不銹鋼的耐腐蝕性主要是因含有12％以上的鉻，并在鋼的表面形成氧化（或鈍化）膜所致。鐵-鉻二元相圖則是不銹鋼的基礎（圖1-2-1）。鉻具有體心立方晶格結構，與α-Fe屬于同一晶型，點陣常數也接近，相互形成連續固溶體。在圖1-2-1 831℃至1394℃的溫度范圍內，靠近純鐵一邊，存在一個被封閉的y相區（或稱為高溫奧氏體穩定區域。所謂奧氏體，指鐵和其它元素形成的面心立方晶格結構的固溶體。通常對一般鋼是指碳和其它元素在y-Fe中的間隙固溶體）。在同廣闊（直至純鉻）的α相（鐵素體）區之間，存在一個窄的a和y雙相區域。


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  馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼屬于既具有基本的耐蝕性，又能通過熱處理進行強化的不銹鋼。主要強化機理是奧氏體經淬火轉變為馬氏體組織。屬相變硬化。所謂馬氏體是指奧氏體通過無擴散型相變而轉變成的亞穩定相（具有鐵磁性，其硬度或強度主要由過飽和的碳含量決定）。隨鋼的成分和熱處理方法不同，有的還存在少量殘余奧氏體、鐵素體或珠光體。


  為獲得馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)，一個基本的先決條(tiao)件(jian)，就是在相(xiang)圖(tu)(tu)中必(bi)須存(cun)在有(you)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)（y相(xiang)）的區域才有(you)可能。對于無碳(tan)Fe-Cr二元合(he)金平衡相(xiang)圖(tu)(tu)而(er)言，鉻含(han)量(liang)大(da)(da)于12％時，在所(suo)有(you)溫度條(tiao)件(jian)下均(jun)不(bu)存(cun)在奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)。而(er)12％的鉻含(han)量(liang)，一般是保證不(bu)銹鋼具有(you)起碼的耐(nai)蝕性能所(suo)必(bi)需的最低含(han)量(liang)。為克服(fu)上(shang)述(shu)矛盾，只有(you)加入能改變相(xiang)圖(tu)(tu)擴大(da)(da)γ相(xiang)區的元素，主要(yao)是碳(tan)等，才能實現上(shang)述(shu)先決條(tiao)件(jian)。


  隨著碳含量的增加，y相區邊界逐漸向高鉻方向擴展。Cr13型不銹鋼是不銹鋼發展最早的鉻系基礎鋼種。含碳很低的0Cr13鋼仍屬于鐵素體型不銹鋼。1Cr13鋼（約含0.1％C），因還有鐵素體相（即淬火后組織由馬氏體和鐵素體組成），屬半馬氏體型；含碳量為0.2～0.4％時，如2～4Cr13鋼則為馬氏體組織。


  鑒(jian)于碳(tan)對(dui)鋼的組織與性能的重大影響(xiang)，馬(ma)氏體(ti)（鉻）不銹鋼習慣(guan)上可按碳(tan)含量(liang)（相對(dui)比較(jiao)）大體(ti)分為三類即(ji)低(di)碳(tan)類（＜0.15％C）、中(zhong)碳(tan)類（0.2～0.4％C）和高碳(tan)類（0.6～1.0％C）。如1Cr13鋼屬于馬(ma)氏體(ti)不銹鋼的低(di)碳(tan)類。


  馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼的(de)強(qiang)度主要取決(jue)于碳(tan)(tan)。隨(sui)著(zhu)碳(tan)(tan)含(han)(han)量的(de)增(zeng)加(jia)，其強(qiang)度、硬度和(he)耐(nai)磨性顯著(zhu)提高(gao)(gao)，而冷塑性、韌性及耐(nai)蝕(shi)性則下降。為(wei)改善耐(nai)蝕(shi)性能，可(ke)提高(gao)(gao)鉻(ge)含(han)(han)量，但(dan)受如下因(yin)素制約(yue)：因(yin)為(wei)鉻(ge)屬于穩定鐵(tie)素體(ti)和(he)縮小（封閉）奧氏(shi)(shi)體(ti)y相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)的(de)元素，并阻礙從奧氏(shi)(shi)體(ti)化溫度冷卻時(shi)奧氏(shi)(shi)體(ti)向馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)轉變，所(suo)以提高(gao)(gao)鉻(ge)含(han)(han)量時(shi)，還需相(xiang)(xiang)應提高(gao)(gao)碳(tan)(tan)含(han)(han)量來擴大y相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)，才能獲得馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)組織；當碳(tan)(tan)含(han)(han)量達(da)0.6％時(shi)，純（單一）奧氏(shi)(shi)體(ti)y相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)最高(gao)(gao)鉻(ge)含(han)(han)量向右(you)移動至最大值，可(ke)達(da)18％左右(you)。繼(ji)續增(zeng)加(jia)過多的(de)碳(tan)(tan)，因(yin)形成碳(tan)(tan)化物等不再(zai)擴大y相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)，但(dan)能提高(gao)(gao)耐(nai)磨性。因(yin)此，馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼一般含(han)(han)鉻(ge)量在12～18％之間，含(han)(han)碳(tan)(tan)量較高(gao)(gao)，在0.1～1.0％范圍內。


