不鏽鋼槽鋼的力學性能

不鏽鋼槽鋼的力學性能
一、強度（抗拉強度、屈服強度）  

      不鏽鋼的強度由各種因素來確定，但*重要的和*基本的因素是其中添加的不同化學元素，主要是金屬元素。不同類型的不鏽鋼由於其化學成分的差異，就有不同的強度特性。

（1）馬氏體型不鏽鋼  

      馬氏體型不鏽鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現硬化的特性，不鏽鋼槽鋼的力學性能,因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大範圍的不同的力學性能。

      馬氏體型不鏽鋼從大的方麵來區分，屬於鐵-鉻-碳係不鏽鋼.進而可分為馬氏體鉻係不鏽鋼和馬氏體鉻鎳係不鏽鋼。在馬氏體鉻係不鏽鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強度的變化趨勢和在馬氏體鉻鎳係不鏽鋼中添加鎳的強度特性如下所述。

      馬氏體鉻係不鏽鋼在淬火—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度。低碳馬氏體鉻不鏽鋼在退火條件下，當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後的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強度、硬度及二次硬化效果。在進行低溫淬火後，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少於1%。

      在馬氏體鉻鎳係不鏽鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到*大硬度值。

      馬氏體型不鏽鋼的化學成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分組合基礎上添加鉬、鎢、釩和铌等元素。由於組織結構為體心立方結構，因而在高溫下強度急劇下降。而在600℃以下，高溫強度在各類不鏽鋼中*高，蠕變強度也*高。

 （2）鐵素體型不鏽鋼  

      據研究結果，當鉻含量小於25%時鐵素體組織會抑製馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降；高於25%時由於合金的固溶強化作用，強度略有提高。鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進α’相、σ相和χ相的析出，並經固溶強化後其強度提高。但同時也提高了缺口敏感性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不鏽鋼強度的作用大於鉻的作用。  
鐵素體型不鏽鋼的化學成分特征是含11%-30%Cr，其中添加铌和鈦。其高溫強度在各類不鏽鋼中是*低的，但對熱疲勞的抗力*強。 

3）奧氏體型不鏽鋼  

      奧氏體型不鏽鋼中增加碳的含量後，由於其固溶強化作用使強度得到提高。  
奧氏體型不鏽鋼的化學成分特性是以鉻、鎳為基礎添加鉬、鎢、铌和鈦等元素。由於其組織為麵心立方結構，因而在高溫下有高的強度和蠕變強度。還由於線膨脹係數大，因而比鐵素體型不鏽鋼熱疲勞強度差。

  
（4）雙相不鏽鋼 

       對鉻含量約為25%的雙相不鏽鋼的力學性能研究表明，在α+γ雙相區內鎳含量增加時γ相也增加。當鋼中的鉻含量為5%時，鋼的屈服強度達到*高值；當鎳含量為10%時，鋼的強度達到*大值。

 二、蠕變強度  

      由於外力的作用隨時間的增加力發生變形的現象稱之為蠕變。不鏽鋼槽鋼的力學性能,在一定溫度下特彆是在高溫下、載荷越大則發生蠕變的速度越快；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。不鏽鋼槽鋼的力學性能,這個*低溫度依鋼種而異，一般來說，純鐵在330℃左右，而不鏽鋼則因已采取各種措施進行了強化，所以該溫度是550℃以上。

       和其他鋼一樣，熔煉方式、脫氧方式、凝固方法、熱處理和加工等對不鏽鋼的蠕變特性有很大的影響，據介紹，在美國進行的對18—8不鏽鋼進行的蠕變強度試驗表明，取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時間的標準偏差是平均值的約11%，而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試料的標準偏差與平均值相差則達到兩倍之多。又據在德國進行的試驗結果表明，在105h時間下0Cr18Ni11Nb鋼的強度為小於49MPa至118MPa，散差很大。

三、疲勞強度  

    高溫疲勞是指材料在高溫下由於周期反複變化著的應力的作用而發生損傷至斷裂的過程。對其進行的研究結果表明，在某一高溫下，108•次高溫疲勞強度是該溫度下高溫抗拉強度的1/2。

       熱疲勞是指在進行加熱（膨脹）和冷卻（收縮）的過程中，當溫度發生變化和受到來自外部的約束力時，在材料的內部相應於其本身的膨脹和收縮變形產生應力，並使材料發生損傷。不鏽鋼槽鋼的力學性能,當快速地反複加熱和冷卻時其應力就具衝擊性，所產生的應力與通常情況相比更大，此時有的材料呈脆性破壞。這種現象被稱之為熱衝擊。不鏽鋼槽鋼的力學性能,熱疲勞和熱衝擊是有著相似之處的現象，但前者主要伴隨大的塑性應變，而後者的破壞主要是脆性破壞。

      不鏽鋼的成分和熱處理條件對高溫疲勞強度有影響。特彆是當碳的含量增加時高溫疲勞強度明顯提高，固溶熱處理溫度也有顯著的影響。一般來說鐵素體型不鏽鋼具有良好的熱疲勞性能。在奧氏體不鏽鋼中，高矽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。

       熱膨脹係數越小、在同一熱周期作用下應變量越小、變形抗力越小和斷裂強度越高，壽命就越長。可以說馬氏體型不鏽鋼1Cr17的疲勞壽命*長，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不鏽鋼的疲勞壽命*短。不鏽鋼槽鋼的力學性能,另外鑄件較鍛件更易發生由於熱疲勞引起的破壞。   在室溫下，107次疲勞強度是抗拉強度的1/2。與高溫下的疲勞強度相比可知，從室溫到高溫的溫度範圍內疲勞強度冇有太大的差異。

四、衝擊韌性

      材料在衝擊載荷作用下，載荷變形曲線所包括的麵積稱為衝擊韌性。對於鑄造馬氏體時效不鏽鋼，當鎳含量為5%時其衝擊韌性較低。隨著鎳含量的增加，鋼的強度和韌性可得到改善，但當鎳含量大於8%時，強度和韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鑷係不鏽鋼中添加鉬後，可提高鋼的強度且可保持韌性不變。  
在鐵素體型不鏽鋼中增加鉬的含量雖可提高強度，但缺口敏感性也被提高而使韌性下降。

 不鏽鋼槽鋼的力學性能,在奧氏體型不鏽鋼中具有穩定奧氏體組織的鉻鎳係奧氏體不鏽鋼的韌性（室溫下韌性和低溫下韌性）非常優良，因而適用於在室溫下和低溫下的各種環境中使用。對於有穩定奧氏體組織的鉻錳係奧氏體不鏽鋼，添加鎳可進一步改善其韌性。雙相不鏽鋼的衝擊韌性隨鎳含量的增加而提高。一般來說，在a+r兩相區內其衝擊韌性穩定在160-200J的範圍內。