马氏体不锈钢能在退火、和硬化与回火的状态下焊接,无论钢材的原先状态如何,经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区,热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量,当硬度增加时,则韧性减少,且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度,是避免龟裂的最有效方法,为得最佳的性质,需焊后热处理。
马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火、回火)对其性能进行调整的不锈钢,通俗地讲,是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件:一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在,在该区域温度范围内进行长时间加热,使碳化物固溶到钢中之后,进行淬火形成马氏体,也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区,二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜,铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别,可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。
马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。当Fe-Cr系相图富铁部分的C大于13%时,不存在γ相,此类合金为单相铁素体合金,在任何热处理制度下也不能产生马氏体,为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素,以扩大来说,C、N是有效元素,C、N元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中,除铬外,C是另一个最重要的必备元素,事实上,马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。当然,还有其他元素,利用这些元素,可根据Schaeffler确定大致的组织。
马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有三类:分别是低碳及中碳13%Cr钢、高碳的18%Cr钢、低碳含镍(约2%)的17%Cr钢。马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性,可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片(1CrI3)、蒸汽装备的轴和拉杆(2CrI3),以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等(4CrI3)。碳含量较高的钢号(4CrI3,9CrI8)则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹蓄等。
与铁素体不锈钢相似,在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能:第一种方法是加入0.07%S或Se改善切削加工性能,例如1CrI3S或4CrI3Se;第二种方法是加入约1%Mo及0.1%V,可以增加9CrI8钢的耐磨性及耐蚀性;第三种方法是加入约1Mo-1W-0.2V,可以提高1CrI3及2CrI3钢的热强性。马氏体不锈钢与调制钢一样,可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似:当硬度升高时,抗拉强度及屈服强度升高,而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。
马氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬含量,而钢中的碳由于与铬形成稳定的碳化铬,又间接的影响了钢的耐蚀性。因此在13%Cr钢中,碳含量越低,则耐蚀性越高。而在1CrI3,2CrI3、3CrI3及4CrI3四种钢中,其耐蚀性与强度的顺序恰好相反。在加工产品的时候,为了提高马氏体不锈钢产品的强度和硬度,会增加碳含量,从而导致产品的塑性和耐蚀性下降。所以通常马氏体不锈钢加工出来的产品的耐蚀性较差。