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不銹鋼的物理性能

　　一、一般物理性能

　　和其他材料一樣，物理性能主要包括以下3個(gè)方面：熔點(diǎn)、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)等熱力學(xué)性能，電阻率、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等電磁學(xué)性能，以及楊氏彈性模量、剛性系數(shù)等力學(xué)性能。這些性能一般都被認(rèn)為是不銹鋼材料的固有特性，但是也會(huì)受到諸如溫度、加工程度和磁場強(qiáng)度等的影響。通常情況下不銹鋼與純鐵相比導(dǎo)熱系數(shù)低、電阻大，而線膨脹系數(shù)和導(dǎo)磁率等性能則依不銹鋼本身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)而異。

　　表4—1~表4—5中列出馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼和雙相不銹鋼主要牌號(hào)的物理性能。如密度、熔點(diǎn)、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)、電阻率、磁導(dǎo)率和縱向彈性系數(shù)等參數(shù)。

　　二、物理性能與溫度的相關(guān)性

　?。?）比熱容

　　隨著溫度的變化比熱容會(huì)發(fā)生變化，但在溫度變化的過程中金屬組織中一旦發(fā)生相變或沉淀，那么比熱容將發(fā)生顯著的變化。

　　（2）導(dǎo)熱系數(shù)

　　在600℃以下，各種不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)基本在10~30W/（m·℃）范圍內(nèi)，隨著溫度的提高導(dǎo)熱系數(shù)有增加趨勢。在100℃時(shí)，不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)由大至小的順序?yàn)?Cr17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr 25Ni20。500℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)由大至小的順序?yàn)? Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni20。奧氏體型不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)較其他不銹鋼略低，與普通碳素鋼相比，100℃時(shí)奧氏體型不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為其1/4。

　?。?）線膨脹系數(shù)

　　在100-900℃ 范圍內(nèi)，各類不銹鋼主要牌號(hào)的線膨脹系數(shù)基本在10ˉ6~130*10ˉ6℃ˉ1，且隨著溫度的升高呈增加的趨勢。對于沉淀硬化型不銹鋼，線膨脹系數(shù)的大小時(shí)效處理溫度來決定。

　?。?）電阻率

　　在0~900℃，各類不銹鋼主要牌號(hào)的比電阻的大小基本在70*10ˉ6~130*10ˉ6Ω·m，且隨著溫度的增加有增加的趨勢。當(dāng)作為發(fā)熱材料時(shí)，應(yīng)選用電阻率低的材料。

　?。?）磁導(dǎo)率

　　奧氏體型不銹鋼的磁導(dǎo)率極小，因此也被稱為非磁性材料。具有穩(wěn)定奧氏體型組織的鋼，如0 Cr 20 Ni 10、0 Cr 25 Ni 20等，即使對其進(jìn)行大于80％的大變形量加工也不會(huì)帶磁性。另外高

　　不銹鋼的物理性能（二）

　　碳、高氮、高錳奧氏體型不銹鋼，如1Cr17Mn6NiSN、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高錳奧氏體型不銹鋼等，在大壓下量加工條件下會(huì)發(fā)生ε相相變，因此保持非磁性。在居里點(diǎn)以上的高溫下，即使是強(qiáng)磁材料也會(huì)喪失磁性。但有些奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9，因?yàn)槠浣M織為亞穩(wěn)定奧氏體組織，因而在進(jìn)行大壓下量冷加工或進(jìn)行低溫加工時(shí)會(huì)發(fā)生馬氏體相變，本身將具有磁性且磁導(dǎo)率也會(huì)提高。

　　（6）彈性模量

　　室溫下鐵素體型不銹鋼的縱向彈性模量為200kN/mm2，奧氏體型不銹鋼的縱向彈性模量為193 kN/mm2，略低于碳素結(jié)構(gòu)鋼。隨著溫度的升高縱向彈性模量減小，泊松比增加，橫向彈性模量（剛性）則顯著下降?？v向彈性模量將對加工硬化和組織集合產(chǎn)生影響。

　　（7）密度

　　含鉻量高的鐵素體型不銹鋼密度小，含鎳量高和含錳量高的奧氏體型不銹鋼的密度大，在高溫下由于品格間距的加大密度變小。

　　三、低溫下的物理性能

　?。?）導(dǎo)熱系數(shù)

　　各類不銹鋼在極低溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)的大小略有差異，但總的來說是室溫下導(dǎo)熱系數(shù)的1/50左右。在低溫下隨著磁通（磁通密度）的增加導(dǎo)熱系數(shù)增加。

　?。?）比熱容

　　在極低溫度下，各種不銹鋼的比熱容有一些差異。比熱容受溫度的影響很大，在4k時(shí)的比熱容可減小至室溫下比熱容的1/100以下。

　?。?）熱膨脹性

　　對于奧氏體型不銹鋼，在80k以下收縮率（相對于273K）的大小略有差異。鎳的含量對收縮率有一定的影響。

　?。?）電阻率

　　在極低溫度下各牌號(hào)間電阻率大小的差異加大。合金元素對電阻率的大小有較大的影響。

　?。?）磁性

　　在低溫下，奧氏體型不銹鋼隨材質(zhì)的不同其質(zhì)量磁化率對負(fù)荷磁場的影響有差異。不同的合金元素含量也有差異。

　　不同牌號(hào)的磁導(dǎo)率沒有什么差異。

　?。?）彈性模量

　　在低溫下，有磁性轉(zhuǎn)變的奧氏體型不銹鋼其泊松比相應(yīng)地產(chǎn)生極值。

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