Мартенситная нержавеющая сталь представляет собой нержавеющую сталь, свойства материала которой можно регулировать путем термообработки. Это закаливаемая нержавеющая сталь. Характеристиками мартенситной нержавеющей стали являются высокая твердость, сильные механические и коррозионностойкие свойства. Эти характеристики определяют, что мартенситные нержавеющие стали должны соответствовать двум основным условиям. Во-первых, на равновесной фазовой диаграмме должна существовать область аустенитной фазы. Во-вторых, чтобы мартенситные нержавеющие стали могли образовывать пассивную пленку с высокой коррозионной стойкостью, мартенситные нержавеющие стали должны содержать более 10,5% хрома.
В зависимости от различий в легирующих элементах мартенситных нержавеющих сталей мартенситные нержавеющие стали можно разделить на хромо-мартенситные нержавеющие стали и хромо-никелевые мартенситные нержавеющие стали. Хромартенситные нержавеющие стали можно разделить на низкоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые. Мартенситные нержавеющие стали имеют в закаленном состоянии объемноцентрированную тетрагональную кристаллическую структуру с ферромагнитными свойствами. Они обладают коррозионной стойкостью в относительно слабых агрессивных средах. Содержание хрома в мартенситных нержавеющих сталях может достигать 18 %, а содержание углерода – превышать 1,2 %.
Для повышения коррозионной стойкости мартенситных нержавеющих сталей и остроты изготовленных из них лезвий в микроструктуре могут существовать избыточные карбиды. Небольшие добавки ниобия, кремния, вольфрама и ванадия могут быть сделаны для оптимизации эффекта отпуска после закалки. Никельсодержащие мартенситные нержавеющие стали улучшают коррозионную стойкость хром-мартенситных нержавеющих сталей в некоторых средах и повышают ударную вязкость. Углерод является незаменимым важным элементом в мартенситных нержавеющих сталях. Это обеспечивает образование фазовой области между элементами бинарного сплава железо-хром, что также влияет на твердость мартенситных нержавеющих сталей в закаленном состоянии. Эксперименты показывают, что твердость 0,1% углеродистой мартенситной нержавеющей стали составляет около 35 HRC, тогда как 0,5% углеродистая мартенситная нержавеющая сталь может иметь твердость выше 60 HRC. Однако дальнейшее увеличение содержания углерода не приведет к значительному увеличению твердости.
В отечественных стандартах указано 18 марок мартенситной нержавеющей стали, в основном с содержанием 13% хрома и 17% хрома.
Благодаря своим превосходным механическим свойствам, умеренной коррозионной стойкости и хорошей термостойкости ниже 650°C мартенситные нержавеющие стали широко используются в различных областях промышленности. Низко- и среднеуглеродистые мартенситные нержавеющие стали, такие как 1Г13 и ее модифицированные марки, в основном используются в паровых турбинах, реактивных двигателях, газовых турбинах и т. д. Они также широко применяются в нефтяной и нефтехимической промышленности.
Стали с немного более высоким содержанием углерода, такие как 2G13, в основном используются для изготовления режущих инструментов, деталей клапанов, шестерен, шкивов, валов переключателей и других механических деталей и стержней. Высокоуглеродистые мартенситные нержавеющие стали, такие как 9Г18Мо, используются для изготовления режущих инструментов, подшипников, хирургических и стоматологических инструментов, ножниц, пружин, клапанов, валов, кулачков и т. д.
Диапазон температур отпускной хрупкости мартенситных нержавеющих сталей составляет 425-565°С. Закалка стали в этом диапазоне температур позволяет значительно снизить ударную вязкость. Для компонентов, критически важных для ударопрочности, следует избегать этой температуры отпуска, а также следует избегать применения в этом температурном диапазоне.