特殊性能钢是指具有特殊物理、化学或力学性能的合金钢。其种类很多，在机械制造行业中应用较多的有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
4.4.1 不锈钢
在自然环境或一定工业介质中具有耐蚀性的一类钢，称为不锈钢。按其化学成分的不同，不锈钢分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢等；按其组织特征，则可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等。
1.马氏体不锈钢
这类钢的w（C）=0.1％～0.4％，w（Cr）=12％～14％，属于铬不锈钢，最典型的是Cr13型不锈钢。马氏体不锈钢只在氧化性介质中耐腐蚀，在非氧化性介质中耐蚀性很低，而且，随钢中含碳量的增大，其强度、硬度及耐磨性提高，耐蚀性下降。
这类钢中碳含量较低的1Cr13、2Cr13钢，具有良好的抗大气、海水、蒸汽等介质腐蚀的能力，且有较好的塑性和韧度。因此，主要用于制造耐腐蚀的结构零件，如汽轮机叶片、水压机阀和医疗器械等。碳含量较高的3Cr13、3Cr13Mo钢，热处理后硬度可达50HRC左右，强度也较高，因此，广泛用于制造防锈的医用手术工具及刃具、不锈钢轴承、弹簧等。
马氏体不锈钢的热处理与结构钢相似。用作高强零件时进行调质处理，如1Cr13、2Cr13；用作弹性元件时进行淬火和中温回火处理；用作工具和刃具时进行淬火和低温回火处理。
2.铁素体不锈钢
常用铁素体不锈钢的w（C）＜0.12％，w（Cr）=12％～30％，也属于铬不锈钢，典型钢种是Cr17型不锈钢。这类钢由于碳含量降低，铬含量又较高，使钢从室温加热到高温（960℃～1 100℃），其组织始终是单相铁素体。故其耐腐蚀性（如硝酸、氨水等）和抗氧化性（在700℃以下）均较好。但其强度低，又不能用热处理强化，因此，主要用于要求较高耐腐蚀性而受力不大的构件，如化工设备中的容器、管道，食品工厂的设备等。
3.奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广的不锈钢，典型钢种是18－8型不锈钢，属于铬镍不锈钢。这类钢含碳量很低（w（C）＜0.12％，w（Cr）=17％～19％，w（Ni）=8％～12％）。有时还向钢中加入钛、铌、钼等，以防晶界腐蚀。
奥氏体不锈钢在室温下为单相奥氏体组织，加热时没有相变发生，故不能用热处理强化，只能用加工硬化来提高钢的强度。
奥氏体不锈钢的性能特点是具有很好的塑性、韧度和焊接性，强度、硬度低、无磁性，耐腐蚀性和耐热性很好，但切削加工性较差，易黏刀和产生加工硬化。因此，这类钢广泛用于在强腐蚀介质（硝酸、磷酸及碱水溶液等）中工作的设备、管道、槽等，还广泛用于要求无磁性的仪表、仪器元件等。
奥氏体不锈钢的热处理主要是固溶处理。奥氏体不锈钢在退火状态下是奥氏体和少量的碳化物组织。为了获得单相奥氏体组织，提高钢的耐蚀性，并使钢软化，将钢加热到1 100℃左右，使所有碳化物都溶入奥氏体，然后，水淬快冷至室温，即得单相奥氏体组织。这种处理方法称为固溶处理。对于含钛或铌的钢，在固溶处理后还应进行稳定化处理，以防晶界腐蚀的发生。
常用不锈钢的牌号、成分、热处理、力学性能及用途见表4－11。
表4－11 常用不锈钢的牌号、主要成分、热处理、力学性能及用途
4.4.2 耐热钢
在高温下具有一定的热稳定性和热强性的钢称为耐热钢。按照性能，耐热钢可分为抗氧化钢和热强钢。抗氧化钢在高温下具有较好的抗氧化及抗其他介质腐蚀的性能；热强钢在高温时具有较高的强度和良好的抗氧化、抗腐蚀性能。按照组织类型，耐热钢可分为珠光体耐热钢、铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢及马氏体耐热钢等。
