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一、力學(xué)性能
(一)強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度)
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條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,蠕變強(qiáng)度也。
(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的,但對熱疲勞的抗力。
(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)到值;當(dāng)鎳含量為10%時,鋼的強(qiáng)度達(dá)到值。
溫州五岳不銹鋼管廠 關(guān)于304不銹鋼管 316L不銹鋼管等材質(zhì)的基本性能介紹(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。
溫州五岳不銹鋼管廠 關(guān)于304不銹鋼管 316L不銹鋼管等材質(zhì)的基本性能介紹(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。
不銹鋼的成分和熱處理條件對高溫疲勞強(qiáng)度有影響。特別是當(dāng)碳的含量增加時高溫疲勞強(qiáng)度明顯提高,固溶熱處理溫度也有顯著的影響。一般來說鐵素體型不銹鋼具有良好的熱疲勞性能。在奧氏體不銹鋼中,高硅的且在高溫下具有良好的延伸性的牌號有著良好的熱疲勞性能。
熱膨脹系數(shù)越小、在同一熱周期作用下應(yīng)變量越小、變形抗力越小和斷裂強(qiáng)度越高,壽命就越長。可以說馬氏體型不銹鋼1Cr17的疲勞壽命最長,而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不銹鋼的疲勞壽命最短。另外鑄件較鍛件更易發(fā)生由于熱疲勞引起的破壞。在室溫下,10的7次冪次疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的1/2。與高溫下的疲勞強(qiáng)度相比可知,從室溫到高溫的溫度范圍內(nèi)疲勞強(qiáng)度沒有太大的差異。
溫州五岳不銹鋼管廠 關(guān)于304不銹鋼管 316L不銹鋼管等材質(zhì)的基本性能介紹(四)沖擊韌性
材料在沖擊載荷作用下,載荷變形曲線所包括的面積稱為沖擊韌性。對于鑄造馬氏體時效不銹鋼,當(dāng)鎳含量為5%時其沖擊韌性較低。隨著鎳含量的增加,鋼的強(qiáng)度和韌性可得到改善,但鎳含量大于8%時,強(qiáng)度和韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鉬后,可提高鋼的強(qiáng)度且可保持韌性不變。
在鐵素體型不銹鋼中增加鉬的含量雖可提高強(qiáng)度,但缺口性也被提高而使韌性下降。
在奧氏體型不銹鋼中具有穩(wěn)定奧氏體組織和鉻鎳系奧氏體不銹鋼的韌性(室溫下韌性和低溫下韌性)非常優(yōu)良,因而適用于在室溫下和低溫下的各種環(huán)境中使用。對于有穩(wěn)定奧氏體組織和鉻錳系奧氏體不銹鋼。添加鎳可進(jìn)一步改善其韌性。
奧
氏
體
型1Cr17Mn6Ni5N節(jié)Ni鋼種,代替牌號1Cr17Ni7,冷加工后具有磁性。鐵道車輛用
1Cr18Mn8Ni5N節(jié)Ni鋼種,代替牌號1Cr18Ni9