  另(ling)一類(lei)（或第(di)四類(lei)）為加(jia)有少量鎳(nie)的(de)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼。鎳(nie)屬于穩定奧(ao)氏體(ti)和(he)擴(kuo)大（開啟）y相(xiang)區的(de)元素。加(jia)入2％Ni時就有明顯效(xiao)果。這樣可(ke)以用(yong)鎳(nie)代碳(tan)，如通常(chang)使用(yong)的(de)1Cr17Ni2高鉻馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼。因低碳(tan)、高鉻并加(jia)鎳(nie)，比(bi)一般馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼具(ju)有更好(hao)的(de)耐蝕性能(neng)和(he)強度與(yu)韌性的(de)配合。


  馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)熱處理(li)對力(li)學性能(neng)和耐蝕性能(neng)等(deng)有重要影響。因此，根(gen)據不(bu)同的(de)(de)(de)使用要求，應選定相(xiang)應適宜的(de)(de)(de)熱處理(li)工藝制度。通常包括：在(zai)高溫奧氏體化(hua)溫度區間(jian)保(bao)溫，淬火形(xing)成馬氏體，在(zai)高溫淬火后(hou)，因存在(zai)內應力(li)大(da)和脆化(hua)等(deng)問題(ti)，還必(bi)須進行回(hui)火得到回(hui)火馬氏(shi)體，才能(neng)保證實用的(de)綜合(he)(he)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。回(hui)火處理(li)分為(wei)高溫回(hui)火（600～750℃范圍，以(yi)改善和(he)(he)調(diao)整(zheng)強度(du)與韌性(xing)(xing)(xing)(xing)配合(he)(he)等綜合(he)(he)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)為(wei)目的(de)）和(he)(he)低(di)溫回(hui)火（低(di)于400℃，以(yi)消除應(ying)(ying)力而(er)又(you)不(bu)(bu)(bu)引(yin)起組織有明顯(xian)變化為(wei)目的(de)）兩種。因馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在約400～600℃左右范圍內(nei)回(hui)火，引(yin)起沖(chong)擊韌性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)降低(di)。同時由于析出(chu)鉻碳(tan)(tan)化物(wu)造(zao)成耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)下降。故一般應(ying)(ying)避(bi)免(mian)在此(ci)溫度(du)范圍內(nei)回(hui)火。從耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)角(jiao)度(du)看，采用低(di)碳(tan)(tan)鋼(gang)和(he)(he)低(di)溫回(hui)火更(geng)有利。含碳(tan)(tan)高的(de)比低(di)碳(tan)(tan)馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)對回(hui)火脆性(xing)(xing)(xing)(xing)更(geng)敏感，冷加工(gong)成形性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)可焊性(xing)(xing)(xing)(xing)更(geng)差（因此(ci)必須焊前(qian)預(yu)熱和(he)(he)焊后(hou)熱處理(li)，甚至不(bu)(bu)(bu)作焊接件等）。總之(zhi)，如對強度(du)硬(ying)度(du)要求(qiu)不(bu)(bu)(bu)高時，應(ying)(ying)盡量采用低(di)碳(tan)(tan)馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。


  馬氏體不銹鋼耐蝕性一般不如鐵素體型、更不如奧氏體不銹鋼(gang)。不適用于強腐蝕介質條件，不耐晶間腐蝕、點蝕和應力腐蝕等。但比鐵素體和奧氏體兩類不銹鋼優越之處，在于可以通過熱處理強化。主要適用于對強度、硬度、耐磨性等要求較高并兼有一定耐蝕性的零部件等。馬氏體不銹鋼熱加工容易。除低碳鋼外，一般冷塑性、韌性不良；因可在空氣中淬硬，可焊性差。一般不宜作焊接件使用。有些牌號還可作為耐熱鋼使用，如1Cr13等。