1.珠光体耐热钢
珠光体耐热钢是低合金耐热钢，钢中含的合金元素总量不超过3％～5％，故耐热性不高，主要用于工作温度在600℃以下，承受载荷不大的耐热零件，如锅炉钢管、汽轮机转子、耐热紧固件、石油热裂装置等。常用钢号有15CrMo、12CrMoV、35CrMoV等。这类钢一般在正火、回火状态下使用，组织为细珠光体或索氏体+部分铁素体。
2.铁素体耐热钢
铁素体耐热钢的碳含量较低（w（C）≤0.20％）、铬含量高（w（Cr）≥11％），并含有一定量的硅、铝等，以提高钢的抗氧化能力，加入少量的氮，主要是提高钢的强度。故这类钢的抗氧化性能高（铬含量越高，抗氧化性越高），但高温强度仍较低，焊接性较差。因此，主要用于制造工作温度较高、受力不大的构件，如退火炉罩、吊挂、热交换器、喷嘴、渗碳箱等，常用钢有0Cr13A1、2Cr25N等，主要热处理是退火，其目的是消除钢在冷加工时产生的内应力。
3.马氏体耐热钢
马氏体耐热钢含有大量的铬，并含有钼、钨、钒等合金元素，以提高钢的再结晶温度和形成稳定的碳化物，加入硅以提高钢的抗氧化能力和强度。故这类钢的抗氧化性、热强性均高，硬度和耐磨性良好，淬透性也很好。因此这类钢广泛用于制造工作温度在650℃以下、承受较大载荷且要求耐磨的零件，如汽轮机叶片、汽车发动机的排气阀等。常用钢号有1Cr13Mo、4Cr9Si2、1Crl2WMoV等。马氏体耐热钢一般在调质状态下使用，组织为回火索氏体。
4.奥氏体耐热钢
奥氏体耐热钢与奥氏体不锈钢一样，含有大量的铬和镍，以保证钢的抗氧化性和高温强度，并使组织稳定；加入钛、钼、钨等元素是为了形成弥散分布的碳化物，以进一步提高钢的高温强度。故这类钢的耐热性优于珠光体耐热钢和马氏体耐热钢，并具有很好的冷塑性变形性能和焊接性能，塑性、韧度也较好，但切削加工性较差。因此，这类钢广泛用于汽轮机、燃气轮机、航空、舰艇、电炉等工业部门。如加热炉管、炉内传送带、炉内支架、汽轮机叶片、轴、内燃机重负荷排气阀等。
常用钢号有0Cr18Ni11Ti、4Cr14Ni14W2Mo等。这类钢与奥氏体不锈钢一样，需经固溶处理才能使用。
若零件的工作温度超过700℃，则应考虑选用镍基、铁基、钼基耐热合金及陶瓷合金等。
4.4.3 耐磨钢
耐磨钢是指在强大冲击和挤压条件下才能硬化的高锰钢，其典型钢种是ZGMn13型。它的主要成分为w（C）=0.9％～1.45％，w（Mn）=11％～14％。这种钢极易产生加工硬化，使切削加工困难。因此，大多数高锰钢零件都是铸造成形的。
高锰钢的铸态组织为奥氏体和粗大的碳化物（沿晶界析出），力学性能低，尤其是韧度和耐磨性低。只有使高锰钢获得单相奥氏体组织，才能使钢在使用时显示出良好的耐磨性和韧度。使高锰钢获得单相奥氏体组织的方法是“水韧处理”，即将钢加热到1 050℃～1 100℃保温，使碳化物全部溶入奥氏体，然后，在水中快冷以防止碳化物析出，使钢在室温下获得均匀单一的奥氏体组织。此时，钢的强度、硬度不高，塑性、韧度很好（Rm≥637～735MPa，硬度≤229 HBW，αK≥147J／cm2，A5≥20％～35％）。当高锰钢零件在工作中受到强烈冲击或强大挤压力作用时，表面因塑性变形会产生强烈的加工硬化，而使表面硬度显著提高到500HBW～550 HBW，因而获得高的耐磨性，心部仍保持原来的高韧度状态。当旧表面磨损后，新露出的表面又可在冲击和摩擦作用下形成新的耐磨层。因此，这种钢具有很高的耐磨性和抗冲击能力。
但是，高锰钢在一般机器零件的工作条件下并不耐磨。因此，高锰钢主要用于制造车辆履带、破碎机颚板、球磨机衬板、挖掘机铲斗、铁路道岔、防弹钢板等。
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