1Cl18Mn10Ni5Mo3N對尿素有良好的耐蝕性,可制造尿素腐蝕的設(shè)備
1Cr17Ni7經(jīng)冷加工有高的強(qiáng)度。鐵道車輛。傳送帶螺栓螺母用
1Cr18Ni9經(jīng)冷加工有高的強(qiáng)度,但伸長率比1Cr17Ni7稍差。建筑用較飾部件
YlCr18Ni9提高切削性,耐燒蝕性。最適用于自動車床。螺栓螺母
YlCr18Ni9Se提高切削性,耐燒蝕性。最適用于自動車床。鉚釘、螺釘
0Cr18Ni9作為不銹鋼耐熱鋼使用最廣泛,食品用設(shè)備,一般化工設(shè)備。原子能工業(yè)用設(shè)備
00CrlgNi10比0Cr19Ni9碳含量更低的鋼。耐晶間腐蝕性優(yōu)越,為焊接后為進(jìn)行熱處理部件類
0Cr19Ni9N在牌號0CrlgNi9上加N。強(qiáng)度提高。塑性不降低。使材料的厚度減少。作為結(jié)構(gòu)用鋼強(qiáng)度部件
0Cr19Ni10NbN在牌號0Cr19Ni9上加Nb,具有與0Cr19Ni9相同的特笥和用途
00Cr18Ni10N在牌號00Cr19Ni10上添加N,具有以上牌號同樣特性,用途與0Cr19NigN相同,但耐晶間腐蝕性更好
1Cr18Ni12與0Cr19Ni9相比,加工硬化性低。旋壓加工,特殊拉拔,冷鐓用
0Cr23Ni13耐腐蝕性,耐熱性均比0Cr19Ni9好
0Cr25Ni20抗氧化性比0Cr23Ni13好,實(shí)際上多作為耐熱鋼使用
0Cr17Ni12Mo2在海水和其他各種介質(zhì)中,耐腐蝕性比0Cr19Ni9好,主要作耐點(diǎn)蝕材料
奧
氏
體
型1Cr18Ni2Mo2Ti用于抵抗硫酸,磷酸、甲酸,乙酸的設(shè)備,有良好的耐晶間腐蝕性
0Cr18Ni12Mo2Ti用于抵抗硫酸,磷酸、甲酸,乙酸的設(shè)備,有良好的耐晶間腐蝕性
00Cr17Ni14Mo2為0Cr17Ni12Mo2的越低碳鋼,比0Cr17Ni12Mo2耐晶間腐蝕性好
0Cr17Ni12Mo2N在牌號0Cr17Ni1Mo2中加入N,提高強(qiáng)度,不降低塑性,使材料的厚度減薄。作耐腐蝕性較好的強(qiáng)度較高的部件
00Cr17Ni13Mo2N在牌號00Cr17Ni14Mo2中加入N,具有以上牌號同樣性能,用途與0Cr17Ni12Mo2N相同,但耐晶間腐蝕性更好
0Cr18Ni12Mo2Cu2耐腐蝕性、耐點(diǎn)腐蝕性比0Cr17Ni12Mo2好,用于耐硫酸材料
00Cr18Ni14Mo2Cu2為0Cr18Ni12Mo2Cu的越低碳鋼,比0Cr18Ni12Mo2Cu2的耐晶間腐蝕性好
0Cr19Ni13Mo3耐點(diǎn)腐蝕性比0Cr17Ni2Mo2好,作染色設(shè)備材料等
00Cr19Ni13Mo3為0CrlgNi13Mo3的越低碳鋼,比0Cr19Ni13Mo3耐晶間腐蝕性好
1Cr18Ni12Mo3Ti用于抵抗硫酸,磷酸、甲酸,乙酸的設(shè)備,有良好的耐晶間腐蝕性
0Cr18Ni12Mo3Ti用于抵抗硫酸,磷酸、甲酸,乙酸的設(shè)備,有良好的耐晶間腐蝕性
0Cr18Ni16Mo5吸取含氯離子溶液的熱交換器,乙酸的設(shè)備,磷酸設(shè)備,漂白裝置等,在00Cr17Ni14Mo2和00Cr17Ni13Mo3為能適用的環(huán)境中使用
1Cr18Ni9Ti作焊芯、抗磁儀表、醫(yī)療器械、耐酸容器及設(shè)備襯里輸送管道等設(shè)備和零件
0Cr18Ni10Ti添加Ti提高耐晶間腐蝕性,不推薦作裝飾部件
0Cr18Ni11Nb含Nb提高耐晶間腐蝕性
