不锈钢的力学性能(一)
不锈钢的力学性能（一）
一、强度（抗拉强度、屈服强度）
不锈钢的强度由各种因素来确定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化学元素，主要是金属元素。不同类型的不锈钢由于其化学成分的差异，就有不同的强度特性。
（1）马氏体型不锈钢
马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性，因此可通过选择牌号及热处理条件
来得到较大范围的不同的力学性能。
马氏体型不锈钢从大的方面来区分，属于铁—铬—碳系不锈钢.进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬镍系不锈钢中
添加镍的强度特性如下所述。
马氏体铬系不锈钢在淬火—回火条件下，增加铬的含量可使铁素体含量增加，因而会降低硬度和抗拉强度。低碳马氏体铬不锈钢在退火条件下，当铬含量增加时硬度有所提高，而延伸率略有下降。在铬含量一定的条件下，碳含量的增加使钢在淬火后的硬度也随之增加，而塑性降低。添加钼的主要目的是提高钢的强度、硬度及二次硬化效果。在进行低温淬火后，钼的添加效果十分明显。含量通常少于1%。
在马氏体铬镍系不锈钢中，含一定量的镍可降低钢中的δ铁素体含量，使钢得到最大硬度值。
马氏体型不锈钢的化学成分特征是，在0.1%----1.0%C，12%---27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒和铌等元素。由于组织结构为体心立方结构，因而在高温下强度急剧下降。而在600℃以下，高温强度
在各类不锈钢中最高，蠕变强度也最高。
（2）铁素体型不锈钢
据研究结果，当铬含量小于25%时铁素体组织会抑制马氏体组织的形成，因而随铬含量的增加其强度下降；高于25%时由于合金的固溶强化作用，强度略有提高。钼含量的增加可使其更易获得铁素体组织，可促进α’相、σ相和χ相的析出，并经固溶强化后其强度提高。但同时也提高了缺口敏感性，从而使韧性降
低。钼提高铁素体型不锈钢强度的作用大于铬的作用。
铁素体型不锈钢的化学成分特征是含11%—30%Cr，其中添加铌和钛。其高温强度在各类不锈钢中是最低的，
但对热疲劳的抗力最强。
（3）奥氏体型不锈钢
奥氏体型不锈钢中增加碳的含量后，由于其固溶强化作用使强度得到提高。
奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为基础添加钼、钨、铌和钛等元素。由于其组织为面心立方结构，因而在高温下有高的强度和蠕变强度。还由于线膨胀系数大，因而比铁素体型不锈钢热疲劳强度差。
（4）双相不锈钢
对铬含量约为25%的双相不锈钢的力学性能研究表明，在α+γ双相区内镍含量增加时γ相也增加。
当钢中的铬含量为5%时，钢的屈服强度达到最高值；当镍含量为10%时，钢的强度达到最大值。
不锈钢的力学性能（二）
二、蠕变强度
由于外力的作用随时间的增加力发生变形的现象称之为蠕变。在一定温度下特别是在高温下、载荷越大则发生蠕变的速度越快；在一定载荷下，温度越高和时间越长则发生蠕变的可能性越大。与此相反，温度越低蠕变速度越慢，在低至一定温度时蠕变就不成问题了。这个最低温度依钢种而异，一般来说，纯铁在33 0℃左右，而不锈钢则因已采取各种措施进行了强化，所以该温度是550℃以上。
和其他钢一样，熔炼方式、脱氧方式、凝固方法、热处理和加工等对不锈钢的蠕变特性有很大的影响，据介绍，在美国进行的对18—8不锈钢进行的蠕变强度试验表明，取自同一钢锭同一部位的试料的蠕变断裂时间的标准偏差是平均值的约11%，而取自不同钢锭的上、中、下不同部位的试料的标准偏差与平均值相差则达到两倍之多。又据在德国进行的试验结果表明，在105h时间下0Cr18Ni11Nb钢的强度为小于49MPa
至118MPa，散差很大。
三、疲劳强度
高温疲劳是指材料在高温下由于周期反复变化着的应力的作用而发生损伤至断裂的过程。对其进行的研究结果表明，在某一高温下，108·次高温疲劳强度是该温度下高温抗拉强度的1/2。
热疲劳是指在进行加热（膨胀）和冷却（收缩）的过程中，当温度发生变化和受到来自外部的约束力时，在材料的内部相应于其本身的膨胀和收缩变形产生应力，并使材料发生损伤。当快速地反复加热和冷却时其应力就具冲击性，所产生的应力与通常情况相比更大，此时有的材料呈脆性破坏。这种现象被称之为热冲击。热疲劳和热冲击是有着相似之处的现象，但前者主要伴随大的塑性应变，而后者的破坏主要是脆性
破坏。
不锈钢的成分和热处理条件对高温疲劳强度有影响。特别是当碳的含量增加时高温疲劳强度明显提高，固溶热处理温度也有显著的影响。一般来说铁素体型不锈钢具有良好的热疲劳性能。在奥氏体不锈钢中，高硅的且在高温下具有良好的延伸性的牌号有着良好的热疲劳性能。
热膨胀系数越小、在同一热周期作用下应变量越小、变形抗力越小和断裂强度越高，寿命就越长。可以说马氏体型不锈钢1Cr17的疲劳寿命最长，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奥氏体型不锈钢的疲劳
寿命最短。
另外铸件较锻件更易发生由于热疲劳引起的破坏。
在室温下，107次疲劳强度是抗拉强度的1/2。与高温下的疲劳强度相比可知，从室温到高温的温度范围内
疲劳强度没有太大的差异。
四、冲击韧性
材料在冲击载荷作用下，载荷变形曲线所包括的面积称为冲击韧性。对于铸造马氏体时效不锈钢，当镍含量为5%时其冲击韧性较低。随着镍含量的增加，钢的强度和韧性可得到改善，但当镍含量大于8%时，强度和韧性值又一次下降。在马氏体铬镊系不锈钢中添加钼后，可提高钢的强度且可保持韧性不变。
在铁素体型不锈钢中增加钼的含量虽可提高强度，但缺口敏感性也被提高而使韧性下降。
在奥氏体型不锈钢中具有稳定奥氏体组织的铬镍系奥氏体不锈钢的韧性（室温下韧性和低温下韧性）非常优良，因而适用于在室温下和低温下的各种环境中使用。对于有稳定奥氏体组织的铬锰系奥氏体不锈钢，
添加镍可进一步改善其韧性。
双相不锈钢的冲击韧性随镍含量的增加而提高。一般来说，在a+r两相区内其冲击韧性稳定在160—200J
的范围内。
不锈钢的工艺性能（一）
一、成形性能
不锈钢的成形性能因钢种的不同，即结晶结构的不同而有很大的差异。如铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢的成形性能由于前者的晶体结构是体心立方，而后者的晶体结构是面心立方而有显著的差异。
铁素体不锈钢的凸缘成形性能与n值（加工硬化指数）有关，深冲加工性能与r值（塑性应变化）有关。其中r值由不同的生产工艺下的不同的组织集合来决定。采取一些措施来显著减少固溶碳和固溶氮，可大
大改善r值并使深冲性能得到大幅度的提高。
奥氏体型不锈钢一般来说n值较大，在进行加工的过程中由于塑性诱发相变而生成马氏体，因而有较大的n值和延伸率，可进行深冲加工和凸缘成形。有一部分奥氏体型不锈钢在深冲加工后，经一段时间会产生与冲压方向相一致的纵向裂纹，即所谓的“时效裂纹”。为此采用高镍，低氮和低碳的奥氏体型不锈钢可
避免该缺陷的发生。
奥氏体型不锈钢中所含的镍可明显降低钢的冷加工硬化倾向，其原因是可使奥氏体的稳定性增加，减少或消除了冷加工过程中的马氏体转变，降低了冷加工硬化速率，强度降低和塑性提高。
在双相不锈钢中增加镍的含量可降低马氏体转变温度，从而改善了冷加工变形性能。
在评价不锈钢钢板的成形加工性时，一般以综合成形性能来标志。该综合成形性能是由标志断裂极限的抗断裂性（深冲性能、凸缘成形性能、边部延伸性能、弯曲性能），标志成形模具和材料的配合性的抗起皱
性，标志卸载后固定形状的形状固定性等组成。
对不锈钢钢板的工艺性能进行评价主要有以下试验方法：
（1）拉伸试验；
（2）弯曲试验；
（3）冲压成形试验；
（4）扩口试验；
（5）冲击试验。
