马氏体不锈钢｜Martensitic stainless steel

一、牌号对照

12Cr5Mo在不同国家的标准中对应以下牌号：

• 中国：GB/T 1221-2007中的S45110（新牌号）或1Cr5Mo（旧牌号）

• 美国：ASTM标准中的B5或SAE标准中的UNS K51500

• 日本：JIS标准中的SNB5

• 欧洲：EN标准中的X15CrMo5-1，德标DIN 1.7390

二、化学成分

12Cr5Mo的关键化学成分范围如下

• 碳（C）：≤0.15%（控制强度与焊接性平衡）。

• 铬（Cr）：4.00~6.00%（形成氧化膜，耐高温腐蚀）。

• 钼（Mo）：0.40~0.60%（增强高温强度和抗蠕变能力）。

• 硅（Si）：≤0.50%，锰（Mn）：≤0.60%（脱氧和改善力学性能）。

• 硫（S）和磷（P）：分别≤0.030%和≤0.040%（减少有害杂质）。

三、力学性能

1. 常温性能（热处理后）

• 抗拉强度（Rm）：590~800 MPa。

• 屈服强度（Rp0.2）：≥390 MPa。

• 延伸率（A）：≥18%~22%。

• 硬度：187~300 HBW（布氏硬度）。

2. 高温性能（500~600℃）

• 高温强度显著优于碳钢，抗蠕变性能优异。

• 持久强度参考ASTM A335 P5标准，需通过长期试验验证。

四、物理性能

• 密度：7.75~7.85 g/cm³

• 热膨胀系数：10.5~14.5×10⁻⁶/℃（20~600℃）

• 导热系数：25~40 W/(m·K)（随温度升高略降）

• 磁性：具有强磁性

五、工艺要求

1. 热处理：

• 淬火：950~1050℃油冷或空冷，获得马氏体组织

• 回火：600~750℃以消除应力，提高韧性

2. 焊接工艺：

• 需预热（200~300℃）并控制层间温度（≤350℃），焊后消氢处理（300~350℃保温2~4小时）

• 推荐焊材：ER62-B5焊丝或E6015-B5焊条（匹配母材性能）

3. 锻造与切削：

• 始锻温度1100~1150℃，终锻温度≥850℃，锻造比3~5

• 切削时需用硬质合金刀具，低速大进给量（50~100 m/min）

六、典型应用

• 石油化工：裂化装置管道、反应器内构件、高温阀门

• 能源设备：锅炉过热器、汽轮机叶片、紧固件

• 机械制造：模具、齿轮等高强度耐磨部件

七、注意事项

• 低温脆性：-20℃以下冲击韧性显著下降，需避免冲击载荷

• 长期服役：定期检测碳化物聚集（如M₂₃C₆）以防止组织老化