En tant qu’acier inoxydable capable d’ajuster les propriétés du matériau grâce à un traitement thermique, l’acier inoxydable martensitique est un acier inoxydable trempable. Les caractéristiques de l’acier inoxydable martensitique sont une dureté élevée, de fortes propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion. Ces caractéristiques déterminent que les aciers inoxydables martensitiques doivent répondre à deux conditions fondamentales. Premièrement, il doit exister une région de phase austénitique dans le diagramme de phases d’équilibre. Deuxièmement, pour permettre aux aciers inoxydables martensitiques de former un film passif présentant une forte résistance à la corrosion, les aciers inoxydables martensitiques doivent contenir plus de 10,5 % de chrome.
Selon les différences dans les éléments d’alliage dans les aciers inoxydables martensitiques, les aciers inoxydables martensitiques peuvent être divisés en aciers inoxydables martensitiques au chrome et en aciers inoxydables martensitiques au chrome-nickel. Les aciers inoxydables martensitiques au chrome peuvent être divisés en types à faible teneur en carbone, à teneur moyenne en carbone et à haute teneur en carbone. Les aciers inoxydables martensitiques ont une structure cristalline tétragonale centrée à l’état trempé, avec des propriétés ferromagnétiques. Ils résistent à la corrosion dans des environnements corrosifs relativement faibles. La teneur en chrome des aciers inoxydables martensitiques peut atteindre 18 % et la teneur en carbone peut dépasser 1,2 %.
Pour améliorer la résistance à la corrosion des aciers inoxydables martensitiques et le tranchant des lames fabriquées à partir de ceux-ci, des excès de carbures peuvent exister dans la microstructure. De petits ajouts de niobium, de silicium, de tungstène et de vanadium peuvent être effectués pour optimiser l’effet de revenu après trempe. Les aciers inoxydables martensitiques contenant du nickel améliorent la résistance à la corrosion des aciers inoxydables martensitiques au chrome dans certains environnements et améliorent la ténacité. Le carbone est un élément important et indispensable dans les aciers inoxydables martensitiques. Il permet la formation d’une région de phase entre les éléments de l’alliage binaire fer-chrome, ce qui affecte également la dureté des aciers inoxydables martensitiques à l’état trempé. Des expériences montrent que la dureté d’un acier inoxydable martensitique à 0,1 % de carbone est d’environ 35 HRC, tandis qu’un acier inoxydable martensitique à 0,5 % de carbone peut avoir une dureté supérieure à 60 HRC. Cependant, une augmentation supplémentaire de la teneur en carbone n’augmentera pas significativement la dureté.
Il existe 18 nuances d’acier inoxydable martensitique répertoriées dans les normes nationales, principalement des types à 13 % de chrome et à 17 % de chrome.
En raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, de leur résistance modérée à la corrosion et de leur bonne résistance à la chaleur inférieure à 650°C, les aciers inoxydables martensitiques ont été largement utilisés dans divers domaines industriels. Les aciers inoxydables martensitiques à faible et moyenne teneur en carbone, comme le 1G13 et ses nuances modifiées, sont principalement utilisés dans les turbines à vapeur, les moteurs à réaction, les turbines à gaz, etc. Ils sont également largement utilisés dans les industries pétrolière et pétrochimique.
Les aciers au carbone légèrement plus élevés comme le 2G13 sont principalement utilisés pour les outils de coupe, les pièces de vannes, les engrenages, les poulies, les arbres de commutation et autres pièces et barres mécaniques. Les aciers inoxydables martensitiques à haute teneur en carbone tels que le 9G18Mo sont utilisés pour les outils de coupe, les roulements, les instruments chirurgicaux et dentaires, les ciseaux, les ressorts, les valves, les arbres, les cames, etc.
La plage de températures de fragilité au revenu des aciers inoxydables martensitiques est de 425 à 565°C. Le revenu de l’acier dans cette plage de température peut réduire considérablement la résistance aux chocs. Pour les composants critiques en matière de résistance aux chocs, cette température de revenu doit être évitée et toute application dans cette plage de température doit également être évitée.