对不锈钢钢管的工艺性能进行评价主要有以下几项：
（1）拉伸试验
（2）扩管试验
（3）压扁试验
（4）压溃试验
（5）弯曲试验
二、焊接性能
在不锈钢的应用中对不锈钢结构进行焊接和切割是不可避免的。由于不锈钢本身所具有的特性，与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有着其特殊性，更易在其焊接接头及热影响区（ＨＡＺ）产生各种缺陷。焊接时要特别注意不锈钢的物理性质。例如奥氏体型不锈钢的热膨胀系数是低碳钢和高铬系不锈钢的１.５倍；导热系数约是低碳钢的1/3，而高铬系不锈钢的导热系数约是低碳钢的1/2；比电阻是低碳钢的４倍以上，而高铬系不锈钢是低碳钢的３倍。这些条件加上金属的密度、表面张力、磁性等条件都对焊接条件产生影响。
马氏体型不锈钢一般以１３％Ｃr钢为代表。它进行焊接时，由于热影响区中被加热到相变点以上
不锈钢的工艺性能（二）
的区域发生γ—α（M）相变，因此存在低温脆性、低温韧性恶化、伴随硬化产生的延展性下降等问题。因而对于一般马氏体型不锈钢焊接时需进行预热，但碳、氮含量低的和使用丁系焊接材料时可不需预热。焊接热影响区的组织通常又硬又脆。对于这个问题，可通过进行焊后热处理使其韧性和延展性得到恢复。
另外碳、氮含量最低的牌号，在焊接状态下也有一定的韧性。
铁素体型不锈钢以18%Cr钢为代表。在含碳量低的情况下有良好的焊接性能，焊接裂纹内敏感性也较低。但由于被加热至900℃以上的焊接热影响区晶粒显著变粗，使得在室温下缺少延伸性和韧性，易发生低温裂纹。也就是说，一般来讲铁素体型不锈钢有475℃脆化、700—800℃长时间加热下发生“相脆性、夹杂物和晶粒粗化引起的脆化、低温脆化、碳化物析出引起耐蚀性下降以及高合金钢中易发生的延迟裂纹等问题。通常应在焊接时进行焊前预热和焊后热处理，并在具有良好韧性的温度范围进行焊接。
奥氏体型不锈钢以18% Cr—8%Ni钢为代表。原则上不须进行焊前预热和焊后热处理。一般具有良好的焊接性能。但其中镍、钼含量高的高合金不锈钢进行焊接时易产生高温裂纹。另外还易发生σ相脆化，在铁素体生成元素的作用下生成的铁素体引起低温脆化，以及耐蚀性下降和应力腐蚀裂纹等缺陷。经焊接后，焊
接接头的力学性能一般良好，但当在热影响区中的晶界上有铬的碳化物时会极易生成贫铬层，而贫铬层的出现将在使用过程中易产生晶间腐蚀。为避免问题的发生，应采用低碳（C≤0.03%）的牌号或添加钛、铌的牌号。为防止焊接金属的高温裂纹，通常认为控制奥氏体中的δ铁素体肯定是有效的。一般提倡在室温下含5%以上的δ铁素体。对于以耐蚀性为主要用途的钢，应选用低碳和稳定的钢种，并进行适当的焊后热处理；而以结构强度为主要用途的钢，不应进行焊接后热处理，以防止变形和由于析出碳化物和发生σ
相脆化。
双相不锈钢的焊接裂纹敏感性较低。但在热影响区内铁素体含量的增加会使晶间腐蚀敏感性提高，因此可
造成耐蚀性降低及低温韧性恶化等问题。
对于沉淀硬化型不锈钢有焊接热影响区发生软化等问题。
综上所述，不锈钢的焊接性能主要表现在以下几个方面：
（1）高温裂纹：在这里所说的高温裂纹是指与焊接有关的裂纹。高温裂纹可大致分为凝固裂纹、显微裂纹、
HAZ（热影响区）的裂纹和再加热裂纹等。
(2)低温裂纹：在马氏体型不锈钢和部分具有马氏体组织的铁素体型不锈钢中有时会发生低温裂纹。由于其产生的主要原因是氢扩散、焊接接头的约束程度以及其中的硬化组织，所以解决方法主要是在焊接过程中减少氢的扩散，适宜地进行预热和焊后热处理以及减轻约束程度。
（3）焊接接头的韧性：在奥氏体型不锈钢中为减轻高温裂纹敏感性，在成分设计上通常使其中残存有5%—10%的铁素体。但这些铁素体的存在导致了低温韧性的下降。在双相不锈钢进行焊接时，焊接接头区域的奥氏体量减少而对韧性产生影响。另外随着其中铁素体的增加，其韧性值有显著下降的趋势。
已证实高纯铁素体型不锈钢的焊接接头的韧性显著下降的原因是由于混入碳、氮、氧的缘故。其中一些钢的焊接接头中的氧含量增加后生成了氧化物型夹杂，这些夹杂物成为裂纹发生源或裂纹传播的途径使得韧性下降。而有一些钢则是由于在保护气体中混入了空气，其中的氮含量增加在基体解理面｛100｝面上产生
板条状Cr2N，基体变硬而使得韧性下降。
（4）σ相脆化：奥氏体型不锈钢、铁素体不锈钢和双相钢易发生σ相脆化。由于组织中析出了百分之几的α相，韧性显著下降。“相一般是在600～900℃范围内析出，尤其在75℃左右最易析出。作为防止”
相产生的预防型措施，奥氏体型不锈钢中应尽量减少铁素体的含量。
（5）475℃脆化，在475℃附近（370—540℃）长时间保温时，使Fe—Cr合金分解为低铬浓度的α固溶体和高铬浓度的α’固溶体。当α’固溶体中铬浓度大于75%时形变由滑移变形转变为孪晶变形，从而发
生475℃脆化。
不锈钢的工艺性能（三）
三、切削性能
不同的不锈钢的切削性能有很大的差异。一般所说不锈钢的切削性能比其他钢差，是指奥氏体型不锈钢的切削性能差。这是由于奥氏体不锈钢的加工硬化严重，导热系数低造成的。为此在切削过程中需使用水性切削冷却液，以减少切削热变形。特别是当焊接时的热处理不好时，无论是怎样提高切削精度，其变形也是不可避免的。其他类型如马氏体型不锈钢、铁素体性不锈钢等不锈钢的切削性能只要不是淬火后进行切
削，那么与碳素钢没有太大的不同。但两者均是含碳量越高则切削性能越差。沉淀硬化型不锈钢由于其不同的组织和处理方法而显示不同的切削性能，但一般来说其切削性能在退火状态下与同一系列及同一强度
的马氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢相同。
欲改善不锈钢的切削性能，与碳素钢一样可通过添加硫、铅、铋、硒和碲等元素来实现。其中添加如硫、硒和碲等元素可减轻工具的磨损，添加铅和铋等元素可改善切削状态。
虽然添加硫可改善不锈钢的切削性能，但是由于它是以Mns化合物的形式在于钢中，所以使得耐蚀性明显
下降。为解决这个问题，通常是添加少量的钼和铜。
四、淬透性
对于马氏体型铬镍不锈钢，一般需进行淬火—回火热处理。在这个过程中不同的合金元素及其添加量对淬
火性有不同的影响。
对马氏体型不锈钢进行淬火时从925—1075℃温度进行急冷。由于相变速度快，因此无论是油冷还是空冷都可得到充分的硬化。同样在必须进行的回火过程中，由于回火条件的不同可得到大范围的不同力学性能。
在马氏体铬不锈钢中，由于铬的添加提高铁碳合金的淬透性，因而在需要进行淬火的钢中得到广泛的应用。铬的主要作用是可以降低淬火的临界冷却速度，使钢的淬透性得到明显的提高。从C曲线来看，由于铬的
添加使奥氏体发生转变的速度减慢，C曲线明显右移。
在马氏体铬镍不锈钢中，镍的添加可提高钢的淬透性和可淬透性。含铬接近20%的钢中若不添加镍则无淬火能力，添加2%—4%的镍可恢复淬火能力。但其中镍的含量不能过高，否则过高的镍含量不仅会扩大γ相区，而且还会降低Mn温度，这样使钢成为单相奥氏体组织也丧失了淬火能力。选择适当的镍含量，可提高
马氏体不锈钢的回火稳定性，并降低回火软化程度。
另外，在马氏体铬镍不锈钢中添加钼可增加钢的回火稳定性。
铁素体型不锈钢虽然由于在高温下不产生奥氏体，因而不能通过进行淬火来实现硬化，但是低铬钢中发生
部分马氏体相变。
奥氏体型不锈钢属于Fe—Cr—Ni系和Fe—Cr—Mn系，为奥氏体组织。因此从低温到高温的大的范围内均表现出高的强度和良好的延伸性能。可通过进行从1000℃以上开始的急冷的固溶化处理来得到非磁性的全部奥氏体组织，从而得到良好的耐蚀性和最大的延伸率。
304及430不锈钢的化学成分及力学性能
00Cr17Ni14Mo2不锈钢 (316L不锈钢 ) SUS316（L）- 00Cr17Ni14Mo2 添加了Mo(2～3%)达到优秀的耐孔蚀和耐腐蚀性，高温Creep强度优秀 特性及实用用途： 化学成分：（单位：wt%) 机械性能： SUS304不锈钢-0Cr18Ni9不锈钢材质性能及用途介绍 作为AUSTENITE系的基本钢种耐腐蚀性、耐热性、低温强度、机械性能优秀，热处理后不发生硬化，几乎没有磁性 特性及实用用途：
