不锈钢材料强度受到各种因素影响,其中最关键与最基本的是其化学成分中添加的各种化学元素。所以铁素体、马氏体和奥氏体不锈钢因为各自化学成分差异,材料强度也各有区别。
马氏体不锈钢具备可通过淬火达到硬化的特点,所以能够通过选择牌号与热处理条件来获得良好的力学性能。
马氏体不锈钢从大方面来看,是铁铬碳系不锈钢。进而能够划分为马氏体铬不锈钢与马氏体铬镍不锈钢。
马氏体铬不锈钢在淬火回火条件下,提高铬含量会增加铁素体含量,所以会减小硬度与抗拉强度。低碳马氏体铬不锈钢在退火环境下,当铬含量提高时硬度会小幅增加,而延伸率会小幅降低。在铬含量既定的条件下,碳含量的增加会导致不锈钢淬火后硬度也随之增加,而塑性降低。添加钼元素的目的主要是增加不锈钢强度、硬度与二次硬化效果。在做低温淬火后,钼元素添加效果非常明显。
而在马氏体铬镍不锈钢中,含有一定量镍元素能够减小不锈钢中的δ铁素体含量,让材料获得硬度值最大化。
在铁素体不锈钢中,当成分中铬含量低于25%时铁素体组织会抑制形成马氏体组织,所以随着铬含量的提升材料强度也会逐渐降低;铬含量大于25%时因为固溶强化效果,不锈钢材料的强度会小有提高。钼含量的增加能够让它更容易取得铁素体组织,可以促进α相、σ相和χ相的析出,并经固溶强化后提高其强度。但同时也会增强材料缺口敏感性,以降低韧性。
奥氏体不锈钢中提高碳含量后,因为其固溶强化作用会提高材料的强度。奥氏体不锈钢的化学成分特点是以铬、镍作为基础加入钼、钨、铌和钛等元素。因为其中的金相组织是面心立方结构,所以在高温下会有较高的强度与蠕变强度。并且因为线膨胀系数高,所以热疲劳强度要弱于铁素体不锈钢。