一种马氏体不锈钢 【技术领域】
本发明涉及金属材料，具体地说是一种旨在为我国的模具、化纤等行业开发出一种具有较高强度、较高硬度、较高耐磨性的耐酸腐蚀的新材料。
背景技术
根据GB1220-92，我国现有马氏体型不锈钢共18个牌号，其中具有较高强度、较高硬度、较高耐磨性的耐酸腐蚀特点的材料有：
a.3Cr13Mo：具有较高硬度及高耐磨性的材料。
b.4Cr13：具有较高硬度及高耐磨性的材料。
c.1Cr17Ni2：具有较高强度的耐硝酸及有机酸腐蚀的材料。
其化学成分如下：
注1、由于Ni昂贵，因此国内3Cr13Mo钢中Ni一般只以残余元素存在。
注2、由于Ni昂贵，因此国内4Cr13钢中Ni一般只以残余元素存在。
其中，3Cr13Mo由于C、Cr含量较低，故其抗拉强度仅为800N/mm2左右，硬度没有4Cr13高，耐磨性不及4Cr13，由于Mo含量较低，不含Ni，故其耐酸腐蚀性尚不够理想。
4Cr13由于其含C量较3Cr13Mo高，故抗拉强度、硬度、耐磨性都较高，但随着C含量上升，其脆性增加。不含Mo、Ni元素，故其耐腐蚀性能差。
1Cr17Ni2由于C含量低，故其硬度低、耐磨性差，但Cr、Ni元素含量多，故其强度较高，耐腐蚀性较好。
【发明内容】
本发明的目的在于设计一种马氏体不锈钢，以进一步提高其强度与硬度及耐磨与耐腐蚀性能。
本发明材料的化学成分(％)主要由0.35～0.45％碳，≤0.50％硅，0.50～0.90％锰，≤0.035％磷，≤0.020％硫，16.00～18.00％铬，0.10～0.70％镍，≤0.25％铜，1.0～1.25％钼，≤0.50％钒，其余为铁组成，单位为重量百分数。
其中，每种成分的作用如下：
碳(C)：提高钢的淬硬性及强度，过高会降低钢的韧性，在使用过
程中易产生脆性断裂。
硅(Si)：可在一定程度上提高钢的淬透性，此钢中属残余元素。
锰(Mn)：可在一定程度上提高钢的淬透性，增强钢的强度。
磷(P)：有害元素，但可改善钢的切削性能。
硫(S)：有害元素，但可改善钢的切削性能。
铬(Cr)：提高钢的强度、淬透性及耐腐蚀性能。
镍(Ni)：提高钢的强度、改善钢的韧性、提高钢的耐腐蚀性。
铜(Cu)：杂质。
钼(Mo)：提高钢的淬透性、细化晶粒、提高钢的耐腐蚀性能。
钒(V)：提高钢的淬透性，对于化纤等行业使用可不加入此元素
以降低成本。
铁(Fe)：钢的基本组成元素，没有此元素就不是钢。
本发明由于提高了钢地C、Cr含量，因而提高了钢的强度、硬度及耐磨性。增加了Ni元素提高了钢的强度又不降低钢的韧性，同时提高了钢的耐腐蚀性能。增加了Mo元素，能细化钢的晶粒、增强钢的淬透性、提高钢的耐腐蚀性能。增加了V元素，能细化钢的晶粒、增强钢的淬透性。但V元素由于价格贵，对于化纤行业使用的材料本发明中可不加入V元素。
随着时代的发展，要求马氏体类不锈钢既要有高的强度、高的硬度及耐磨性，又要有较强的耐腐蚀性能及淬透性。本发明通过对现有材料成分进行改进，产生了一种新的钢材：4Cr17NiMolV或4Cr17NiMol，这种材料克服了国标中马氏体类不锈钢不能兼顾很多重要性能的缺点，集各种材料的优点于一身，在模具行业、化纤等行业中试验时，取得了良好的效果，其耐腐蚀性能是传统材料的十倍以上。强度远远高于3Cr13Mo、4Cr13，接近于1Cr17Ni2，但其硬度及耐磨性、淬透性均远远高于1Cr17Ni2。
此材料是传统马氏体不锈钢的升级换代产品，代表着未来马氏体不锈钢的发展方向，必将越来越广泛地应用于国民经济各部门。
【具体实施方式】
实施例一： C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo VFe 0.35 0.50 0.50 0.027 0.005 16.00 0.1 0.25 1.0 0.35其余
冶炼采用电炉+电渣重熔工艺；
抗拉强度：Φ120圆：σb＝840N/mm2；
延伸率：Φ120圆：δ5＝20％。
实施例二： C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo Al Fe 0.40 0.270 0.620 0.035 0.009 16.25 0.68 0.11 1.02 0.02 其余
冶炼采用电炉+炉外精炼工艺，
抗拉强度：Φ80圆2个：σb＝1110-1130N/mm2，
Φ100圆2个：σb＝1050-1060N/mm2，
延伸率为：Φ80圆2个：δ5＝12.5％-13％，
Φ100圆2个：δ5＝13％-14％。
实施例三： C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo Fe 0.41 0.33 0.90 0.030 0.009 18.00 0.23 0.20 1.10 其余
冶炼工艺：电炉+电渣重熔。
抗拉强度：Φ120圆2个：σb＝1060-1090N/mm2，
延伸率：Φ120圆2个：δ5＝12％-13％。
实施例四： C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo Al Fe 0.41 0.28 0.58 0.031 0.020 17.50 0.70 0.11 1.08 0.01 其余
冶炼工艺：电炉+炉外精炼。
抗拉强度：Φ90圆2个：σb＝1080-1110N/mm2，
Φ95圆2个：σb＝1080-1110N/mm2，
延伸率：Φ90圆2个：δ5＝12％-13％，
Φ95圆2个：δ5＝12％-13％。
实施例五： C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo Al V Fe 0.41 0.20 0.61 0.029 0.008 16.10 0.44 0.11 1.13 0.015 0.50 其 余
冶炼工艺采用：电炉+炉外精炼。
抗拉强度：Φ90圆2个：σb＝1100-1120N/mm2，
Φ95圆2个：σb＝1070-1100N/mm2，
延伸率：Φ90圆2个：δ5=14％-15％，
Φ95圆2个：δ5＝11％-12％。
实施例六： C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo V A1Fe 0.45 0.33 0.68 0.031 0.008 17.00 0.55 0.12 1.12 0.37 0.15其余
冶炼工艺采用：电炉+炉外精炼。
抗拉强度：Φ105圆2个：σb＝1260-1280N/mm2，
延伸率：Φ105圆2个：δ5＝8.0％-8.5％。
说明：上述各成分的含量均为重量百分数。
含碳量0.36以上的马氏体不锈钢按习惯一般不做力学性能实验，其力学性能实验结果除由材料本身成份及冶炼工艺决定外，还受加工工艺及热处理工艺的影响。
从以上实验结果来看，此材料C含量不宜接近上下极限。C过低则强度低、延伸率高、耐磨性差，C过高则强度高、延伸率差、耐磨性好，但脆性强。Ni含量以0.2-0.5％之间最合适，过高则成本增加。V含量0.3-0.4％之间最合适，过高则成本增加，性能不一定增加，对于非模具用材尽量不加V元素。Mo含量以1.10％左右为宜，过多则增加成本。要控制好有害元素的含量。