化学成分：（单位：wt%) 机械性能： SUS317L不锈钢-00Cr19Ni13Mo3不锈钢材质性能介绍 化学成分：（单位：wt％） 机械性能：
SUS 430不锈钢钢种介绍 1、概要 含有17% Cr, 在高温以混合相(α+γ)形式存在，1000OC以下是α单相的BCC结构。广泛使用的铁素体系不锈钢。 2、特点 1）深冲性能优秀，类似于304钢； 2）对氧化性酸有很强的耐腐蚀性，对碱液及大部分有机酸和无机酸也有一定的耐腐蚀能力；耐应力腐蚀开裂能力强于304钢种； 3）热膨胀系数低于304钢种，耐氧化能力高，适合于耐热设备； 4）冷轧产品外观光亮度好，漂亮； 5)和304比较,价格便宜,作为304钢种的替代钢种。 2、适用范围 主要用作在温和的大气中高抛光装饰用途，如燃气灶表面, 家电部件, 餐具, 建筑内装饰用，洗涤槽, 洗衣机内桶等。 6、热处理 熔点：1425~15100C； 退火：780~8500C。 7、使用状态 1）退火状态： NO.1，2D，2B，N0.4，HL，BA，Mirror,以及各种其他表面处理状态 8、使用注意事项 - 相对304，拉伸性能、焊接性能较差； - 由于是铁素体不锈钢，强度相对较低，加工硬化能力也低，选择使用时应该注意；
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响奥氏体不锈钢含有较多的Cr、Ni、Mn、N等元素。与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢除了具有较高的耐腐蚀性外，还有许多优点。它具有很高的塑性，容易加工变形成各种型材，如薄板、管材等；加热时没有同素异构转变，即没有γ和α之间的相变，焊接性好；低温韧性好，一般情况下没有冷脆倾向；奥氏体不锈钢不具有磁性。由于奥氏体不锈钢的再结晶度比铁素体不锈钢的高，所以奥氏体不锈钢还可以用于550℃以上工作的热强钢。 奥氏体不锈钢是应用最广的不锈钢，约占不锈钢总产量的2/3。由于奥氏体不锈钢具有优异的不锈钢酸性、抗氧化性、高温和低温力学性能、生物相容性等，所以在石油、化工、电力、交通、航天、航空、航海、能源以及轻工、纺织、医学、食品等工业上广泛应用。 1.高钼（Mo＞4%）奥氏体不锈钢 高钼奥氏体不锈钢的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因为含钼量高，所以在耐还原性酸和耐局部腐蚀方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蚀环境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N钢，由于氮的加入，奥氏体更加稳定，由于铁素体的生成，σ（χ）等脆性相的析出受到一定抑制。 00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此钢含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo与Cu的复合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl离子的水介质中耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的能力有显著提高，图1～图4系在不同温度H2SO4、H3P O4和含F-50%H3P O4中
耐全面腐蚀和在氯化物水介质中耐应力腐蚀的实验结果。可以看出00Cr20Ni25Mo4.5Cu 比18-12-2型不锈钢的耐蚀范围有所扩大。 图1 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 2SO 4中的腐蚀 图2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 3PO 4 中的腐蚀(≤0.1mm/a) 图3 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在50℃含HF 的50%P 2O 5溶液中的腐蚀
钢的力学性能
冷轧学习资料（轧机车间） 钢的力学性能 1拉力试验 按标准制备的拉力试样，安装在拉力试验机的夹头内，对试样缓慢施加单轴向拉伸应力，直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验。 1．1强度 金属材料在外力作用下，抵抗变形和断裂的能力叫强度。强度指标包括：比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等。 1．2比例极限 对金属施加拉力，金属存在着力与变形成直线比例的阶段，而这个阶段的最大极限负荷Pp除以试样的原横截面积即为比例极限，用σ P表示。 1．3弹性极限 金属受外力作用发生了变形，外力去掉后，能完全恢复原来的形状，这种变形称为弹性变形。金属能保持弹性变形的最大应力称为弹性极限，用σe表示。 1．4抗拉强度 试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力，称作抗拉强度，用σb表示。当材料所受的外应力大于其抗拉强度时，将会发生断裂。因此σb越高，则表示它能承受愈大的外应力而不致于断裂。 国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类，如SS400，其中400即表示σb的最小值为400MPa 超高强度钢是指σb≥1373 Mpa的钢。 1．5屈强比 屈强比即屈服强度与抗拉强度之比值（σS/σb）。屈服比值越高，则该材料的强度愈高，屈强比值愈低则塑性愈佳，冲压成形性愈好。如深冲钢板的屈强比值为≤0.65。 弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役，受载荷时不允许产生塑性变形，因此要求弹簧钢经淬火、回火后具有尽可能高的弹性极限和屈强比值（σS/σb≥0.90）此外疲劳寿命与抗拉强度及表面质量往往有很大关连。 1．6塑性 金属材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。塑性指标通常伸长率和断面收缩率表示。伸长率与断面收缩率越高，则塑性越好。 8、冲击韧性 用一定尺寸和形状的金属试样，在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时，试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功，称为冲击韧性以αk表示。 目前常用的10×10×55mm，带2 mm深的V形缺口夏氏冲击试样，标准上直接采用冲击功（J焦耳值）AK，而不是采用αK值。因为单位面积上的冲击功并无实际意义。 冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化最为敏感，而实际服役条件下的灾难性破断事故，往往与材料的冲击功及服役温度有关。因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少、还规定FATT（断口面积转化温度）要低于某一温度的技术条件。所谓FATT，即一组在不同温度下的冲击试样冲断后，对冲击断口进行评定，当脆性断裂占总面积的50%时所对应的温度。由于钢板厚度的影响，对厚度≤10mm的钢板，可取得3/4小尺寸冲击试样（7.5×10×55mm）或1/2小尺寸冲击试样（5×10×55mm）。但是一定要注意，同规格及同一温