奧氏體型0Cr18Ni9Cu3在牌號0Cr19Ni9中加入Cu,提高冷加工性的鋼種。冷鐓用
0Cr18Ni13Si4在牌號0Cr19Ni9中添加Ni,添加Si,提高耐應(yīng)力腐蝕斷裂性。用于含氯離子環(huán)境
奧氏體
鐵素體型0Cr26NiSM02具有雙相組織,抗氧化性,耐點(diǎn)腐蝕性好。具有高的強(qiáng)度,作耐海水腐蝕用等
1Cr18Ni11Si4AITi制作抗高溫濃硝酸介質(zhì)的零件和設(shè)備
00Cr18Ni5Mo3Si2具有鐵素體一奧氏體型雙相組織,耐應(yīng)力腐蝕破裂性好,耐點(diǎn)蝕性能與00Cr17Ni13Mo2相當(dāng),具有較高的強(qiáng)度適于含氯離子的環(huán)境,用于煉油、化肥、造紙、石油、化工等工業(yè)熱交換器和冷凝器等。
鐵素體型0Cr13Al從高溫下冷卻不產(chǎn)生顯著硬化,汽輪機(jī)材料,淬火用部件,復(fù)合鋼材
00Cr12比0Cr13含碳量低,焊接部位彎曲性能,加工性能,耐高溫氧化性能好。作汽車排氣處理裝置,鍋爐燃燒室、噴嘴
1Cr17耐蝕性良好的通用鋼種,建筑內(nèi)裝飾用,重油燃燒器部件,家用電器部件
YlCr17比1Cr17提高切削性能。自動車床用,螺栓,螺母等
1Cr17Mo為1Cr17的改良鋼種,比1Cr17抗鹽溶液性強(qiáng)。作為汽車外裝材烊使用
00Cr30Mo2高Cr—Mo系,C、N降至極低,耐蝕性很好,作為乙酸、乳酸等有機(jī)酸有關(guān)的設(shè)備,制造苛性堿設(shè)備。耐鹵離子應(yīng)力腐蝕破裂
00Cr27Mo要求性能,用途,耐蝕性和軟磁性與00Cr30Mo0類似
馬氏體型1Cr12作為汽輪機(jī)葉片及高應(yīng)力部件之良好的不銹耐熱鋼
1Cr13具有良好的耐蝕性,機(jī)械加工性,一般用途,刃具類
0Cr13作較高韌性及受沖擊負(fù)荷的零件、如汽輪機(jī)葉片、結(jié)構(gòu)架、不銹設(shè)備、襯里、螺栓、螺帽等
馬
氏
體
型YlCr13不銹鋼中切削性能的鋼種,自動車床用
1Cr13Mo為比1Cr13耐蝕性高的高強(qiáng)度鋼鋼種,汽輪機(jī)葉片,高溫部件
2Cr13淬火狀態(tài)下硬度高,耐蝕性良好。作汽輪機(jī)葉片
3Cr13比2Cr13淬火后的硬度高,作刃具、噴嘴、閥座、閥門等
Y3Cr13改善3Cr13切削性能的鋼種
3Cr13Mo作較高硬度及高耐磨性的熱油泵軸,閥片、閥門軸承,醫(yī)療器械彈簧等零件
4Cr13作較高硬度及高耐磨性的熱油泵軸、閥片、閥門軸承,醫(yī)療器械、彈簧等零件
1Cr1TNi2具有較高強(qiáng)度的耐硝酸及有機(jī)酸腐蝕的零件、容器和設(shè)備
7Cr17硬化狀態(tài)下,堅硬,但比8Cr17、11Cr17韌性高。作刃具、量具、軸承
8Cr17硬化狀態(tài)下,比7Cr17硬,而比11Cr17地韌性高。作刃具、閥門
9Cr18不銹切片機(jī)械刃具及剪切刀具、手術(shù)刀片、高耐磨設(shè)備零件等
11Cr17在所有不銹鋼,耐熱鋼中,硬度,作噴嘴、軸承
Y11Cr17比11Cr17提高了切削性的鋼種。自動車床用
9Cr18Mo軸承套圈及滾動體用的高碳鉻不銹鋼
9Cr18MoV不銹切片機(jī)械刃具及剪切工具、手術(shù)刀片、高耐磨設(shè)備零件等
沉淀硬化型0Cr17Ni4Cu4Nb添加鋼的沉淀硬化型鋼種。軸類、汽輪機(jī)部件
0Cr17NiTAl添加鋁的沉淀硬化型鋼種,作彈簧、熱圈、計器部件
0Crl5NiTM02AI用于有一定耐蝕要求的高強(qiáng)度容器、零件及結(jié)構(gòu)件