高氮马氏体钢的特性分析

高氮马氏体钢具有优良的塑性和高的强度，还具有良好的耐蚀性和冷加工性能。高氮马氏体钢与普通马氏体钢化学成分的比较列于表12-2。同普通马氏体钢比较，高氮马氏体钢具有以下优点。

表12-2 高氮马氏体钢与普通马氏体钢化学成分的比较

1.钢的室温组织结构

高氮马氏体钢在高温下为奥氏体，室温时由α+Cr₂N+M₂₃C₆三种相组成。其中，Cr₂N为主要析出相，M₂₃C₆为次要析出相。因此，室温下高氮马氏体钢的基体组织晶粒细小，基体上均匀分布着弥散状的氮化物和少量碳化物。

高碳马氏体钢在高温下为奥氏体，但奥氏体区域面积小，室温时为α+M₂₃C₆+Cr₂N。其中，M₂₃C₆为主要析出相，Cr₂N为次要析出相，数量很少。因此，室温下高碳马氏体钢由粗大的碳化物（为主）和少量的Cr₂N组成，基体组织晶粒粗大。

2.氮对马氏体钢的强化作用

氮对马氏体的强化作用不同于碳。淬火后，含碳马氏体的硬度高于含氮马氏体。但是，经过回火处理后，含氮马氏体析出的氮化物颗粒细小，弥散度高于含碳马氏体析出的碳化物。因此，高氮马氏体的回火二次硬度高于高碳马氏体钢。另外，高氮马氏体回火后，在保持高强度的同时，还具有良好的韧性。这个特点是高碳马氏体钢不具备的。因为，这是用氮强化马氏体与用碳强化马氏体的根本不同点。用氮强化时，增强了钢中残留奥氏体的稳定性，更多地保留了固溶体中的含铬量，从而减少了（Fe，Cr）₂₃C₆和（Fe，Cr）₆C型碳化物的析出数量，减少了碳化物对钢脆化的影响，使高氮马氏体钢的塑性和韧性不会明显下降，同时还维持了钢的高强度。

3.高氮马氏体钢的冷加工硬化倾向

高氮马氏体钢与高碳马氏体钢相比，在相同冷变形量的条件下，高氮马氏体钢所需的变形应力小，硬化倾向小。表12-3列出了高氮、高碳马氏体钢冷加工硬化倾向的比较。经1100℃淬火，钢中Cr₂N完全溶解，冷变形应力低于高碳马氏体。(www.xing528.com)

表12-3 高氮、高碳马氏体钢的冷加工硬化倾向的比较

4.高氮马氏体钢的回火硬度与耐蚀性

表12-4列出高氮、高碳马氏体钢的回火硬度及耐蚀性。从表中可知，淬火后经回火处理，高氮马氏体钢的二次硬化效果高于高碳马氏体钢。回火硬度达到60HRC，比高碳马氏体钢高出4HRC；高氮马氏体钢的耐点蚀和耐氯化物介质腐蚀性能远高于高碳马氏体钢，即氮能提高钢的耐蚀性，相反碳降低钢的耐蚀性。

表12-4 高氮、高碳马氏体钢的回火硬度及耐蚀性

① 腐蚀介质：6%FeCl₃溶液，35℃，24h。

综上所述，高氮马氏体钢比高碳马氏体钢具有更高的综合性能：包括组织细小均匀、高的强度和韧性、高耐磨性、高耐蚀性等优点。