不锈钢的物理性能、力学性能和耐热性能
不锈钢的物理性能、力学性能和耐热性能 不锈钢的物理性能 不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化天生成氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。 奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点： 1）高的电导率，约为碳钢的5倍。 2）大的线膨胀系数，比碳钢大40％，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地进步。 3）低的热导率，约为碳钢的1/3。 不锈钢的力学性能 不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥
氏体型不锈钢同尽大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而进步；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。 不锈钢的耐热性能 耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。 316和316L不锈钢 316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢 中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304 不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有 广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物腐蚀的性能，所以通常用于海洋环境。 316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐 腐蚀性的用途中。
不锈钢力学性能
不锈钢的物理性能不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成成氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点：1）高的电阴率，约为碳钢的5倍。2）大的线膨胀系数，比碳钢大40％，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。3）低的热导率，约为碳钢的1/3。不锈钢的力学性不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。不锈钢国际标准标准标准标准名GB 中华人民共和国国家标准（国家技术监督局）KS 韩国工业标准协会规格Korean Standard AISI 美国钢铁协会规格America Iron and Steel Institute SAE 美国汽车技术者协会规格Society of Automative Engineers ASTM 美国材料试验协会规格American Society for Testing and Material AWS 美国焊接协会规格American Welding Society ASME 美国机械技术者协会规格American Society of Mechanical Engineers BS 英国标准规格British Standard DIN 德国标准规格Deutsch Industria Normen CAS 加拿大标准规格Canadian Standard Associatoin API 美国石油协会规格American Petroleum Association KR 韩国船舶协会规格Korean Resister of Shipping NK 日本省事协会规格Hihon Kanji Koki LR 英国船舶协会规格Llouds Register of Shipping AB 美国舰艇协会规格American Bureau of Shipping JIS 日本工业标准协会规格Japanese Standard 316和316L不锈钢316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。耐腐蚀性：耐腐蚀性能优于304不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。耐热性：在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中，316不锈钢具有好的耐氧化性能：在800-1575度的范围内，最好不要连续作用316不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。热处理：在1850-2050度的温度范围内进行退火，然后迅速退火，然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。焊接：316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。典型用途：纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。不锈钢加工及施工Drawing深加工：易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。焊接：焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈、油、水份、油漆等，选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短，除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后，为了防止局部腐蚀或强度下降，应对表面进行研磨处理或清洗。切断以及冲压：由于不锈钢比一般材料强度高，所以冲压以及剪切时需要更高的压力，而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化，最好采用等离子或激光切断，当不得不采用气割或电弧切断时，对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。折弯加工：簿板可以折弯到180，但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的，厚板沿压延方向时给2倍板厚半径，与压延垂直方
奥氏体不锈钢层错能的理论研究
学号：1205101032 计算机在材料中的应用 奥氏体不锈钢层错能的理论研究 姓名：徐敏 专业：材料科学与工程 二〇-六年-月
摘要 层错能是材料塑性变形中的重要本征参数，对材料的脆性-韧性转变有着重要影响。常温下材料最常见的两种塑性变形方式是位错滑移和孪生，位错的滑移和孪生导致了滑移带和孪晶的产生。虽然滑移带和孪晶引起晶格的畸变量较小，但是层错能的高低，尤其是本征层错能(γisf)和非稳定层错能(γus)，却影响着位错的形核、运动、束集、交滑移和分解。降低材料的层错能有利于进-步激发位错的滑移和孪生，从而改善材料的力学性能。 N和Ni是奥氏体不锈钢中主要的合金化元素，对不锈钢的组织、性能有着重要影响。尽管实验上己有不锈钢γisf的值，但是测量过程对实验设备要求很高，并且只能获得γisf，且实验测得的γisf偏差较大。而计算材料科学的发展刚好弥补了实验上的不足，目前已经成功应用于A1、Fe、Cu、Ni等材料的层错能的研究。 本论文采用基于密度泛函理论的第-性原理，从原子层次上研究了Ni对奥氏体不锈钢层错能的影响。主要研究内容如下: （1）研究了Ni对奥氏体不锈钢稳定性的影响。结果表明Ni固溶后都能够提高奥氏体不锈钢的稳定性，Ni的占位对于奥氏体不锈钢的稳定性影响不明显。 （2）从电子层次上探索了Ni对于奥氏体不锈钢的影响:Ni固溶于奥氏体不锈钢后改善了Fe和Cr原子周围的电荷分布，加强了Cr原子和Fe原子之间的成键能力（3）研究了Ni对奥氏体不锈钢γus、γisf的影响:Ni含量的增加，提高了位错滑移所需克服的势垒，增加了位错滑移的难度 关键词:奥氏体不锈钢，层错能，镍，第-性原理
