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关于不锈钢的性能

发布日期:2013-10-21 来自:全球塑胶网

  不锈钢和碳钢的物理性能,碳钢的密度略高于铁素体型和马氏体型不锈钢,而略低于奥氏体型不锈钢;电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体不锈钢排序递增;线胀系数大小的排序也类似,奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小;碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性,奥氏体型不锈钢无磁性,但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性,可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。
奥氏体型不锈钢与碳钢相比,具有下列特点。

①电阻率高,约为碳钢的5 倍。
②线胀系数大,比碳钢大40% 左右,随着温度的升高,线胀系数的数值也相应地增加。
③热导率低,约为碳钢的1/3 。
由于奥氏体型不锈钢具有这些特殊的物理性能,在焊接过程会引起较大的焊接变形o 特别在异种金属(指与碳钢、低合金钢)焊接时,由于这两种材料的热导率和线胀系数有很大差异,会产生很大的焊接残余应力,也成为焊接接头产生裂纹的主要原因之一。

  不锈钢冷轧钢板和耐热钢板在热处理状态的力学性能。不锈钢热轧钢板除个别牌号的伸长率和抗拉强度与不锈钢冷轧钢板略有差别外,其余均相同。从表中可以看出,不论不锈钢板还是耐热钢板,奥氏体型的铜板的综合性能最好,既有足够的强度,又有极好的塑性,同时硬度也不高,这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同大多数金属材料相似,其抗拉强度、屈服强度和硬度,随着温度的降低而提高;塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在泪度15~800C 范围内变化较快,温度进一步降低时则变化缓慢而屈服强度的增长是较为均匀的。更重要的是,随着温度的降低,其冲击韧性减少缓慢,并不存在脆性转变温度。所以18-8 型不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性,如在温度196 ℃时,冲击吸收功可达3921 ;甚至在温度为一270 ℃的液氮介质中仍保持有足够的冲击值;更难能可贵的是在温度为273的液氢介质中具有阻止应力集中部位发生脆性断裂的能力。因此,这类钢被广泛应用于制造深冷设备。但是,为了防止18-8 型不锈钢焊缝产生热裂纹,在焊接材料中要添加一些铁素体形成元素,而少量铁素体的形成会降低其低温冲击韧度。因此,焊接18-8 型不锈钢低温材料时,要引起足够的重视。18-8 型不锈钢不仅在低温时具有良好的力学性能,而且在高温时又有较高的热强性。它在900 ℃ 的氧化性介质和在700℃ 的还原性介质中,都能保持其化学稳定性,所以这种钢也是常用的耐热材料。耐热性能是指高温下,既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能(即热稳定性) .同时在高温时又有足够的强度(即热强性)。不锈钢除了耐蚀性外,还具有优良的耐高、低温性能,许多不锈钢可兼作耐热钢或低温钢使用。作为耐热钢使用的不锈钢,多为含碳量较高的铁素体、马氏体和奥氏体不锈钢,它们具有下列特点G证抗氧化要求需较高含锚量以形成致密氧化膜。能在800℃ 、lOOO℃、llOO℃仍保持热稳定性的锚的质量分数分别为10%~12% 、22% 和30% 。含Cr 量越高抗氧化能力越强。在钢中加入Al 和Si 等合金元素有助于增强Cr 的影响。使钢材表面形成结构致密并与钢材表面牢固结合的氧化膜,如Cr2 03 、Al203 、SiOz 等合金氧化膜。这种合金氧化膜具有良好的保护作用,从而可延长钢材的使用寿命或提高使用温度。在不锈钢中,若氧化膜主要以(FeCr)z 03 的形式出现时,其抗氧化温度剧变的能力最为优越。
②保证热强要求的措施
a. 增Ni 以得到稳定的奥氏体组织,利用Mo 、W 固梅强化,提高原子间结合力。但加Mo 对抗氧化性不利。
b. 形成碳化物CMC 、MZ3 C6 )为主的第二相,为此应适当提高含碳量。
C. 加入微量棚或稀土等以控制晶粒度并强化晶界,如耐热奥氏体不锈钢OCr15Ni25Ti2MoA1VB 。
③高温脆化问题。耐热不锈钢在热加工或高温长期工作时会产生各种脆化现象,如OCr13 钢在550 0C 左右的回火脆性,高锚铁素体钢的晶粒长大脆化,奥氏体钢沿晶界析出碳化物造成的脆化以及铁素体钢的475 0C 脆性、850 0C 附近的σ 相析出脆化,甚至高CrNi 奥氏体钢(如25-20 )也有σ 相析出脆化问题。耐热钢在高温使用过程中要考虑到长期高温工作时可能产生脆化现象和高温疲劳失效。疲劳失效一般由表层或者表面下某些缺陷形成裂纹,裂纹在交变载荷作用下,逐渐扩大,直至断裂。表1-5 列出了几种耐热钢适用温度范围及主要用途。


资料来源:无锡市瀚超特殊钢有限公司
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