S30403 S30409 不锈钢不锈钢的物理性能 一、一般物理性能 和其他材料一样,物理性能主要包括以下3个方面:熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数等热力学性能,电阻率、电导率和磁导率等电磁学性能,以及杨氏弹性模量、刚性系数等力学性能。这些性能一般都被认为是不锈钢材料的固有特性,但是也会受到诸如温度、加工程度和磁场强度等的影响。通常情况下不锈钢与纯铁相比导热系数低、电阻大,而线膨胀系数和导磁率等性能则依不锈钢本身的结晶结构而异。 表4—1~表4—5中列出马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢和双相不锈钢主要牌号的物理性能。如密度、熔点、比热容、导热系数、线膨胀系数、电阻率、磁导率和纵向弹性系数等参数。 二、物理性能与温度的相关性 (1)比热容 随着温度的变化比热容会发生变化,但在温度变化的过程中金属组织中一旦发生相变或沉淀,那么比热容将发生显著的变化。 (2)导热系数 在600℃以下,各种不锈钢的导热系数基本在10~30W/(m·℃)范围内,随着温度的提高导热系数有增加趋势。在100℃时,不锈钢导热系数由大至小的顺序为1Cr17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr 25Ni20。500℃时导热系数由大至小的顺序为1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni20。奥氏体型不锈钢的导热系数较其他不锈钢略低,与普通碳素钢相比,100℃时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4。 (3)线膨胀系数 在100-900℃ 范围内,各类不锈钢主要牌号的线膨胀系数基本在10ˉ6~130*10ˉ6℃ˉ1,且随着温度的升高呈增加的趋势。对于沉淀硬化型不锈钢,线膨胀系数的大小时效处理温度来决定。 (4)电阻率 在0~900℃,各类不锈钢主要牌号的比电阻的大小基本在70*10ˉ6~130*10ˉ6Ω·m,且随着温度的增加有增加的趋势。当作为发热材料时,应选用电阻率低的材料。 (5)磁导率 奥氏体型不锈钢的磁导率极小,因此也被称为非磁性材料。具有稳定奥氏体型组织的钢,如0 Cr 20 Ni 10、0 Cr 25 Ni 20等,即使对其进行大于80%的大变形量加工也不会带磁性。另外高 不锈钢的物理性能(二) 碳、高氮、高锰奥氏体型不锈钢,如1Cr17Mn6NiSN、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高锰奥氏体型不锈钢等,在大压下量加工条件下会发生ε相相变,因此保持非磁性。在居里点以上的高温下,即使是强磁材料也会丧失磁性。但有些奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9,因为其组织为亚稳定奥氏体组织,因而在进行大压下量冷加工或进行低温加工时会发生马氏体相变,本身将具有磁性且磁导率也会提高。 (6)弹性模量 室温下铁素体型不锈钢的纵向弹性模量为200kN/mm2,奥氏体型不锈钢的纵向弹性模量为193 kN/mm2,略低于碳素结构钢。随着温度的升高纵向弹性模量减小,泊松比增加,横向弹性模量(刚性)则显著下降。纵向弹性模量将对加工硬化和组织集合产生影响。 (7)密度 含铬量高的铁素体型不锈钢密度小,含镍量高和含锰量高的奥氏体型不锈钢的密度大,在高温下由于品格间距的加大密度变小。 三、低温下的物理性能 (1)导热系数 各类不锈钢在极低温度下的导热系数的大小略有差异,但总的来说是室温下导热系数的1/50左右。在低温下随着磁通(磁通密度)的增加导热系数增加。 (2)比热容 在极低温度下,各种不锈钢的比热容有一些差异。比热容受温度的影响很大,在4k时的比热容可减小至室温下比热容的1/100以下。 (3)热膨胀性 对于奥氏体型不锈钢,在80k以下收缩率(相对于273K)的大小略有差异。镍的含量对收缩率有一定的影响。 (4)电阻率 在极低温度下各牌号间电阻率大小的差异加大。合金元素对电阻率的大小有较大的影响。 (5)磁性 在低温下,奥氏体型不锈钢随材质的不同其质量磁化率对负荷磁场的影响有差异。不同的合金元素含量也有差异。 不同牌号的磁导率没有什么差异。 (6)弹性模量 在低温下,有磁性转变的奥氏体型不锈钢其泊松比相应地产生极值。