SUS304不锈钢高温力学性能的物理模拟
304 不锈钢高温力学性能的物理模拟 关小霞田建军杨健 指导教师：杨庆祥胡宏彦博士 燕山大学材料科学与工程学院 摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机对304 不锈钢的高温力学性能进行了物理模拟。对模拟结果中应力-应变曲线进行分析，并结合断口附近组织形貌的观察，得出结论：金属的极限应力随温度升高呈下降趋势；在δ-Fe向γ-Fe转变的某一温度，金属塑性急剧下降；对断口附近金相组织及SEM分析，推测晶界处可能存在着元素偏聚或析出相现象。 关键词：304不锈钢；力学性能；物理模拟 1.前言： 双辊铸轧不锈钢薄带技术是目前冶金及材料领域的前沿技术之一[1]，是直接用钢水制成2-5mm厚薄带的工艺过程。该技术可以大大简化薄带钢的生产流程，降低生产成本，并形成低偏析、超细化的凝固组织，从而使带材具有良好的性能，被公认为钢铁工业的革命性技术[2、3]。但是，不锈钢经铸轧后，薄带表面会形成宏观的裂纹，从而降低不锈钢薄带的力学性能，影响其质量[4-6]。 国内外在双辊铸轧不锈钢薄带技术上已经开展了一些研究工作。文献[7]对比了铸轧铁素体和奥氏体不锈钢薄带；文献[8、9]对铸轧304不锈钢薄带过程中高温铁素体的溶解动力学进行了研究；文献[10]对不锈钢薄带铸轧过程中凝固热参数和组织进行了研究；文献[11-14]对不锈钢薄带铸轧过程中的流场和温度场进行了数值模拟；文献[15]对铸轧304不锈钢薄带的力学性能进行了研究。文献[16]对304不锈钢在加热过程中的高温铁素体形核与长大和夹杂物在固－液界面的聚集进行了原位观察；文献[17]对薄带铸轧溶池液面进行了物理模拟；文献[18]对铸轧不锈钢薄带过程的凝固组织、流场、温度场及热应力场进行了数值模拟。但是，缺少对铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹的生成机理、演变规律以及预防措施方面的研究。 在高温性能物理模拟方面，国内外也有不少研究。文献[19]应用THERMECMASTOR-Z热加工模拟机对奥氏体不锈钢的高温热变形进行了模拟试验；文献[20]利用Gleeble-1500试验机对铸态奥氏体不锈钢在1000-1200℃温度区间进行了热压缩试验；文献[21]从位错理论角度出发，对高钼不锈钢热加工特征与综合流变应力模型进行了研究。但是，对铸轧不锈钢薄带高温力学性能的物理模拟方面的研究却极少。
不锈钢的力学性能
不锈钢的力学性能 材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。 一、强度（抗拉强度、屈服强度） 不锈钢的强度由各种因素来确定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化学元素，主要是金属元素。不同类型的不锈钢由于其化学成分的差异，就有不同的强度特性。 （1）马氏体型不锈钢 马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性，因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。 马氏体型不锈钢从大的方面来区分，属于铁—铬—碳系不锈钢.进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬镍系不锈钢中添加镍的强度特性如下所述。 马氏体铬系不锈钢在淬火—回火条件下，增加铬的含量可使铁素体含量增加，因而会降低硬度和抗拉强度。低碳马氏体铬不锈钢在退火条件下，当铬含量增加时硬度有所提高，而延伸率略有下降。在铬含量一定的条件下，碳含量的增加使钢在淬火后的硬度也随之增加，而塑性降低。添加钼的主要目的是提高钢的强度、硬度及二次硬化效果。在进行低温淬火后，钼的添加效果十分明显。含量通常少于1%。 在马氏体铬镍系不锈钢中，含一定量的镍可降低钢中的δ铁素体含量，使钢得到最大硬度值。 马氏体型不锈钢的化学成分特征是，在0.1%----1.0%C，12%---27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒和铌等元素。由于组织结构为体心立方结构，因而在高温下强度急剧下降。而在600℃以下，高温强度在各类不锈钢中最高，蠕变强度也最高。 （2）铁素体型不锈钢 据研究结果，当铬含量小于25%时铁素体组织会抑制马氏体组织的形成，因而随铬含量的增加其强度下降；高于25%时由于合金的固溶强化作用，强度略有
花岗岩高温力学性能
花岗岩高温力学性能 国内外学者对岩石在常温、高温高压下的各种物理力学性能进行了研究。Alm等考察了花岗岩受到不同温度热处理后的力学性质，并对花岗岩在温度作用下微破裂过程进行了讨论；张静华等对花岗岩弹性模量的温度效应和临界应力强度因子随温度的变化进行了研究；寇绍全等系统地研究了经过热处理的Stripa花岗岩的力学特性，得到了工程中需要的基本力学参数；林睦曾等研究了岩石的弹性模量随温度升高而变化的情况；Oda等研究了在温度作用下岩石的基本力学性质；Lau研究了较低围压下花岗岩的弹性模量、泊松比、抗压强度随温度的变化规律以及破坏准则；许锡昌等通过试验，初步研究了花岗岩在单轴压缩状态下主要力学参数随温度（20～600℃）的变化规律；朱合华等通过单轴压缩试验，对不同高温后熔结凝灰岩、花岗岩及流纹状凝灰角砾岩的力学性质进行了研究，分析比较3种岩石峰值应力、峰值应变及弹性模量随温度的变化规律，并研究了峰值应力与纵波波速、峰值应变与纵波波速的关系。 1.高温下花岗岩力学行为研究 张志镇在《花岗岩力学特性的温度效应试验研究研究》一文中以花岗岩（采自山东省兖州矿区济二井，主要成分为长石，以含钙钠长石为主，有部分钾长石，同时含有部分伊利石、辉石和少量其他矿物。加工成直径为25mm，高为50mm的圆柱体）为研究对象，在进行实时高温作用下（常温～850℃）单轴压缩试验。得到的应力－应变曲线亦大致经历4个阶段：压密阶段、线弹性阶段、弱化阶段和破坏阶段。由图1可以看出，实时高温作用下花岗岩的应力-应变曲线形状几乎一致，非弹性变形过程相对较短，当应力达到峰值时，岩样迅速破裂，呈脆性破坏；温度升高，直线段的斜率降低，表明弹性模量随着温度的升高而降低；温度超过550℃以后，峰值明显减小，轴向应变呈现出增大的趋势，主要是因为岩样的脆性减弱而延性增强。从热-力学的角度，当温度升高时，岩石晶体质点的热运动增强，质点间的结合力相对减弱，质点容易位移，故塑性增强而强度降低。
60Mn钢高温力学性能研究
