這類鋼實(shí)際上是在Cr13型馬氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上降低含碳量，加入鎳、鉬元素（在制造鑄件時(shí)，為凈化鋼水，降低夾雜物含量等目的，有時(shí)適當(dāng)添加稀土元素）而發(fā)展起來(lái)的，是具有較高強(qiáng)度、韌性和一定耐腐蝕性的優(yōu)良鋼種。常用來(lái)生產(chǎn)制造重要的軸、殼體鍛件或水輪機(jī)葉片、葉輪等鑄件。
該類鋼所以在熱處理后具有高的強(qiáng)度、塑性、韌性，是由其成分及熱處理后可獲得的組織所決定的。
該鋼具有低的含碳量，一般為不大于0.07%,有的更低，這就使鋼淬火后可獲得低碳馬氏體組織。目前，比較普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，碳和合金成分是影響馬氏體形態(tài)的主要因素，在低碳合金中，淬火后形成板條狀馬氏體，其內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)以晶體內(nèi)密度很高的位錯(cuò)為主，因此，又稱板條狀馬氏體為位錯(cuò)馬氏體。位錯(cuò)產(chǎn)生較大的強(qiáng)化作用，使板條馬氏體有較高的強(qiáng)度。而極低的含碳量將鋼產(chǎn)生脆性的因素降到最少，這又使其具有了較高的韌性。
4%~6%鎳元素的加入，首先促進(jìn)了奧氏體的穩(wěn)定性，還減少了由于低碳和鉬元素加入可能引起的增加δ鐵素體的作用，降低了鋼的相變點(diǎn)。據(jù)測(cè)試，鍛造的0Cr13Ni4Mo材料的Ac1溫度比0Cr13或1Cr13的Ac1溫度降低約200℃,依具體成分的不同，在550~630℃之間。Ms點(diǎn)溫度降低100~150℃,為220~260℃。
Ac1點(diǎn)溫度的降低，可使這類鋼淬火后在略高于Ac,溫度回火，獲得具有保留板條馬氏體位向的索氏體基體上分布一定量的誘導(dǎo)奧氏體，提高了材料的塑性、韌性。
Ms點(diǎn)的降低，雖然對(duì)轉(zhuǎn)變組織的性能有不利影響，但是對(duì)這種成分不銹鋼的不利作用已難以顯現(xiàn)。
這類鋼的淬透性好，0Cr13Ni4Mo鍛件在ф400mm軸的斷面檢定，表面至中心的硬度差不大于50HB.
這類鋼幾個(gè)典型牌號(hào)的成分及機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4-13和表4-14。
這類鋼常見(jiàn)的熱處理方式有退火和淬火回火。
1. 退火
這類鋼的合金成分構(gòu)成促進(jìn)了奧氏體的穩(wěn)定化，使鋼具有較強(qiáng)的空冷自硬性。有試驗(yàn)表明，在高溫加熱后，即使以緩慢速度冷卻，組織中也會(huì)存在一定量的貝氏體和馬氏體并保持高的硬度。試驗(yàn)還表明，只有將其加熱到Ac1或略高于Ac1溫度，保溫后空冷或爐冷，可獲得240~270HBS的硬度，組織為鐵素體和。碳化物的混合物，并存在一定量的誘導(dǎo)奧氏體。見(jiàn)圖4-36。
因此，這類鋼的鍛后或鑄后退火加熱溫度可選用620~660℃.單件保溫時(shí)間按1~1.2min/mm考慮。
退火冷卻可采用空冷或爐冷方式。
2. 0Cr13Ni4Mo鍛件的淬火和回火
雖然0Cr13Ni4Mo馬氏體不銹鋼的Ac3點(diǎn)溫度較低，810~830℃,但含有較高的合金元素鉻、鎳，為保證合金碳化物充分溶解和奧氏體內(nèi)成分的均勻化，淬火溫度應(yīng)高些。試驗(yàn)表明，淬火溫度在980~1040℃區(qū)間是合適的，回火后可獲得高強(qiáng)度和塑韌性。與在低于980℃淬火效果相比，在相同韌性條件下，有更高的強(qiáng)度。淬火溫度高于1100℃,會(huì)產(chǎn)生較多的殘留奧氏體。同時(shí)有晶粒長(zhǎng)大的危險(xiǎn)。
由于奧氏體較穩(wěn)定，采用空冷也可以獲得足夠的馬氏體和高的硬度。但為保證更高的淬透性和強(qiáng)韌性，建議采用油冷卻率火。對(duì)于大鍛件油冷卻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制出油溫度，防止淬火應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生裂紋。也可以采用油冷－空冷－油冷－空冷的間斷冷卻方式。出油時(shí)表面溫度控制在100℃左右即可。淬火冷卻后，應(yīng)及時(shí)回火。
0Cr13Ni4Mo鋼雖然淬火后獲得了具有較好塑韌性的板條狀馬氏體組織，也應(yīng)回火后使用，以消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織，進(jìn)一步提高塑韌性。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，淬火后在200~300℃溫度回火，即可得到較高的強(qiáng)度和塑性、韌性，但硬度稍高，應(yīng)力消除不多，馬氏體形態(tài)無(wú)太大變化。在350~500℃區(qū)間加熱回火，在強(qiáng)度、塑性、硬度沒(méi)有大的變化的情況下，沖擊韌性顯著下降。這是由于在此溫度區(qū)間，有鉻的碳化物析出，形成了脆性區(qū)。進(jìn)一步提高回火溫度至500~600℃,沖擊韌性開始回升；強(qiáng)度有下降的趨勢(shì)。在570~620℃回火，鋼的強(qiáng)韌性達(dá)到最佳配合。組織為具有板條狀馬氏體形態(tài)的索氏體，硬度為250~280HB.如果再提高溫度，可能超過(guò)Ac1溫度更多，不僅引起板條狀組織粗化，還可能發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，這部分奧氏體不同于誘導(dǎo)奧氏體，其在以后的回火冷卻過(guò)程中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，引起鋼的硬度、強(qiáng)度上升，沖擊韌性又有下降的趨勢(shì)。
