體不銹鋼的一些典型牌號。它們具有良好的室溫和中溫強度及塑、韌性。表3.5和表3.6分別列出了0Cr13Ni4Mo、0Cr14Ni6Mo和00Cr13Ni5Mo鋼的室溫力學性能。
低碳和超低碳馬氏體鉻鎳不銹鋼均有脆性轉變溫度(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韌性的要求。例如此類鋼含2%Ni時,可用于-20℃,而含4.5%Ni,則可滿足-40℃使用對韌性的需求。
②. 耐蝕性
現代(超級)馬氏體不銹鋼具有優良的不銹耐蝕性,可用于油氣田開發中的管線等用途。圖3.7指出了在油氣田條件下,00Cr13Ni5Mo鋼的使用范圍。00Cr13Ni5Mo也有優良的耐磨蝕性能(見表3.7),00Cr13Ni5Mo 特厚板(約200mm)已用于國內水電工程中的轉輪和轉輪下環等。
③. 冷成型性
此類鋼屈服強度高,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等均有優良的焊接性能,這與這些鋼號在傳統馬氏體鉻不銹鋼基礎上,降碳加鎳、鉬后,在回火狀態下,鋼中產生一定量的逆轉變奧氏體,抑制了焊接時的晶粒長大,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。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行焊接,焊前一般不需預熱,焊后在必要的情況下才進行熱處理。
在國內,0Cr13Ni4Mo用于核反應堆控制棒的耐壓殼體,0Cr14Ni6Mo用于水輪機中環等,00Cr13Ni5Mo用于三峽工程,均為焊接件。