60M n 钢高温力学性能研究 吴宗双,包燕平 (北京科技大学,北京100083 )摘 要:在G l e e b l e -2000动态热/力模拟实验机上,采用凝固法对60M n 钢的高温力学性能进行了研究。测定了零塑性温度和零强度温度,在4×10-4/s 应变速率下,所测钢种在熔点至750℃之间存在两个脆性温度区域,即熔点至1250℃的第Ⅰ脆性温度区域和925～750℃的第Ⅲ脆性温度 区域。在第Ⅲ脆性温度区域,γ单相区的铝、钛、铌以A l N 和N b N 等氮化物及γ+α两相区先共析α相呈网膜状在γ晶界的析出是造成钢脆化的主要原因。通过控制钢中氮、铝含量,采用合理的二冷方式,提高钢种的内在质量。 关键词:断面收缩率;60M n 钢;高温性能塑性区 中图分类号:T G 113.25 文献标识码:A 文章编号:1001-4012(2006)03-0116-03 S T U D Y O N H I G H T E M P E R A T U R E M E C H A N I C A LP E R F O R MA N C E O F60M nS T E E L W UZ o n g -s h u a n g ,B A OY a n -p i n g (U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,B e i j i n g 1 00083,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e rs t u d i e s h i g h t e m p e r a t u r e m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e o f60M n s t e e lb y m e t h o d s o f s o l i d i f y i n g o n G l e e b l e -2000e x p e r i m e n t a l m a c h i n e .Z D T (z e r o d u c t i l i t y t e m p e r a t u r e )a n d Z S T (z e r os t r e n g t h t e m p e r a t u r e )h a v eb e e nd e t e r m i n e d .U n d e r t h e s t r a i n r a t e o f 4×10-4 /s ,t h e r e e x i s t t w o l o wd u c t i l i t y t e m p e r a t u r e r e g i o n s f o r t h et e s t e d w i t h i nt h et e m p e r a t u r er a n g ef r o m s t e e lm e l t i n gp o i n t st o750℃,i .e .R e g i o n Ⅰf r o mt h e m e l t i n gp o i n t s t o 1300℃a n dR e g i o n Ⅲf r o m925℃t o750℃.I nR e g i o n Ⅲ,t h ed u c t i l i t y l o s s i sm a i n l y r e s u l t e d f r o mt h e p r e c i p i t a t i o n so f n i t r i d e so fA l ,N b ,e t c .a t t h e a u s t e n i t eb o u n d a r i e s i ns i n g l e γp h a s e t e m p e r a t u r e r a n g e a n d t h e f o r m a t i o no f t h e f i l m -l i k e p r o e u t e c t o i d f e r r i t e s a l o n g t h e γg r a i nb o u n d a r i e s i n γ+αt w o -p h a s e t e m p e r a t u r e r a n g e .B y t a k i n g m e a s u r e so f p r e c i s e l y c o n t r o l l i n g s t e e lN ,A l c o n c e n t r a t i o n sa n da d o p t i n g r e a s o n a b l es e c o n d a r y c o o l i n gp a t t e r n i n t e r i o r q u a l i t y o f s t e e lw i l l b e a d v a n c e d .K e y w o r d s :S h r i n k a g e o n c r o s s s e c t i o n ;60M n s t e e l ;H i g h t e m p e r a t u r e p e r f o r m a n c e ;D u c t i l i t y r e g i o n 马钢圆坯连铸机能生产国内直径最大的圆坯 (Ф4 50m m ),主要用于生产60M n 钢。为提高钢的质量,笔者利用G L E E B L E -2000热/力模拟试验机对高碳钢的高温性能进行了一系列试验,其结果除了直接确定钢的高温强度和断面收缩率之外,还可为铸坯应力应变数值模拟提供基本物性参数(零强度温度、零塑性温度)。为改进60M n 钢的质量提供了可靠的数据。 收稿日期:2005-05-20 作者简介:吴宗双(1972-) ,男,工程师。1 试验方法 试验是在G L E E B L E -2000热/力模拟试验机上进行60M n 钢高温性能的测试,同时借助光学显微镜和扫描电镜对组织和断口形貌进行观察和分析。因凝固法测定钢的高温力学性能比加热法更接近生 产实际状况[ 1] ,试验采用凝固法。1.1 试验试样 高温性能测试用试样取自马钢连铸圆坯(Ф4 50m m ),在铸坯距表面1/4处取样,试样的长度方向沿铸坯径向,与柱状晶成长方向平行。试样尺 · 611 ·
304不锈钢物理性能
304不锈钢物理性能 抗拉强度σb (MPa)≥520 条件屈服强度σ0.2 (MPa)≥205 伸长率δ5 (%)≥40 断面收缩率ψ(%)≥60 硬度：≤187HB;≤90HRB;≤200HV 密度（20℃，Kg/dm2）：7.93 熔点（℃）：1398~1454 比热容（0~100℃，KJ·kg-1K-1）：0.50 热导率（W·m-1·K-1）：（100℃）16.3，（500℃）21.5 线胀系数（10-6·K-1）：（0~100℃）17.2，（0~500℃）18.4 电阻率（20℃，10-6Ω·m）：0.73 纵向弹性模量（20℃，KN·mm2）：193[1]
1304L不锈钢板化学成分 名称：304L不锈钢板，304L不锈钢平板，304L 不锈钢8K板 牌号：00Cr19Ni10（0Cr18Ni10） 化学成分% C：≤0.03 Si ：≤1.0 Mn ：≤2.0 P ：≤0.035 S ：≤0.03 Cr ：18.0～20.0 Ni ：9.0～13.0
304L不锈钢板的用途 304L不锈钢的发展，已使304L不锈钢的耐蚀性、外观、加工性、强度等特性远远超过其它材料，而且，不锈钢的许多表面处理法，可以取得丰富多彩的颜色及形状，这为不锈钢的发展作出很大的贡献。 304L不锈钢制造过程中的表面处理法以及机械研磨表面处理法 表面特征制造法概要用途 NO.1 银白色，无光泽热轧到规定厚度，再经退火和除鳞的一种粗糙、无光表面不需要有表面光泽的用途NO.2D 银白色冷轧后进行热处理和酸洗，有时在毛面辊进行最终的一道轻轧的一种无光表面加工2D产品用于对表面要求不严的用途，一般用材，深冲用材 NO.2B 光泽强于NO.2D NO.2D处理后，经过抛光辊进行最终一道轻度冷轧，以取得适当光泽。这是最常用的表面加工，该加工也可作为抛光的第一步。一般用材 BA 光亮如镜无标准，但通常是光亮退火的表面加工，表面反射性很高。建筑材料，厨房用具 NO.3 粗研磨将NO.2D和NO.2B材，用100~200#（单位）的砥粒研磨带，进行研磨建筑材料，厨房用具
金属高温力学性能.
