2Cr13

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(1)钢号简介

2Cr13是马氏体型不锈钢，其主要性能类似1Cr13。由于含碳量较高，其强度、硬度高于1Cr13，而韧性和耐蚀性略低。热处理后经抛光，在弱腐蚀介质(如盐水溶液、硝酸及某些浓度不高的有机酸食品生产介质)中，温度不高(大约30℃以下)的条件下，具有良好的耐蚀性。在淡水、海水、蒸汽、潮湿大气条件下亦表现出良好的可用的耐蚀性。在硫酸、盐酸、热硝酸、熔融碱等介质中耐蚀性较差。此外，2Cr13在700℃以下具有足够的强度、热稳定性和良好的减振性。2Cr13主要用于制造承受高应力负荷的零件，如汽轮机叶片、热油泵轴和轴套、叶轮、水压机阀片等，亦可用于造纸工业和医疗器械以及日用消费领域的刀具、餐具等。

(2)化学成分

2Cr13钢的化学成分见表3－19。

表3－19 2Cr13的化学成分，wt%

(3)室温力学性能

2Cr13的室温力学性能见表3－20。热处理与室温力学性能的关系见图3－8至图3－10。

表3－20 2Cr13的室温力学性能

注：①退火后的硬度。

图3－8 奥氏体化温度对2Cr13钢室温硬度和冲击功的影响(试样经480℃×4h回火)

图3－9 奥氏体化温度保温时间对2Cr13钢室温硬度和冲击功的影响

(试样经480℃×4h回火)

图3－10 热处理对2Cr13钢室温力学性能的影响

(175℃×15min二次消除应力，回火时间2h)

(a)925℃×30min油淬到65～95℃；(b)1040℃×30min油淬到65～95℃

(4)疲劳和断裂韧性

2Cr13的室温旋转弯曲疲劳性能见表3－21和图3－11和图3－12。

表3－21 2Cr13(1000℃油淬，700℃回火)的疲劳极限

图3－11 2Cr13钢光滑试样P－S－N曲线

图3－12 2Cr13钢缺口试样P－S－N曲线

2Cr13(1000℃油淬，700℃回火)的高温疲劳和腐蚀疲劳行为分别见图3－13和图3－14。2Cr13钢光滑和缺口试样弯曲疲劳极限见表3－22。

图3－13 2Cr13钢高温旋转弯曲疲劳S－N曲线

(曲线自上而下分别为室温、250℃和350℃)

图3－14 2Cr13钢腐蚀疲劳曲线

表3－22 2Cr13的弯曲疲劳极限(10⁷)

2Cr13的疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值的测室结果见表3－23和表3－24。试样为11mm×44mm紧凑拉伸试样。

表3－23 2Cr13疲劳裂纹扩展速率

注：三试样数据计算结果da／dN=1．2929×10^－8(△K)^2．7903(上限值)；da／dN=1．739×10^－8(△K)^2．7903(下限值)；da／dN=1．568×10^－8(△K)^2．7903(平均值)。

最大剩余标准差 S_ymax=2254×10^－2。

表3－24 2Cr13疲劳裂纹扩展门槛值

注：三试样平均值。

2Cr13的J_R阻力曲线的测试结果见表3－25和图3－15，试样为20mm×24mm×96mm三点弯曲试样。

表3－25 J_R阻力曲线

注：线性回归方程 J_R=122．68+348．49△a±6．264(N／mm)；J_i=147．49(N／mm)；J_0．05=164．84(N／mm)；J_0．2=217．17(N／mm)。

图3－15 2Cr13的J_R阻力曲线

不同热处理状态的2Cr13钢的断裂韧性和SCC的门槛值见表3－26。

表3－26 2Cr13钢的断裂韧性KISCC

(5)高温力学性能

2Cr13钢的高温瞬时拉伸性能见表3－27。

表3－27 2Cr13钢的高温瞬时拉伸性能

2Cr13钢的持久和蠕变性能见表3－28和表3－29。

表3－28 2Cr13钢的持久强度

表3－29 2Cr13的蠕变性能

(6)耐蚀性

2Cr13钢的耐蚀性能见表3－30。钢的腐蚀疲劳性能见图3－16。

表3－30 2Cr13的耐蚀性

图3－16 2Cr13钢在20℃，3%NaCl溶液中的疲劳

(7)工艺性能

a．热加工 钢的热加工性能良好，适宜的热加工温度区间为850～1200℃，热变形终了应采用砂冷或及时退火，热加工的升温操作应缓慢，在低于850℃时应缓慢加热，冷装炉温度≤800℃。

b．冷加工 冷加工性能良好，可进行冷轧、冷冲压、深拉等加工操作，消除应力退火可采用730～780℃回火。

c．热处理 2Cr13的热处理工艺见表3－31。

表3－31 2Cr13钢的热处理工艺

d．焊接 2Cr13钢焊后硬化倾向大，易出现裂纹，若用Cr202、Cr207焊条焊接时，焊前需经250～350℃预热，焊后需经700～750℃回火；若用奥107、奥207焊条焊接，可不进行焊后热处理。

(8)物理性能

2Cr13的物理性能和衰减性能见表3－32。

表3－32 2Cr13钢的物理性能

(9)应用

经热处理后的2Cr13钢，可用于承受较高应力的零部件，如透平后几级及低温段长叶片、阀、阀件、热裂设备，紧固件等。亦大量应用于造纸工业刀具，食品加工机械及餐具。