Что такое мартенситная сталь?

Что такое мартенситная сталь?

Мартенситная сталь относится к группе сплавов нержавеющей стали, характеризующихся мартенситной кристаллической структурой при комнатной температуре.

Содержа хром в качестве основного элемента вместе с железом, она относится к нержавеющей стали на основе хрома, аналогичной ферритной нержавеющей стали. Известными примерами являются SUS403 и SUS410, которые содержат 13% хрома.

Применение мартенситной стали

Из-за относительно низкого содержания хрома, который имеет решающее значение для формирования пассивности, мартенситная сталь обладает меньшей коррозионной стойкостью по сравнению с другими типами нержавеющей стали, что ограничивает ее использование в коррозионных средах. Однако она находит широкое применение благодаря своей доступности, прочности и термостойкости. Обычно ее используют для изготовления механических структурных компонентов, таких как валы и болты, а также форм для литья пластмасс под давлением. Кроме того, такие варианты, как SUS440 и SUS420, известные своей твердостью после закалки и отпуска, часто выбирают для столовых приборов, включая ножи, и медицинских инструментов, таких как скальпели.

Свойства мартенситной стали

Хотя свойства могут различаться в зависимости от марки, общей чертой мартенситной стали является ферромагнетизм, приписываемый ее объемно-центрированной кубической решетке. Это контрастирует с аустенитной нержавеющей сталью, которая является немагнитной из-за ее гранецентрированной кубической решетки. Прочность мартенситной стали повышается закалкой, а ее износостойкость и ударная вязкость дополнительно улучшаются отпуском. Наличие относительно высокого содержания углерода в аустенитной нержавеющей стали позволяет формировать закаленную микроструктуру посредством высокотемпературной закалки.

Обычно мартенситная сталь подвергается закалке и отпуску, а полученные свойства зависят от температуры отпуска. Например, низкотемпературный отпуск при 150–200 °C повышает износостойкость, тогда как высокотемпературный отпуск при 600–750 °C с последующим быстрым охлаждением повышает ударную вязкость. Наоборот, отпуск при температуре около 475 °C может привести к снижению пластичности и ударной вязкости, явлению, известному как охрупчивание при 475 °C.

Структура мартенситной стали

Мартенситная сталь, содержащая приблизительно 11-18% хрома, демонстрирует однофазную аустенитную структуру или двухфазную структуру с небольшим ферритом при высоких температурах. Углерод, растворимый в аустените при повышенных температурах, превращается в мартенситную микроструктуру при быстром охлаждении после закалки. Основной состав включает 13% хрома и 0,2% углерода, типичными примерами являются SUS410 и SUS420J2, содержащие 11,50-13,00% хрома и до 0,15% углерода, и SUS420J2, с 12,00-14,00% хрома и 0,26-0,40% углерода соответственно. Их также называют сталью 13Cr или серией 13Cr.

Как выбрать мартенситную сталь

Выбор подходящей нержавеющей стали — мартенситной, ферритной или аустенитной — зависит от области применения, учитывая различия в свойствах в зависимости от различных кристаллических структур.

1. Мартенситная нержавеющая сталь

В основном используемая для лезвий и режущих деталей, мартенситная сталь закаливается путем закалки.

2. Ферритная нержавеющая сталь

Оптимально подходит для внутренних помещений зданий, автомобильных компонентов и коммерческих кухонь. Она устойчива к коррозионному растрескиванию под напряжением без закалки путем закалки, что обеспечивает большую экономическую ценность.

3. Аустенитная нержавеющая сталь

Известный своей прочностью, пластичностью, ударной вязкостью и термостойкостью, этот сплав немагнитен и легко поддается вторичной переработке. Необходимо обратить внимание на коррозионное растрескивание под напряжением.