在具體應(yīng)用中，可根據(jù)所制零件使用條件和對(duì)性能要求的不同確定回火溫度，一般結(jié)構(gòu)件，如軸、殼體等，均采用580~620℃回火。
3. ZG0Cr13Ni6MoRE 鑄件的淬火、回火
ZG0Cr13Ni6MoRE 比0Cr13Ni4Mo的相變點(diǎn)更低（因?yàn)殒嚭扛撸?，?-13中的ZG0Cr13Ni6MoRE 成分鋼的相變點(diǎn)為：Ac1,540~550℃;Ac3,720~740℃;Ms，150~170℃,Mf,30～40℃。
淬火、回火的工藝過(guò)程、特點(diǎn)基本上與0Cr13Ni4Mo相似。但由于這類材料目前大多應(yīng)用于制造大型水輪機(jī)葉片、葉輪等零部件，所以，在具體的熱處理生產(chǎn)中，又有需要注意之處。特別是在回火工序。
考慮鑄件成分、組織不均勻的特點(diǎn)，其淬火溫度相對(duì)更高一些，通常取1020~1070℃,組織基本處于奧氏體狀態(tài)，且可保證晶粒不至于粗大，能保持在4~5級(jí)晶粒。如果超過(guò)1100℃則會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大。
由于奧氏體較穩(wěn)定，奧氏體化后采用風(fēng)冷、空冷均可獲得馬氏體組織，因其馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度M1點(diǎn)較低，淬火冷卻應(yīng)充分，以保證心部，特別是大型鑄件的心部獲得淬火組織。由于鑄造成分、組織的不均勻性，在淬火組織中也可能存在少量鐵素體或殘留奧氏體。
ZG0Cr13Ni6MoRE 鋼的回火應(yīng)該特別注意：
經(jīng)研究證明，這種鋼由于相變點(diǎn)低，存在較大量的碳化物形成元素鉻，提高了淬火組織的回火穩(wěn)定性，所以，如果在Ac1點(diǎn)以下溫度回火，因回火溫度較低，不能使馬氏體充分分解，韌性不高，硬度沒(méi)有明顯下降、軟化，達(dá)不到回火的目的。因此，這種鋼的回火溫度應(yīng)高于Ac1點(diǎn)溫度，一般在580~620℃之間加熱回火。超過(guò)Ac1溫度的回火，組織中除具有淬火板條馬氏體位向的索氏體，還有15%~30%的誘導(dǎo)奧氏體。誘導(dǎo)奧氏體很穩(wěn)定，在回火冷卻過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)變而被保留下來(lái)，這部分誘導(dǎo)奧氏體的存在，增加了鋼的強(qiáng)韌性。
試驗(yàn)研究表明，在這個(gè)溫度區(qū)間上限回火，如在620℃或更高一些溫度回火，組織中還會(huì)存在一部分新生的奧氏體（不同于誘導(dǎo)奧氏體），這部分新生的奧氏體穩(wěn)定性差，在回火冷卻中大部分會(huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使回火硬度上升。新生奧氏體如果有一部分不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而殘留下來(lái)，這部分殘留奧氏體可能對(duì)材料的屈服強(qiáng)度產(chǎn)生積極的影響，并提高材料的屈強(qiáng)比。如果在回火過(guò)程中，新生奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，會(huì)對(duì)鋼的塑韌性有不利的作用，為此，這類鋼可進(jìn)行第二次回火，第二次回火溫度應(yīng)于第一次回火溫度20~30℃,取550~560℃加熱，第二次回火后，第一次回火產(chǎn)生的馬氏體被回火，加之誘導(dǎo)奧氏體會(huì)略有增加，使鋼的強(qiáng)韌性更優(yōu)于第一次回火的效果。特別是鋼的屈服強(qiáng)度明顯提高，使鋼的屈強(qiáng)比增大。見(jiàn)表4-15。
從表4-15可見(jiàn)，ZG0Cr13Ni6MoRE鋼淬火后二次回火與－次回火比較，在破斷強(qiáng)度基本相同的情況下，屈服強(qiáng)度有明顯的提高，屈強(qiáng)比提高，塑性也略有提高。
這類鋼作為鑄件，相對(duì)于同等成分的鍛件，可能存在一些差異，比如，在鑄件生產(chǎn)時(shí)，為考慮流動(dòng)性及有利于生產(chǎn)，硅等元素可能偏高，又因成分、組織的不均勻性，可能在熱處理后鑄件組織中有少量的δ鐵素體，如果δ鐵素體含量不超過(guò)5%~8%,對(duì)鑄件性能不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。另外，對(duì)于大截面鑄件，為少成分組織的不均勻性，可在鑄后進(jìn)行一次擴(kuò)散退火處理，擴(kuò)散退火的溫度可在1100~1120℃,充分保溫后爐冷。
這類馬氏體不銹鋼熱處理時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題見(jiàn)ZG1Cr13Ni的相關(guān)部分。
