Каковы характеристики мартенситных материалов из нержавеющей стали?

Каковы характеристики мартенситных нержавеющих сталей?

Мартенситная нержавеющая сталь — это нержавеющая сталь с мартенситной структурой в качестве матрицы, которая является магнитной и механические свойства которой можно регулировать посредством термической обработки. Существует два основных типа мартенситной нержавеющей стали: 013 и Cr17. Обычно используемые мартенситные нержавеющие стали включают 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 и 14Cr17Ni2. Роль хрома в стали многогранна, например, в повышении прочности и прокаливаемости стали, но его основная роль заключается в повышении коррозионной стойкости стали. Коррозионная стойкость стали тесно связана с содержанием хрома в стали. Только когда содержание хрома (массовая доля) превышает 12 %, можно значительно повысить электродный потенциал стальной матрицы, тем самым улучшив коррозионную стойкость стальных поковок. Поскольку хром позволяет значительно улучшить прокаливаемость стали, то при нагреве этой стали до аустенитного состояния и охлаждении на воздухе даже заготовки малого сечения могут получить мартенситную структуру. При этом с увеличением содержания углерода в стали увеличивается прочность, твердость и износостойкость. Основная причина в том, что углерод и хром образуют карбиды, что снижает содержание хрома в матрице. Мартенситная нержавеющая сталь имеет сильную тенденцию к затвердеванию и склонна к образованию холодных трещин. На участках, где сварное соединение нагревается выше 1150 градусов, размер зерна значительно увеличивается. Слишком высокая или слишком медленная скорость охлаждения может вызвать охрупчивание соединения, а также может вызвать охрупчивание при температуре 475 градусов, меньшую склонность к межкристаллитной коррозии.

Характеристики мартенситной нержавеющей стали явно отличаются от характеристик ферритной нержавеющей стали и аустенитной нержавеющей стали. Мартенситная нержавеющая сталь превращается в аустенит при нагревании до высокой температуры, а аустенит превращается в мартенситную структуру после быстрого охлаждения. Поковки из мартенситной нержавеющей стали имеют очевидную точку фазового превращения и могут быть упрочнены путем закалки. Они имеют высокое содержание хрома и хорошую прокаливаемость. Их твердость, прочность и вязкость можно регулировать в широком диапазоне во время закалки. Кроме того, высокоуглеродистая мартенситная нержавеющая сталь имеет более высокую твердость, поэтому ее можно использовать как в качестве конструкционной, так и в качестве инструментальной стали.

Обеуглероживание поковок в процессе нагрева будет способствовать образованию феррита, поэтому обезуглероживание на поверхности поковок должно быть сведено к минимуму. Особых требований к величине деформации мартенситной нержавеющей стали при окончательном обжиге не предъявляется. Этот тип стали склонен к растрескиванию после ковки. Причина в том, что при охлаждении на воздухе после ковки появляются мартенситные и карбидные структуры, а внутренние напряжения велики. Поэтому охлаждение после ковки необходимо проводить медленно, обычно в песочнице при температуре 200 градусов. Либо медленное охлаждение в шлаке, изотермический отжиг необходимо проводить вовремя после извлечения песочницы, чтобы не допустить растрескивания. Мартенситная нержавеющая сталь, особенно мартенситная нержавеющая сталь Cr13, имеет низкую цену, поэтому широко используется в менее агрессивных средах (например, водяной пар) и в условиях, требующих высоких механических свойств.