Мартенситная нержавеющая сталь — это тип сплава нержавеющей стали, имеющий мартенситную кристаллическую структуру. Его можно закалить и отпустить путем старения и термической обработки. Другими основными типами нержавеющей стали являются аустенитная, ферритная, дуплексная и дисперсионно-закаленная.
История
В 1912 году Гарри Брирли из исследовательской лаборатории Браун-Фирта в Шеффилде, Англия, во время поиска коррозионно-стойкого сплава для оружейных стволов, открыл и впоследствии промышленно освоил мартенситный сплав нержавеющей стали. Открытие было объявлено два года спустя в газетной статье в январе 1915 года в The New York Times. Брирли подал заявку на патент США в 1915 году. Позже он был продан под брендом «Staybrite» компанией Firth Vickers в Англии и использовался для нового навеса над входом в отель Savoy в 1929 году в Лондоне.
Характерная объемно-центрированная тетрагональная мартенситная микроструктура была впервые обнаружена немецким микроскопистом Адольфом Мартенсом около 1890 года. В 1912 году Элвуд Хейнс подал заявку на патент США на мартенситный сплав нержавеющей стали. Этот патент был выдан только в 1919 году.
Обзор
Мартенситные нержавеющие стали могут быть высоко- или низкоуглеродистыми сталями, изготовленными на основе состава железа, 12–17 % хрома, углерода от 0,10 % (тип 410) до 1,2 % (тип 440C):
Они могут содержать некоторое количество Ni (тип 431), что позволяет использовать более высокое содержание Cr и/или Mo, тем самым улучшая коррозионную стойкость, а поскольку содержание углерода также ниже, прочность повышается. Марка EN 1.4313 (CA6NM) с низким содержанием C, 13%Cr и 4%Ni обеспечивает хорошие механические свойства, хорошую литейность и свариваемость. Она используется почти для всех гидроэлектростанций в мире, включая турбины огромной плотины «Три ущелья» в Китае.
Добавки B, Co, Nb, Ti улучшают высокотемпературные свойства, в частности сопротивление ползучести. Это используется для теплообменников в паровых турбинах.
Специальная марка — тип 630 (также называемый 17-4 PH), которая является мартенситной и затвердевает путем осаждения при температуре 475 °C (887 °F).
Химический состав
Обозначение стали
Число
Число
КР: 4.00
Кол-во: 5xC до 0,45
Высокая прочность. Используется в космонавтике.
Существует множество фирменных марок, не указанных в стандартах, особенно для столовых приборов.
Механические свойства
Они закаляются путем термической обработки (в частности, путем закалки и снятия напряжений или путем закалки и отпуска (далее — QT). Состав сплава и высокая скорость охлаждения при закалке способствуют образованию мартенсита. Незакаленный мартенсит имеет низкую вязкость и поэтому хрупкий. Закаленный мартенсит придает стали хорошую твердость и высокую вязкость, как показано ниже; в основном используется для медицинских инструментов (скальпелей, бритв и внутренних зажимов).
В столбце термической обработки QT означает закалку и отпуск, P означает дисперсионное твердение.
Физические свойства
Средний балл
10−6K−1.
Вт * м−1К−1
Дж * Кг−1 * К−1
10−6Ом * м
Обработка
Когда при изготовлении требуются формуемость, мягкость и т. д., сталь с максимальным содержанием углерода 0,12% часто используется в мягком состоянии. При увеличении содержания углерода путем закалки и отпуска можно получить прочность на разрыв в диапазоне от 600 до 900 МПа (от 87 до 131 фунтов на квадратный дюйм) в сочетании с приемлемой вязкостью и пластичностью. В таком состоянии эти стали находят множество полезных применений, где требуется умеренная коррозионная стойкость. Кроме того, при более высоком диапазоне содержания углерода в закаленном и легко отпущенном состоянии прочность на разрыв около 1600 МПа (230 фунтов на квадратный дюйм) может достигаться при пониженной пластичности.
Распространенным примером мартенситной нержавеющей стали является X46Cr13.
Мартенситную нержавеющую сталь можно подвергнуть неразрушающему контролю с использованием метода магнитопорошковой дефектоскопии, в отличие от аустенитной нержавеющей стали.
Приложения
Мартенситные нержавеющие стали, в зависимости от содержания углерода, часто используются из-за их коррозионной стойкости и высокой прочности в насосах, клапанах и лодочных валах.
Благодаря своей износостойкости они также используются в производстве столовых приборов, медицинских инструментов (скальпелей, бритв и внутренних зажимов), шарикоподшипников, бритвенных лезвий, литьевых форм для полимеров и тормозных дисков для велосипедов и мотоциклов.
