马氏体不锈钢｜Martensitic stainless steel

1. 牌号及标准

• 牌号：2Cr12NiMo1W1V

• 对应国际牌号：SUH616（JIS）、AISI 422（ASTM）、X22CrMoV12-1（EN）。

• 国内标准：GB/T 8732-2014《汽轮机叶片用钢》，旧牌号为 2Cr12NiMo1W1V，新牌号为 22Cr12NiMoWV。

• 类型：马氏体耐热钢，属于高合金不锈钢，兼具高强度、高硬度和良好的耐热性。

2. 化学成分（wt%）

• 关键元素作用：

• Cr（铬）：提高耐腐蚀性和高温抗氧化性。

• Ni（镍）：稳定奥氏体，改善韧性和耐热性。

• Mo（钼）、W（钨）：提高高温强度和抗蠕变性能。

• V（钒）：细化晶粒，提高强度和韧性。

3. 机械性能

• 特点：

• 高强度、高硬度，适合制造承受高应力和高温的部件。

• 良好的韧性和延展性，但需注意热处理工艺以避免脆性。

4. 热处理工艺

• 淬火：980~1040℃，油冷。

• 回火：650~750℃，空冷。

• 目的：获得马氏体组织，提高强度和硬度，同时保证一定的韧性。

5. 物理性能

• 密度：约7.78 g/cm³。

• 熔点：约1400~1450℃。

• 热膨胀系数：

• 20~100℃：10.38×10⁻⁶/℃

• 20~600℃：12.06×10⁻⁶/℃

• 导热系数：

• 20℃：27.2 W/(m·K)

• 600℃：28.7 W/(m·K)

6. 耐腐蚀性能

• 抗氧化性：在950℃下，年腐蚀深度为1.572×10⁻⁶ mm，适用于高温氧化环境。

• 耐蚀性：在含硫、氯等腐蚀性介质中表现良好，但不如奥氏体不锈钢（如304、316）。

7. 应用领域

• 汽轮机叶片：用于制造高温、高压汽轮机的末级叶片，要求材料具有高强度、高硬度和良好的抗蠕变性能。

• 航空发动机部件：如涡轮叶片、涡轮盘等，需承受高温和高速旋转的应力。

• 核电设备：用于制造核反应堆中的高温部件，如控制棒驱动机构、热交换器等。

• 化工设备：适用于制造高温、高压的化工反应器、热交换器等。

8. 优缺点

• 优点：

• 高强度、高硬度，适合高温、高应力环境。

• 良好的耐热性和抗氧化性。

• 淬透性好，可通过热处理调整性能。

• 缺点：

• 焊接性能较差，需预热和焊后热处理。

• 热处理工艺复杂，需严格控制温度和时间。

• 成本较高，适用于高端应用领域。

9. 与其他材料的对比

• 与1Cr13、2Cr13对比：

• 2Cr12NiMo1W1V的合金含量更高，耐热性和强度显著优于1Cr13、2Cr13，适用于更高温度和应力环境。

• 与Inconel 718对比：

• Inconel 718是镍基高温合金，耐高温性能更优，但成本更高；2Cr12NiMo1W1V在成本和性能之间取得平衡，适用于中高温环境。

10. 注意事项

• 热处理：需严格控制淬火和回火温度，避免过热或过烧导致性能下降。

• 焊接：焊接前需预热至200~300℃，焊后需进行650~700℃的回火处理，以消除残余应力。

• 加工：切削加工性较差，需使用硬质合金刀具，并采用低速、大进给量的加工参数。