第08章金属高温力学性能 1．解释下列名词： (1 )等强温度；(2) 约比温度；(3) 蠕变；(4) 稳态蠕变；(5) 扩散蠕变；(7) 持久伸长率； (8) 蠕变脆性；(9) 松弛稳定性。 2．说明下列力学性能指标的意义： (1) σtε；(2) σtδ/τ；(3) σtτ；(4)σsh 3．试说明高温下金属蠕变变形的机理与常温下金属塑性变形的机理有何不同? 4．试说明金属蠕变断裂的裂纹形成机理与常温下金属断裂的裂纹形成机理有何不同? 5．Cr—Ni奥氏体不锈钢高温拉伸持久试验的数据列于下表。 (1) 画出应力与持久时间的关系曲线。 (2) 求出810℃下经受2000h的持久强度极限。 (3) 求出600℃下20000h的许用应力(设安全系数n=3)。 6．试分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。 7．某些用于高温的沉淀强化镍基合金，不仅有晶内沉淀，还有晶界沉淀。晶界沉淀相是一种硬质金属间化合物，它对这类合金的抗蠕变性能有何贡献? 8．和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点?造成这种差别的原因何在? 9．金属材料在高温下的变形机制与断裂机制，和常温比较有何不同? 10．讨论稳态蠕变阶段的变形机制以及温度和应力的影响。 11．蠕变极限和持久强度如何定义，实验上如何确定? 12．什么是Larson-Miller参数，它有何用处? 13. 提高材料的蠕变抗力有哪些途径? 14．应力松弛和蠕变有何关系?如何计算一紧固螺栓产生应力松弛的时间。 15．为什么许多在高温下工作的零件要考虑蠕变与疲劳的交互作用?实验上如何研究这种交互作用?应变范围分配法如何预测疲劳—蠕变交互作用下的损伤?
钢力学性能
45钢： 45钢是GB中的叫法，也叫“油钢”。市场现货热轧居多；冷轧规格~mm之间。 特性 用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。 正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢经调质处理后，其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢，但该钢淬透性较低，水中临界淬透直径为12~17mm，水淬时有开裂倾向。当直径大于80mm 时，经调质或正火后，其力学性能相近，对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性，而大型零件，则以正火处理为宜，所以，此钢通常在调质或正火状态下使用。 力学性能 正火：850 ；淬火：840 ；回火：600 ；抗拉强度：不小于600Mpa ；屈服强度：不小于355Mpa ；伸长率：16[1]% ；收缩率：40% ；冲击功：39J ；钢材交货状态硬度[1]：热轧钢：≤229HB退火钢：≤197HB 成分 主要成分为Fe（铁元素），且含有以下少量元素：
C：~% Si：~% Mn：~% P：≤% S：≤% Cr：≤% Ni：≤% Cu：≤%[1] 密度cm3，弹性模量210GPa，泊松比。 处理方法 热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62)为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58)。 号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 渗碳处理 一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量－－%，芯部一般在－－%（特殊情况下采用%）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度(HRC58－－62)，芯部硬度低，耐冲击。
不锈钢的力学性能
不锈钢的力学性能： （一）强度（抗拉强度、屈服强度） 不锈钢的强度是由各种因素不确定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化学因素，主要是金属元素。不同类型的不锈钢由于其化学成分的差异，就有不同的强度特性。（1）马氏体型不锈钢 马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性，因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。 马氏体型不锈钢从大的方面来区分，属于铁-铬-碳系不锈钢。进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬系不锈钢中添加镍的强度特性如下所述。马氏体铬系不锈钢在淬火-回火条件下，增加铬的含量可使铁素体含量增加，因而会降低硬度和抗拉强度。低碳马氏体铬不锈钢在退火条件下，当铬含量增加时硬度有所提高，而延伸率略有下降。在铬含量一定的条件下，碳含量的增加使钢在淬火后的硬度也随之增加，而塑性降低。添加钼的主要目的是提高钢的强度、硬度及二次硬化效果。在进行低温淬火后，钼的添加效果十分明显。含量通常少于1%。 在马氏体铬镍系不锈钢中，含一定量的镍可降低钢中的δ 铁素体含量，使钢得到最大硬度值。 马氏体型不锈钢的化学成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒、和铌等元素。由于组织结构为体心立方结构，因而在高温下强度急剧下降。而在600℃以下，高温强度在各类不锈钢中最高，蠕变强度也最高。 (2)铁素体型不锈钢 据研究结果，当铬含量小于25%时铁素体组织会抑制马氏体组织的形成，因而随铬含量的增加其强度下降；高于25%时由于合金的固溶强化作用，强度略有提高。钼含量的增加可使其更易获得铁素体组织，可促进α’相、б相和x相的析出，并经固溶强化后其强度提高。但同时也提高了缺口敏感性，从而使韧性降低。钼提高铁素体型不锈钢强度的作用大于铬的作用。铁素体型不锈钢的化学成分的特征是含11%-30%Cr，其中添加铌和钛。其高温强度在各类不锈钢中是最低的，但对热疲劳的抗力最强。（3）奥氏体型不锈钢 奥氏体型不锈钢中增加碳的含量后，由于其固溶强化作用使强度得到提高。 奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为基础添加钼、钨、铌和钛等元素。由于其组织为面心立方结构，因而在高温
奥氏体不锈钢的力学性能及工艺性能
