馬氏體不銹鋼

　　標準的馬氏體不銹鋼是：403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、440B和440C型，這些鋼材的耐腐蝕性來自“鉻”，其范圍是從11.5至18%，鉻含量愈高的鋼材需碳含量愈高，以確保在熱處理期間馬氏體的形成，上述三種440型不銹鋼很少被考慮做為需要焊接的應用，且440型成份的熔填金屬不易取得。 　　
　　標準馬氏體鋼材的改良，含有類如鎳、鉬、釩等的添加元素，主要是用于將標準鋼材受限的容許工作溫度提升至高于1100K，當添加這些元素時，碳含量也增加，隨著碳含量的增加，在焊接物的硬化熱影響區中避免龜裂的問題變成更嚴重。 　　
　　馬氏體不銹鋼能在退火、硬化和硬化與回火的狀態下焊接，無論鋼材的原先狀態如何，經過焊接后都會在鄰近焊道處產生一硬化的馬氏體區，熱影響區的硬度主要是取決于母材金屬的碳含量，當硬度增加時，則韌性減少，且此區域變成較易產生龜裂、預熱和控制層間溫度，是避免龜裂的最有效方法，為得最佳的性質，需焊后熱處理。 　　
　　馬氏體不銹鋼是一類可以通過熱處理（淬火、回火）對其性能進行調整的不銹鋼，通俗地講，是一類可硬化的不銹鋼。這種特性決定了這類鋼必須具備兩個基本條件：一是在平衡相圖中必須有奧氏體相區存在，在該區域溫度范圍內進行長時間加熱，使碳化物固溶到鋼中之后，進行淬火形成馬氏體，也就是化學成分必須控制在γ或γ+α相區，二是要使合金形成耐腐蝕和氧化的鈍化膜，鉻含量必須在10.5%以上。按合金元素的差別，可分為馬氏體鉻不銹鋼和馬氏體鉻鎳不銹鋼。 　　
　　馬氏體鉻不銹鋼的主要合金元素是鐵、鉻和碳。圖1-4是Fe-Cr系相圖富鐵部分，如Cr大于13%時，不存在γ相，此類合金為單相鐵素體合金，在任何熱處理制度下也不能產生馬氏體，為此必須在內Fe-Cr二元合金中加入奧氏體形成元素，以擴大γ相區，對于馬氏體鉻不銹鋼來說，C、N是有效元素，C、N元素添加使得合金允許更高的鉻含量。在馬氏體鉻不銹鋼中，除鉻外，C是另一個最重要的必備元素，事實上，馬氏體鉻不銹耐熱鋼是一類鐵、鉻、碳三元合金。當然，還有其他元素，利用這些元素，可根據Schaeffler圖確定大致的組織。 　　
　　馬氏體不銹鋼主要為鉻含量在12%-18%范圍內的低碳或高碳鋼。各國廣泛應用的馬氏體不銹鋼鋼種有如下3類： 　　
　　1.低碳及中碳13%Cr鋼 　　
　　2.高碳的18%Cr鋼 　　
　　3.低碳含鎳（約2%）的17%Cr鋼 　　
　　馬氏體不銹鋼具備高強度和耐蝕性，可以用來制造機器零件如蒸汽渦輪的葉片（1Cr13）、蒸汽裝備的軸和拉桿（2Cr13），以及在腐蝕介質中工作的零件如活門、螺栓等（4Cr13）。碳含量較高的鋼號（4Cr13、9Cr18）則適用于制造醫療器械、餐刀、測量用具、彈簧等。 　　
　　與鐵素體不銹鋼相似，在馬氏體不銹鋼中也可以加入其它合金元素來改進其他性能：1.加入0.07%S或Se改善切削加工性能，例如1Cr13S或4Cr13Se；2.加入約1%Mo及0.1% V，可以增加9Cr18鋼的耐磨性及耐蝕性；3.加入約1Mo-1W-0.2V，可以提高1Cr13及2Cr13鋼的熱強性。 　　
　　馬氏體不銹鋼與調制鋼一樣，可以使用淬火、回火及退火處理。其力學性質與調制鋼也相似：當硬度升高時，抗拉強度及屈服強度升高，而伸長率、截面收縮率及沖擊功則隨著降低。 　　
　　馬氏體不銹鋼的耐蝕性主要取決于鉻含量，而鋼中的碳由于與鉻形成穩定的碳化鉻，又間接的影響了鋼的耐蝕性。因此在13%Cr鋼中，碳含量越低，則耐蝕性越高。而在1Cr13、2Cr13、3Cr13及4Cr13四種鋼中，其耐蝕性與強度的順序恰好相反。