馬氏體不銹鋼的含鉻量一般在12%～18%范圍內(nèi)，當(dāng)鉻超過15%時(shí)，常需加入一定量的鎳或適當(dāng)提高含碳量以平衡組織。

這類鋼加熱到高溫時(shí)組織為奧氏體，冷卻到室溫時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，故可以熱處理強(qiáng)化。一般是在淬火-回火（調(diào)質(zhì)）狀態(tài)下使用。

馬氏體不銹鋼有下列類型。

（1）普通Cr13鋼 如1Cr13、2Cr13、3Cr13 和4Cr13 等為最常用鋼種。這類鋼經(jīng)高溫加熱后空冷即可淬硬，淬火后的強(qiáng)度、硬度隨含碳量增加而提高，但耐蝕性及塑、韌性卻隨之降低。前兩種鋼主要用于在中溫腐蝕介質(zhì)中工作并要求中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件，后兩種鋼主要用于要求高強(qiáng)度、高耐磨性及具有一定耐蝕性要求的零件。

（2）熱強(qiáng)馬氏體鋼 是以Cr12 為基經(jīng)過復(fù)雜合金化的馬氏體鋼，如2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV 等。同樣，高溫加熱后空冷也可淬硬。這類鋼不僅中溫瞬時(shí)強(qiáng)度高，而且中溫持久性能及蠕變性能也相當(dāng)優(yōu)越，耐應(yīng)力腐蝕及冷熱疲勞性能良好。很適于制作在500～600℃以下及濕熱條件下工作的承力件、復(fù)雜的模鍛件及焊接件。這類鋼在添加Mo、W、V 的同時(shí)，常再將碳提高一些，因此其淬硬傾向更大，一般均經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。這是一種新型馬氏體高強(qiáng)鋼。其特

（3）超低碳復(fù)相馬氏體鋼

這是含碳量降到0.05%以下，并添加鎳（w（Ni）=4%～7%），此外還可加入少量Mo、Ti或Si等。經(jīng)淬火及超微細(xì)復(fù)相組織回火處理，可獲得高強(qiáng)度和高韌性。也可在淬火狀態(tài)下使用，因低碳馬氏體組織并無硬脆性。這類鋼適用于筒體、壓力容器及低溫制件等。

（4）馬氏體耐熱鋼大致可分為兩類一類是簡單Cr13 型的馬2Cr13 等；另一類是以Cr12 型為基的多元合氏體鋼，如1Cr13、金強(qiáng)化的馬氏體鋼，如Cr12Ni2W2MoV、Cr12WMoNiB 等。前者一般用于耐腐蝕和要求一定強(qiáng)度的零部件，如汽輪機(jī)葉片等; 后者主要用作熱強(qiáng)鋼，如火電廠的主蒸汽管道等。兩者的共同特點(diǎn)是高溫加熱后空冷具有很大的淬硬傾向，一般經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后才能充分發(fā)揮這類鋼的性能特點(diǎn)。馬氏體耐熱鋼雖然單獨(dú)為一類，但可以發(fā)現(xiàn)普通Cr13 馬氏體不銹鋼和熱強(qiáng)馬氏體不銹鋼同時(shí)也是耐熱鋼。

馬氏體不銹鋼含鉻量13%～18%，淬火回火狀態(tài)下使用，用于汽輪機(jī)葉片（含碳較低的），醫(yī)療手術(shù)工具、測量工具、彈簧等（含碳較高的）；馬氏體沉淀硬化不銹鋼，鉻鎳含量比前者為高、經(jīng)高溫固溶、淬火后，再在400～500℃時(shí)效處理，在馬氏體基體內(nèi)析出大量與基體操持共格關(guān)系的第二相，用于化工壓力容器、飛行器的結(jié)構(gòu)等。馬氏體耐熱鋼含鉻7.5%～20.5%，含碳0.15%～0.85%和多種合金元素，在650～700℃回火，形成細(xì)微碳化物分散于基體中，主要用于汽車等發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門、渦輪機(jī)葉片、噴嘴、螺栓等。馬氏體時(shí)效鋼，含鎳較高18%～25%、含鉬5%、含鈷8%及少量鈦和鋁，經(jīng)固溶空冷后再在480℃時(shí)效處理。

馬氏體內(nèi)析出金屬間化合物而強(qiáng)化，因成本高，一般用于航空、航天及海洋技術(shù)中重要結(jié)構(gòu)件，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)起落架、重要的模具等。

這類鋼在正常淬火溫度下處在y相區(qū)，但它們的y相僅在高溫時(shí)穩(wěn)定，M點(diǎn)一般在300℃左右，故冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

這類鋼包括2Cr13，2Cr13Ni2，3Cr13以及部分改型12%鉻熱強(qiáng)鋼，如13Cr14NiWVBA，Cr11Ni2MoWVB鋼等。馬氏體不銹鋼的機(jī)械性能、耐腐蝕性能、工藝性能與物理性能，均和含鉻12～14%的鐵素體-馬氏體不銹鋼相近。由于組織中沒有游離的鐵素體，機(jī)械性能比上述鋼要高，但熱處理時(shí)的過熱敏感性較低。

