不锈钢带材的物理性能(本文更新,2019年12月30日)
与其他材料一样,不锈钢带材的物理性能主要包括以下三个方面:熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数、电磁性能如电阻率、电导率和渗透率,以及杨氏弹性模量和刚度系数等力学性能。这些性能通常被认为是不锈钢的固有特性,但也受到温度、加工程度和磁场强度的影响。一般来说,不锈钢的热导率和热阻低于纯铁,而线膨胀系数和磁导率的性能则因不锈钢本身的晶体结构而不同
主要牌号马氏体不锈钢的物理性能,铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢和双相不锈钢见表4-1至4-5。例如,密度、熔点、比热容、导热系数、线膨胀系数、电阻率等参数,渗透性和纵向弹性系数
物理性能与温度的关系
(1)不锈钢带的比热容
比热容随温度的变化而变化,但在温度变化过程中,一旦金属结构发生相变或析出,600℃下比热容将发生显著变化,各种不锈钢的导热系数基本在10~30W(m·℃)范围内,热导率随温度的升高而增大。在100℃时,不锈钢的导热系数顺序为1Cr17、00Cr12、2Cr25N、0cr18ni11ti、0Cr18Ni9、0cr17ni12mο2、2cr225ni20。在500℃时,导热系数的大小顺序为:1cr 13、1cr 17、2cr 25N、0cr 17ni12mο2、0cr 18Ni9Ti和2cr 25ni20。奥氏体不锈钢的导热系数略低于其它不锈钢。与普通碳钢相比,奥氏体不锈钢在100℃时的导热系数约为14
(3)线膨胀系数
(100-900℃范围内),各种不锈钢的主要牌号线膨胀系数基本上为10-6~130*10-6*,并且随着温度的升高而增加。沉淀硬化不锈钢的线膨胀系数由时效处理温度
(4)电阻率
在0~900℃确定,各主要牌号不锈钢的比电阻基本为70*10-6~130*10-6Ω·m,而且随着温度的升高,它有增加的趋势。当用作加热材料时,低电阻率
(5)磁导率
奥氏体不锈钢由于其磁导率很小而被称为非磁性材料。具有稳定奥氏体组织的钢,如0cr20ni10和0cr25ni20,即使经过80%以上的大变形处理,也不会产生磁性。此外,高碳、高氮、高锰奥氏体不锈钢,如1cr17mn6nisn、1Cr18Mn8Ni5N系列和高锰奥氏体不锈钢,在高压条件下进行大规模加工,会发生epsilon相变,因此保持非磁性。在居里点以上的高温下,即使是强磁性材料也会失去磁性。然而,一些奥氏体不锈钢,如1cr17ni7和0Cr18Ni9,具有亚稳奥氏体组织,因此在高压冷加工或低温冷加工时会发生马氏体相变。它们是磁性的,磁导率也会增加
6)弹性模量
铁素体不锈钢在室温下的纵向弹性模量为200knmm~2,奥氏体不锈钢的纵向弹性模量为200knmm~2,纵向弹性模量为193knmm~2,略低于碳素结构钢。随着温度的升高,纵向弹性模量减小,泊松比增大,横向弹性模量(刚度)显著降低。纵向弹性模量将影响加工硬化和组织聚集
(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
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,奥氏体型不锈钢带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
301不锈钢带是一种亚稳奥氏体不锈钢,在充分固溶的条件下,具有完全奥氏体组织。在不锈钢中,301是最易冷变形强化的钢种,通过冷变形加工可使钢的强度、硬度提高、并且保留足够的塑、韧性,加之此钢在大气条件下具有良好的耐锈性,但在还原性介质腐蚀性欠佳,在酸碱盐等化工介质耐蚀性较差,因此不推荐用于腐蚀苛刻的环境。
301主要以冷加工状态应用于承受较高负荷,有希望减轻装备重量喝不生锈的设备部件
此外,此钢再受外力撞击时易产生加加工硬化可吸收更多的撞击能量,对设备和人员将提供更可靠的安全保障。
301在变形时易出现加工硬化现象,被用于要求较高的强度场所