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
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