馬氏體鋼主要是600MPa 以上的一些高強(qiáng)度鋼種，如800MPa 以上級(jí)別的工程機(jī)械用鋼，600MPa以上級(jí)別的壓力容器和儲(chǔ)罐用鋼等。一般有在線淬火 回火及軋后淬火回火（調(diào)質(zhì)處理）兩種生產(chǎn)工藝。馬氏體的高強(qiáng)度是由于高密度的位錯(cuò)，細(xì)小的孿晶，碳的偏聚，以及馬氏體正方度的間隙固溶等。低碳馬氏體的形態(tài)基本上是板條狀，板條狀之間是小角度晶界，板條內(nèi)有很高的位錯(cuò)密度，有時(shí)還能見到孿晶馬氏體分布于板條之間。但淬火后的馬氏體的塑韌性較差，一般馬氏體鋼在淬火后都要通過回火工藝以調(diào)整鋼的強(qiáng)韌性匹配，典型組織如圖《馬氏體鋼典型金相結(jié)構(gòu)》所示。

凡是碳含量小于0.25%的碳素鋼或低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)強(qiáng)烈淬火，獲得80%以上甚至100%低碳馬氏體組織，這類鋼統(tǒng)稱為低碳馬氏體鋼。一般情況下，含碳量在0.15%～0.25%范圍內(nèi)的鋼淬火強(qiáng)化效果好，綜合力學(xué)性能高。

1．低碳馬氏體鋼熱處理工藝特點(diǎn)

（1）獲取低碳馬氏體的熱處理淬火加熱溫度為A_c3 （80～120）℃。從淬火強(qiáng)化的效果考慮，適當(dāng)提高淬火加熱溫度，有利于奧氏體的均勻化、提高鋼的淬透性以及縮短加熱時(shí)間。

（2）采用激冷、深冷的強(qiáng)烈淬火冷卻方法（5%～10%NaCl溶液淬火或10%NaOH溶液淬火）。低碳鋼或低碳低合金鋼在強(qiáng)烈淬火后可獲得低碳馬氏體。

（3）低碳馬氏體淬火后可不經(jīng)回火而直接使用。

2．低碳馬氏體的微觀組織

低碳馬氏體的顯微組織由不同位向的的馬氏體板條組成，板條束間為大角度晶界。由于原奧氏體晶粒被不同位向的板條束所分割，所以材料的有效晶粒得到細(xì)化。同時(shí)，板條馬氏體內(nèi)有高密度的位錯(cuò)和細(xì)小分散呈魏氏組態(tài)分布的碳化物，板條馬氏體間分布有殘余奧氏體薄膜，因而低碳馬氏體具有優(yōu)良的強(qiáng)韌特性。

3．低碳馬氏體鋼的性能

經(jīng)過淬火有較低的缺口敏感性、過熱敏感性、優(yōu)良的冷加工性、良好的可焊性且熱處理變形小等一系列的優(yōu)點(diǎn)。低碳馬氏體鋼經(jīng)過淬火后，可獲得脆性較低而塑韌性足夠高的位錯(cuò)板條馬氏體加板條相界殘余奧氏體薄膜，板條內(nèi)部自回火析出細(xì)小分散的碳化物，因而可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、塑性、韌性的最佳配合，是固熔強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化等共同作用的結(jié)果。低碳馬氏體中溫回火后代替中碳（合金）結(jié)構(gòu)鋼的調(diào)質(zhì)件，其綜合力學(xué)性能完全可達(dá)到要求，而且不論形狀如何復(fù)雜，淬火后不易變形、開裂，這樣不僅可給后工序少留加工量，而且給機(jī)加工也帶來好處。低碳馬氏體鋼由于含碳量較低，鋼的M_s點(diǎn)較高，在淬火過程中就伴隨著自回火現(xiàn)象，因而可以省去回火工序，從而節(jié)約能源，降低成本，縮短加工周期。

低碳馬氏體鋼是典型的強(qiáng)塑韌配合材料，用處非常廣泛。

低碳馬氏體鋼具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，被廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)部件。對(duì)低碳馬氏體鋼的力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)及斷裂微觀機(jī)制已進(jìn)行了大量的研究，其中塑性和韌性的研究格外受到重視。在同等強(qiáng)度下低碳馬氏體鋼的韌性優(yōu)于中碳馬氏體鋼，加入微量Ti或獲得含有少量貝氏體的復(fù)相組織可提高低碳馬氏體鋼的塑性，低碳馬氏體鋼經(jīng)大變形軋制后再結(jié)晶退火可獲得較細(xì)晶粒。一般情況下低合金結(jié)構(gòu)綱中低碳馬氏體的伸長率隨回火溫度的提高而連續(xù)增加，但在某些高合金鋼中在一定回火溫度范圍內(nèi)伸長率幾乎不增長。LIU等人研究了Mn-Si-Cr空冷低碳馬氏體鋼的性能,220~400℃回火時(shí)伸長率保持不變。胡正飛等人的研究也表明,低碳高鈷鎳合金鋼獲得的低碳馬氏體在427~554℃回火時(shí)其伸長率增長很少。