不銹鋼的發(fā)展是因?yàn)橛衅渥陨淼奶匦,而特性滿足了需要。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、南通不銹鋼的力學(xué)性能 (一)強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度) 南通不銹鋼的強(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(shí)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。
![南通不銹鋼的特性](/upimages/20177139258327.jpg)
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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)r相也增加。當(dāng)鋼中的鉻含量為5%時(shí),鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)到最高值;當(dāng)鎳含量為10%時(shí),鋼的強(qiáng)度達(dá)到最大值。
(二)南通不銹鋼的蠕變強(qiáng)度 由于外力的作用隨時(shí)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(shí)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(shí)蠕變就不成問題了。這個(gè)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(shí)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(shí)間下0Cr18Ni11Nb鋼的強(qiáng)度為小于49MPa至118MPa,散差很大。