馬氏體不銹鋼(martensitestainlesssteel)

經獲得適當熱處理后在室溫下以馬氏體為基體組織的一類不銹鋼。馬氏體是碳在a相中的過飽和固溶體是體心立方結構，具有鐵磁性。馬氏體不銹鋼含11．5％～18％鉻和O．1％～1．2％碳，其他合金元素小于2％～3％。常用牌號有1Crl3、2Crl3、3crl3、3Crl3Mo、4Crl3、2Crl3Ni2、1Crl7Ni2及9Crl8、9crl8MoV等。這類鋼在美國AISI標準中納入400系列。它們在高溫下以奧氏體狀態存在，經過適當冷卻至室溫而轉變成馬氏體組織，鋼中常含有一定量的殘余奧氏體，鐵素體或珠光體。馬氏體不銹鋼的特點是具有較高的硬度、強度、耐磨性和良好的抗疲勞性能以及具有一定的耐蝕性。

1913年，英國學者布里爾在研究槍管鋼時冶煉了一爐含0.24％碳、12.86％鉻的鐵一鉻合金。在研究工作中，他發現這種鋼在實驗室大氣中不生銹并抗試劑腐蝕。在布里爾的建議下，舍費爾德一家刀具公司用這種成分的鋼成功地生產了不銹的刀具，這件事被認為是不銹鋼工業的開端。馬氏體不銹鋼通常在淬火一回火狀態下使用。隨鋼中碳含量的增加，馬氏體不銹鋼的強度、硬度、耐磨性和切削性能等顯著提高，但耐蝕性降低。950～1100℃溫度范圍內淬火并適當回火，可獲得強度與塑性、韌性的良好配合。在退火狀態，馬氏體不銹鋼可以進行加工、成型，中間退火經常是必要的。馬氏體不銹鋼主要用于力學性能要求較高、耐蝕性要求較低的一些特殊用途，如要求高強度和一定韌性，耐蝕且耐磨，抗疲勞性能好，以及要求大截面淬透性好的材料等。高碳馬氏體不銹鋼的硬度高、耐磨性好，主要用作工具和刀具材料，以及制作軸承、閥片等受高度摩擦并在腐蝕條件下工作的零件。碳含量較低的馬氏體不銹鋼(Cr<14％)經淬火一回火后具有良好的強度和韌性的配合，主要用作承受高應力載荷并在一定濃度的腐蝕介質中工作的高硬度耐磨件，如汽輪機軸和葉片、結構架、不銹設備襯里、緊固件、熱油泵軸和軸套、葉輪、閥件、軸承、醫療器械、彈簧以及家庭用具、餐具等。1crl7Ni2是一種強度、韌性和耐磨性良好結合的馬氏體不銹鋼，廣泛用于化學和航空工業，制作具有較高強度的耐硝酸和有機酸腐蝕的零件、泵、閥、容器和設備。2crl3Ni2是含硫、磷的馬氏體易切削不銹鋼，在大氣和硝酸以及堿水溶液中有良好的耐蝕性。

馬氏體不銹鋼的焊接性能不佳，除1crl3焊接性稍好外，一般不用作焊接部件。馬氏體不銹鋼中常含有大量殘余奧氏體，如9crl8和1crl7Ni2鋼中可達30％(體積分數)，在工作過程中會產生由于相變而導致工件變脆和尺寸變化。為提高軸承、軸套等部件的尺寸穩定性，在熱處理之后常需馬上進行冷處理，以使大部分殘余奧氏體轉變成馬氏體，有時需要進行兩次回火。少量鐵素體可顯著改善馬氏體不銹鋼的室溫韌性，但對鋼的疲勞性能有不良作用。氫脆有時會成為馬氏體不銹鋼的重要質量問題。一般來說，碳含量的增加和硬度的提高會加劇馬氏體不銹鋼的氫脆敏感性。馬氏體不銹鋼有回火脆性傾向，以3Crl3鋼為例，回火脆性溫度范圍在371～593℃，脆性最大值發生在427～482℃溫度范圍內。因此馬氏體不銹鋼零件應避免在400～650℃溫度范圍內工作或進行回火處理。通過改變鋼的成分而發展了一系列具有特殊性能的馬氏體不銹鋼，如馬氏體不銹鋼中加入鉬、釩、鈷、硅、銅等元素可提高鋼的力學性能和耐蝕性，加入硫或硒可改善鋼的切削性能，加入鉬、鎢、釩、鈮等合金元素可提高鋼的抗回火能力和蠕變強度，高鉻馬氏體不銹鋼中加入一定量的鎳(一般為2％)可減少鋼的鐵素體形成傾向、提高鋼的韌性和耐蝕性，在含14％～17％鉻的鋼中加入7％鎳或5％錳以及其他元素如鉬、鋁、鈦、鈷、銅等合金元素，從而發展了強度、韌性及加工性能優異的馬氏體沉淀硬化不銹鋼。