DIN 1654-5 X10Cr13 淬火回火钢 —— 兼顾冷成形与高温应用的马氏体不锈钢
概述
X10Cr13 (材料编号 1.4006) 是一种马氏体不锈钢，在退火状态下具有良好的冷成形性能，其加工硬化倾向显著低于奥氏体不锈钢，接近碳钢水平。该钢种主要用于水、蒸汽环境及食品工业温和介质中的构件，多以调质状态（淬火+回火）供货，适用于螺丝、模压件等。长期使用温度可达 550 °C。
主要应用领域
- 水蒸汽管道、阀门、泵轴等构件
- 食品加工设备的螺栓、模压成型件
- 要求一定耐蚀性且需高强度的机械结构件
- 最高工作温度 550 °C 的高温环境
化学成分 (质量分数, %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.08 – 0.12 |
| 铬 (Cr) | 12 – 14 |
| 硅 (Si) | ≤ 1.0 |
| 磷 (P) | ≤ 0.05 |
| 硫 (S) | ≤ 0.03 |
物理与力学性能
一般性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20 °C | 7.73 g/cm³ |
力学性能 (调质状态)
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 抗拉强度 Rm | 20 °C | 600 – 800 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 20 °C | 420 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 50 °C | 430 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 100 °C | 420 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 150 °C | 410 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 200 °C | 400 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 250 °C | 382 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 300 °C | 365 MPa |
| 断后伸长率 A | 20 °C | 18 % |
| 弹性模量 E | 20 °C | 217 – 218 GPa |
| 弹性模量 E | 100 °C | 213 – 215 GPa |
| 弹性模量 E | 200 °C | 188 – 206 GPa |
| 弹性模量 E | 300 °C | 164 – 199 GPa |
| 弹性模量 E | 400 °C | 189 GPa |
| 泊松比 ν | 20 – 300 °C | 0.29 – 0.31 |
| 剪切模量 G | 20 °C | 84.8 GPa |
| 剪切模量 G | 100 °C | 82.5 GPa |
| 剪切模量 G | 200 °C | 79.6 GPa |
| 剪切模量 G | 300 °C | 75.9 GPa |
| 剪切模量 G | 400 °C | 72.0 GPa |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 线膨胀系数 α | 20 °C | 1.02 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 100 °C | 1.05 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 200 °C | 1.09 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 300 °C | 1.13 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 400 °C | 1.16 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 500 °C | 1.20 × 10⁻⁵ 1/K |
| 线膨胀系数 α | 600 °C | 1.22 × 10⁻⁵ 1/K |
| 热导率 λ | 20 °C | 25.9 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 100 °C | 25.3 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 200 °C | 25.2 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 300 °C | 25.2 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 400 °C | 25.4 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 500 °C | 25.7 W/(m·K) |
| 热导率 λ | 600 °C | 25.9 W/(m·K) |
| 比热容 cp | 20 °C | 439 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 100 °C | 474 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 200 °C | 498 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 300 °C | 517 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 400 °C | 538 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 500 °C | 564 J/(kg·K) |
| 比热容 cp | 600 °C | 598 J/(kg·K) |
| 热扩散率 a | 20 °C | 7.6 mm²/s |
| 热扩散率 a | 100 °C | 6.6 mm²/s |
| 热扩散率 a | 200 °C | 6.1 mm²/s |
| 热扩散率 a | 300 °C | 5.8 mm²/s |
| 热扩散率 a | 400 °C | 5.3 mm²/s |
| 热扩散率 a | 500 °C | 4.8 mm²/s |
| 热扩散率 a | 600 °C | 4.1 mm²/s |
| 熔点范围 | — | 1370 – 1530 °C (典型马氏体不锈钢) |
| 长期最高使用温度 | — | 550 °C |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 ρ | 20 °C | 5.59 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 100 °C | 6.40 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 200 °C | 7.32 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 300 °C | 8.17 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 400 °C | 8.97 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 500 °C | 9.74 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 电阻率 ρ | 600 °C | 1.05 × 10⁻⁶ Ω·m |
加工与热处理提示
- 退火：750 – 800 °C，缓冷，硬度 ≤ 220 HB，便于冷成形。
- 调质：950 – 1050 °C 油淬/风冷 + 650 – 750 °C 回火，获得 600 – 800 MPa 抗拉强度。
- 焊接：预热 200 – 300 °C，焊后 650 – 750 °C 回火消除应力；建议用同类型填充材料 (如 ER410)。
- 表面处理：钝化可提升耐蚀性；不宜在氯化物浓度高的环境长期使用。
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