不銹鋼的力學(xué)性能

特性

　　海南不銹鋼 海口不銹鋼的發(fā)展是因?yàn)橛衅渥陨淼奶匦裕匦詽M足了需要。不銹鋼的最重要的特性是耐蝕性能，但是又絕不是僅僅具有耐蝕性能，而且還具有特有的力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、低溫強(qiáng)度等）、物理性能（密度、比熱容、線膨脹系數(shù)、、導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率、磁導(dǎo)率、彈性系數(shù)等）、工藝性能（成形性能、焊接性能、切削性能等）以及金相（相組成、組織結(jié)構(gòu)等）等。這些性能構(gòu)成了不銹鋼的特性，下面僅就其中一些最基本的特性進(jìn)行簡要的介紹。

　　一、力學(xué)性能

　（一）強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）

　　海南不銹鋼 海口不銹鋼不銹鋼的強(qiáng)度是由各種因素不確定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學(xué)因素，主要是金屬元素。不同類型的不銹鋼由于其化學(xué)成分的差異，就有不同的強(qiáng)度特性。

　　（1）馬氏體型不銹鋼

　　馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實(shí)現(xiàn)硬化的特性，因此可通過選擇牌號及熱處理?xiàng)l件來得到較大范圍的不同的力學(xué)性能。

　　馬氏體型不銹鋼從大的方面來區(qū)分，屬于鐵-鉻-碳系不銹鋼。進(jìn)而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強(qiáng)度的變化趨勢和在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鎳的強(qiáng)度特性如下所述。

　　馬氏體鉻系不銹鋼在淬火-回火條件下，增加鉻的含量可使鐵素體含量增加，因而會降低硬度和抗拉強(qiáng)度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當(dāng)鉻含量增加時硬度有所提高，而延伸率略有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火后的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強(qiáng)度、硬度及二次硬化效果。在進(jìn)行低溫淬火后，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少于1%。

　　在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到最大硬度值。

　　馬氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分組合基礎(chǔ)上添加鉬、鎢、釩、和鈮等元素。由于組織結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下強(qiáng)度急劇下降。而在600℃以下，高溫強(qiáng)度在各類不銹鋼中最高，蠕變強(qiáng)度也最高。

　(2)鐵素體型不銹鋼

　　據(jù)研究結(jié)果，當(dāng)鉻含量小于25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強(qiáng)度下降；高于25%時由于合金的固溶強(qiáng)化作用，強(qiáng)度略有提高。鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進(jìn)α ’相、б相和x相的析出，并經(jīng)固溶強(qiáng)化后其強(qiáng)度提高。但同時也提高了缺口敏感性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不銹鋼強(qiáng)度的作用大于鉻的作用。

　　鐵素體型不銹鋼的化學(xué)成分的特征是含11%-30%Cr，其中添加鈮和鈦。其高溫強(qiáng)度在各類不銹鋼中是最低的，但對熱疲勞的抗力最強(qiáng)。

　（3）奧氏體型不銹鋼

　　奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量后，由于其固溶強(qiáng)化作用使強(qiáng)度得到提高。

　　奧氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特性是以鉻、鎳為基礎(chǔ)添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由于其組織為面心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下有高的強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度。還由于線膨脹系數(shù)大，因此比鐵素體型不銹鋼熱疲勞強(qiáng)度差。

　（4）雙相不銹鋼

　　對鉻含量約為25%的雙相不銹鋼的力學(xué)性能研究表明，在α+r雙相區(qū)內(nèi)鎳含量增加時r相也增加。當(dāng)鋼中的鉻含量為5%時，鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)到最高值；當(dāng)鎳含量為10%時，鋼的強(qiáng)度達(dá)到最大值。

　（二）蠕變強(qiáng)度

　　由于外力的作用隨時間的增加而發(fā)生變形的現(xiàn)象稱之為蠕變。在一定溫度下特別是在高溫下、載荷越大則發(fā)生蠕變的速度越快；在一定載荷下，溫度越高和時間越長則發(fā)生蠕變的可能性越大。與此相反，溫度越低蠕變速度越慢，在低至一定溫度時蠕變就不成問題了。這個最低溫度依鋼種而異，一般來說純鐵在330℃左右，而不銹鋼則因己采取各種措施進(jìn)行了強(qiáng)化，所以該溫度是550℃以上。

　　和其他鋼一樣，熔煉方式、脫氧方法、凝固方法、熱處理和加工等對不銹鋼的蠕變特性有很大的影響。據(jù)介紹，在美國進(jìn)行的對18-8不銹鋼進(jìn)行蠕變強(qiáng)度試驗(yàn)表明，取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時間的標(biāo)準(zhǔn)今偏差是平均值的約11%，而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試料的標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均值相差則達(dá)到兩倍之多。又據(jù)在德國進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，在10的5次冪h時間下0Cr18Ni11Nb鋼的強(qiáng)度為小于49MPa至118MPa，散差很大。

　（三）疲勞強(qiáng)度

　　高溫疲勞是指材料在高溫下由于周期反復(fù)變化著的應(yīng)力的作用而發(fā)生損傷至斷裂的過程。對其進(jìn)行的研究結(jié)果表明，在某一高溫下，10的8次冪次高溫疲勞強(qiáng)度是該溫度下高溫抗拉強(qiáng)度的1/2。

　　熱疲勞是指在進(jìn)行加熱（膨脹）和冷卻（收縮）的過程中，當(dāng)溫度發(fā)生變化和受到來自外部的約束力時，在材料的內(nèi)部相應(yīng)于其本身的膨脹和收縮變形產(chǎn)生應(yīng)力，并使材料發(fā)生損傷。當(dāng)快速地反復(fù)加熱和冷卻時其應(yīng)力就具沖擊性，所產(chǎn)生的應(yīng)力與通常情況相比更大，此時有的材料呈脆性破壞。這種現(xiàn)象被稱之為縶沖擊。熱疲勞和熱沖擊是有著相似之處的現(xiàn)象，但前者主要伴隨大的塑性應(yīng)變，而后者的破壞主要是脆性破壞。

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