奥氏体不锈钢的力学性能 不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度 15~80℃范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。 奥氏体不锈钢的工艺性能 1. 焊接性能 奥氏体不锈钢与其它各类不锈钢相比,有着较好的焊接性能,对氢脆也不敏感,可用各种焊接方法顺利地对工件进行焊接或补焊。工件在焊前无需预热,若无特殊要求,焊后也可不进行热处理。奥氏体不锈钢在焊接工艺上应注意焊缝金属的热裂纹。在焊接热影响区的晶界上析出铬的碳化物以及焊接残余应力。对于热裂纹,可采用含适量铁素体的不锈钢焊条焊接,能取得良好的效果。对于要接触易产生局部腐蚀的介质的工件,焊后应尽可能地进行热处理,以防发生晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和其它局部腐蚀。 2. 铸造性能 奥氏体不锈钢的铸造性能比马氏体和铁素体不锈钢好。这类钢中的1828 型钢的铸造收缩率一般为2 %～2. 5 %;18212Mo 型钢的铸造收缩率一般约为2.8 %左右。在这类钢中,含钛的奥氏体不锈钢,其铸造性能比不含钛者要差,易使铸件产生夹杂,冷隔等铸造缺陷。含氮的奥氏体不锈钢(如 ZGCr18Mn8Ni4N)铸造时气孔敏感性较大,在冶炼、铸造工艺上都必须采取防护措施,严格烘烤炉料,采用干型,并严格控制出钢温度和浇注温度等。 合金元素(如铬、镍、钼、铜等)含量高的奥氏体不锈钢(如 ZG1Cr24Ni20Mo2Cu3)在铸造时,铸件(特别是形状较复杂的厚大铸件,以及长管
高温环境下钢材的力学性能探讨
高温环境下钢材的力学性能探讨 【摘要】概述了钢的高温力学性能，分析了各类影响因素之间的关系。结果表明，高温变形时晶界强度的降低和晶界滑移的发生是产生高温脆性的根本原因。 【关键词】高温脆性;热塑性力学性能 0.引言 影响钢材力学性能的主要因素来自其化学成分、内部组织及晶粒度，轧钢生产工作者长期以来就期望在生产之前便可定量预报钢材的性能，并在不断地进行有关方面的研究。含碳2％以下的铁碳合金称为钢。炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧生成CO气体逸出，其它Si、P、Mn等氧化后进入炉渣中。S部分进入炼渣中，部分则生成SO2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。 1.钢的高温力学性能概述 众多研究结果表明，在钢的熔点附近至600℃温度区间，存在三个明显的脆性温度区域。1区的脆性是由于晶界熔化所致；2区的脆J比是由于硫化物、氧化物在晶界析出，降低了晶界强度所致；3区则是由于沿原奥氏体晶界析出的先共析铁素体所致。由于钢的化学成分、应变速率等条件的不同，三个脆性区不一定同时表现出来，第2脆性区有时并不出现。 钢的高温力学性能受很多因素的影响，如热履历、化学成分、应变速率、冷却速率、奥氏体晶粒度、析出物、动态再结晶等。这些可变因素增加了研究、理解钢的高温力学性能的复杂性，同时也为钢的高温力学性能的改善提供了条件。 2.化学成分对钢材力学性能的影响 钢中各种元素对高温延塑性的影响主要表现在以下几个方面：是否改变奥氏体向铁素体转变的温度和速率；是否形成析出物；是否偏聚在晶界，从而改变晶界的强度。下面着重讨论C、S、P、N、Al、Ti等元素对钢的高温延塑性的影响。 2.1碳的影响 当碳含量变化时，塑性槽的宽度和位置发生变化，但其深度不变。对低碳钢而言，其塑性从900℃开始降低，在750-820℃之间达到最低，当温度接近700℃时，其塑性得到足够的恢复。当碳含量从0.04％升高到0.28％时，塑性槽向低温
结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施
随着工业技术的进步和人民生活水平的提高，建筑中对大跨度空间结构及超高层钢结构的需求不断增加，而钢材是能够满足上述结构要求的主要轻质高强材料之一。目前，我国建筑造型的多样化、多功能化趋势，使得钢结构有了更大的发展空间。由于钢结构构件截面宽展、瘦长，钢材的导热系数大(约为混凝土的40倍)，以及钢材的力学性能对温度的敏感性等原因，火灾对钢结构的威胁远大于钢筋混凝土结构。一旦发生火灾，钢结构的承载能力降低，变形增大，在较短的时间(10～20min)内就能达到极限状态以至发生破坏。因此，相对于钢筋混凝土结构而言，钢结构的防火是一个不可回避的安全问题。 结构用钢高温力学性能分析 以在实际工程中最常用的钢材Q235钢为例，其屈服强度和弹性模量与常温下对应值之比随火灾温度变化的曲线。 在火灾条件下，Q235钢的力学性能与常温下相比，有明显不同。 (1)屈服强度随火灾温度的升高而降低。在200’C时，屈服强度为常温下的82.3%；在400。C时，屈服强度为常温下的49.8%；在600℃时，屈服强度只有常温下的20.4%。 (2)弹性模量随火灾温度的升高而降低。在200。c时，弹性模量为常温下的95.9%；在400℃时，弹性模量为常温下的83.1%；在600。C时，弹性模量只有常温下的17.1%。 由此可见，钢材虽为非燃烧材料，但不耐火。在火灾高温条件下，结构钢的强度和刚度都将迅速下降。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易发生破坏。例如，2004年10月，河南省某市一家电量贩发生火灾，钢结构屋顶被烧整体倒塌，造成2人被埋压致死。把安全工程师站点加入收藏夹钢结构防火技术措施 3.1设置防火屏障 在钢构件的迎火面设置防火屏障，将钢构件与火焰隔开，如图2所示。例如，在钢梁下面安装防火平顶，在钢柱外侧设置一定宽度的防火板等。采用这种方法，应特别注意接缝、孑L洞处的密封性，防止窜火。 3.2砌筑耐火砖或浇筑混凝土 采用砌筑耐火砖或浇筑混凝土完全封闭钢构件，如图3所示。这种方法的优点是强度高、耐冲击；缺点是占用的空间较大。例如，用C20混凝土保护钢柱，其厚度为5～10cm才能达到1.5～3h的耐火极限。另外，这种方法施工也较麻烦，特别是在钢梁、斜撑上，施工十分困难。国内石化工业厂房过去大多采用砌砖方 3.3外包耐火轻质板材 采用耐火轻质板材作为防火外包层。 耐火轻质板材的主要材料是水泥、石膏、硅酸钙、蛭石、陶瓷纤维、岩棉、砾石这些耐火、无毒的物质，加工成板材以后，通过不同的构造方法制成保护层。板材保护的做法有直接包裹或贴敷、使用加固铁件连接、软性材料缠绕等。例如，有采用软性的陶瓷纤维毡缠绕在钢构件上的，有使用掺无机纤维硅钙板、蒸压轻质混凝土板、无机纤维强化石膏板、挤压成型水泥、预制混凝土板直接贴敷的等。 采用耐火轻质板材作为防火外包层，具有表面平整、装饰性好、施工方便以及占用空间少、综合造价低等优点。目前，这种方法正逐步得到广泛应用。 3.4设置喷淋供水管网 在钢结构顶部设喷淋供水管网，火灾时自动(或手动)开启喷水，在钢构件表面形成一层连续流动的水膜，从而起到保护的作用。