Z20C13不銹鋼高碳含量賦予高硬度和強(qiáng)度但降低耐腐蝕性需通過熱處理

Z20C13 馬氏體不銹鋼

基本信息

標(biāo)準(zhǔn)：NF A35-573（法國(guó)），對(duì)應(yīng)中國(guó) GB/T 20878 標(biāo)準(zhǔn)中的420 不銹鋼（舊牌號(hào) 2Cr13），屬于馬氏體不銹鋼，具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，耐腐蝕性中等。

化學(xué)成分（%）

元素 含量范圍 作用說明

碳（C） 0.16~0.25 高碳含量賦予高硬度和強(qiáng)度，但降低耐腐蝕性；需通過熱處理（淬火 + 回火）強(qiáng)化。

硅（Si） ≤1.00 脫氧劑，少量提高強(qiáng)度和硬度。

錳（Mn） ≤1.00 改善加工性能，增強(qiáng)奧氏體穩(wěn)定性。

磷（P） ≤0.040 控制冷脆性，需嚴(yán)格限制。

硫（S） ≤0.030 減少熱脆性，提高切削性能（若含硫量更高則為易切削鋼，如 420F）。

鉻（Cr） 12.0~14.0 形成 Cr?O?鈍化膜，提供基本耐腐蝕性（耐大氣、水蒸氣腐蝕），但低于奧氏體不銹鋼。

性能特點(diǎn)

力學(xué)性能（經(jīng)淬火 + 回火處理后）

硬度：退火態(tài)≤223HBW，淬火回火后可達(dá) 21~28HRC（隨回火溫度調(diào)整），最高可通過低溫回火達(dá) 35HRC 以上。

抗拉強(qiáng)度（σb）：≥635 MPa（退火態(tài)）；淬火回火后≥735 MPa（具體取決于回火溫度）。

伸長(zhǎng)率（δ5）：≥12%（退火態(tài)），韌性隨硬度升高而下降。

耐腐蝕性

優(yōu)于碳素鋼，可耐大氣、水及弱腐蝕性介質(zhì)（如稀硝酸），但在鹽溶液、海水或強(qiáng)腐蝕環(huán)境中易生銹，需配合表面處理（如鍍鉻、鈍化）提升耐蝕性。

熱處理工藝

退火：800~900℃緩冷，軟化材料以利于加工，硬度≤223HBW。

淬火：920~980℃油冷或空冷，獲得馬氏體組織，硬度顯著提高。

回火：

低溫回火（150~200℃）：保留高硬度（如刀具、軸承），韌性較低。

高溫回火（600~700℃）：降低硬度，提高韌性和尺寸穩(wěn)定性（如軸類、汽輪機(jī)部件）。

加工與焊接

切削加工：退火態(tài)切削性能良好，淬火后硬度高，需使用硬質(zhì)合金刀具。

焊接：焊接性較差，易產(chǎn)生冷裂紋，需焊前預(yù)熱（200~300℃）和焊后回火處理，通常不推薦用于焊接結(jié)構(gòu)，優(yōu)先采用螺栓連接或鉚接。

應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)械零部件：

耐磨損且需一定耐蝕性的場(chǎng)景，如軸類、活塞桿、齒輪、閥門零件（如水壓閥門、蒸汽閥門）。

醫(yī)療器械中的手術(shù)刀（需表面硬化處理，但現(xiàn)代更多采用更高等級(jí)不銹鋼如 440C）。

工具與模具：

低負(fù)荷切削工具（如手動(dòng)刀具、木工工具）、塑料模具（需表面處理防腐蝕）。

耐蝕結(jié)構(gòu)件：

低腐蝕環(huán)境中的彈簧、餐具（如勺子、叉子，但不及 304 不銹鋼美觀耐用）。

典型用途案例

汽輪機(jī)葉片：利用其高溫強(qiáng)度和耐蒸汽腐蝕能力（需定期防腐處理）。

化工設(shè)備中的軸和緊固件：用于非強(qiáng)腐蝕介質(zhì)（如乙醇、丙酮）的攪拌軸、螺栓。

廚房用剪刀：通過淬火提高刃口硬度，適合剪切非腐蝕性材料。

注意事項(xiàng)

腐蝕風(fēng)險(xiǎn)：

避免接觸鹽、酸、堿等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，否則需頻繁清潔或采用鍍層保護(hù)。

在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期使用可能生銹，需定期涂油維護(hù)。

熱處理關(guān)鍵：

淬火溫度不足或冷卻速度慢會(huì)導(dǎo)致硬度不足；回火溫度過高會(huì)使硬度顯著下降，需嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。