1Cr13

出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第672页（3975字）

(1)钢号简介

1Cr13是马氏体型不锈钢，它是国际上通用的牌号，美国称AISI410，法国RCC－M为Z10C－13、Z12C－13、日本称SUS410、德国DIN标准中称作X15Cr13。1Cr13钢属于半马氏体型不锈钢，经淬火的组织除马氏体外，尚存在铁素组织。经淬火和回火处理的1Cr13具有较高的强度、韧性，较好的耐蚀性和冷变形能力，具有良好的减振性能。通常该钢在淬火和回火状态下使用，回火为高温回火和低温回火，应避免在370～560℃的温度回火，以确保钢的良好性能。低温回火可消除淬火过程中形成的内应力，高温回火在保证其良好耐蚀性同时，可获得优良的综合力学性能。1Cr13主要用于对韧性要求较高和具有不锈性的受冲击载荷的部件，如叶片、水压机阀、紧固件、热裂解抗硫腐蚀设备等，亦可制作在常温条件耐弱腐蚀介质腐蚀的设备和部件。在反应堆中主要用于2、3级辅助泵传动轴、蒸发器支撑件、控制棒驱动机构等。

(2)化学成分

1Cr13钢的化学成分列于表3－1，反应堆用的1Cr13不锈钢的特殊规定也一并列入此表。

表3－1 1Cr13钢的化学成分

(3)室温力学性能

不同标准对1Cr13的室温力学性能的规定值见表3－2。实测数据见表3－3。奥氏体化温度和回火温度对1Cr13钢室温力学性能的影响见图3－2。热处理工艺制度对不同温度下1Cr13钢冲击值的影响见表3－4。

表3－2 不同标准所规定的室温力学性能

注：①a_KV(J／cm²)。

表3－3 1Cr13(截面尺寸≤60mm)的实测力学性能

图3－2 奥氏体化温度和回火温度对1Cr13钢室温力学性能的影响(回火时间为2h)

a：925℃×30min油冷到65～95℃，175℃×15min消除应力

b：1010℃×30min油冷到65～95℃，175℃×15min消除应力

表3－4 热处理及温度对1Cr13钢夏比V形缺口冲击性能的影响

(4)疲劳和断裂

1Cr13钢的室温疲劳极限见表3－5，在指定存活率下的N－S曲线见图3－3。试验用钢化学成分为0．11C－0．29Mn－0．025P－0．009S－0．25Si－12．78Cr－0．14Ni。试样的热处理工艺为：1050℃油淬，720℃×2h空冷回水。

表3－5 指定寿命为10⁷的1Cr13的疲劳极限

图3－3 1Cr13钢的S－N曲线

(a)光滑试样；(b)缺口试样，R=0．75mm；Kt=2；P－指定存活率

1Cr13钢在NaCl中的疲劳行为见图3－4。显然环境的变化对其疲劳寿命产生较大影响。随着NaCl浓度增加，1Cr13钢的疲劳寿命缩短，见图3－5。

图3－4 1Cr13钢在空气和0．03%NaCl环境中的疲劳行为

图3－5 NaCl浓度对1Cr13钢在340MPa交变力下疲劳寿命的影响

(5)高温瞬力学性能

不同热处理条件下的高温瞬时力学性能见表3－6。随回火温度的提高1Cr13钢强度下降而塑韧性明显提高，详见表3－7。

表3－6 不同热处理制度的1Cr13钢高温拉瞬时力学性能

表3－7 回火温度对1Cr13高温瞬时力学性能的影响(1010℃×30min油淬，回火时间4h)

(6)持久和蠕变性能

数据见表3－8和表3－9。最小蠕变速度和应力关系曲线见图3－6。

表3－8 1Cr13钢的持久强度(1030～1050℃油淬，750℃回火空冷)

表3－9 1Cr13钢的蠕变强度(热处理同表3－8)

图3－6 最小蠕变速度和应力关系曲线

(7)高温度疲劳和介质条件的影响

1Cr13钢的高温疲劳数据和介质条件对其高温疲劳性能的影响见表3－10和表3－11。

表3－10 1Cr13钢的高温度疲劳极限

注：热处理制度：1030～1050℃油淬，680～700℃回火空冷，疲劳循环次数：10⁷。

表3－11 在不同介质中的疲劳极限(热处理同表3－8)

(8)抗氧化和耐蚀性

1Cr13钢出现强烈氧化开始温度为750℃。抗氧化性能见表3－12，1Cr13钢具有不锈性，在室温稀硝酸及弱有机酸中也有一定耐蚀性，在某些介质中的耐蚀性见表3－13。在反应堆环境中的腐蚀见表3－14至表3－17。

表3－12 1Cr13钢抗氧化性

表3－13 1Cr13钢在一些介质中的腐蚀

表3－14 1Cr13钢在压水堆冷却剂中的腐蚀

注：①脱膜样品。

表3－15 1Cr13钢在压水堆冷却剂中金属向水中的转移速率

①脱膜样品。

表3－16 1Cr13在压水堆冷却剂中堆内腐蚀

①脱膜样品。

表3－17 1Cr13钢在等温条件下钠中的腐蚀

(9)热处理及组织结构

临界点(近似值)：℃

等温转变曲线：0．10C－12．4Cr的1Cr13钢，奥氏体化温度为980℃的等温转变曲线见图3－7。

图3－7 1Cr13钢的等温转变曲线

热处理工艺：1Cr13钢的热处理工艺如下。

冶金厂通常以退火状态交货，以便最终用户加工制造。在制造厂的最终热处理为淬火并高温回火，其组织为回火索氏体和少量铁素体。回火温度的选择视其使用要求而定，可参阅图3－2。

(10)工艺性能

1Cr13钢的冷塑性及深冲性、抛光性和切削加工性能良好，板材的深冲度与其厚度有关，板材愈厚深冲度愈高。1Cr13钢的热加工温度以850～1200℃为宜，随后需灰冷或砂冷。1Cr13具有良好的焊接性能，其焊接性能与0Cr13相近，可采用0Cr13或奥107、奥207的焊条焊接，为防止焊接接头的冷裂纹，焊前应该预热，预热温度为200～300℃，焊后经700～750℃热处理可获得良好的性能，选用奥氏体焊接材料焊接，焊后可不进行热处理。应该强调的是，当焊后焊缝需进行机械加工时应进行退火处理。

(11)物理性能

1Cr13钢的物理性能见表3－18。

表3－18 1Cr13钢的物理性能

(12)应用

1Cr13钢主要用作抗弱腐蚀介质，并要求具有较高韧性及受冲击负荷的零部件，如汽轮机叶片、水压机阀、结构架、螺栓、螺帽等。在反应堆环境中，主要用于2、3级辅助泵传动轴、蒸发器支承件、控制棒驱动机构等。