不锈钢物理性能

1、不锈钢的物理性能(一)一、一般物理性能,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41表45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

2、的相关性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，那麽比热容将发生显著的变化。导热系数在600C以下，各种不锈钢的导热系数基本在1030W/(mC)范围内，随着温度的提高导热系数有增加趋势。在100C时，不锈钢导热系数由大至小的顺序为1Cr17、00Cr12、2Cr25N、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、2Cr25Ni20。500C时导热系数由大至小的顺序为1Cr13、1Cr17、2Cr25N、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni9Ti和2Cr25Ni20。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

3、钢相比，100C时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4。线膨胀系数在100-900C范围内，各类不锈钢主要牌号的线膨胀系数基本在10-6130*10-6C-1，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0900C,各类不锈钢主要牌号的比电阻的大小基本在70*10一6130*10一6Qm,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0Cr20Ni10、0Cr25Ni20等，即使对其进行大于80%的大变形量加工也不会带磁性

4、。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&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193kN/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

5、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。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。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

6、影响。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。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。弹性模量在低温下，有磁性转变的应地产生极值。(一)不锈钢的耐腐蚀不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高，其基本原理是，当钢中有足够的铬时，在钢的表面形成非常薄的致密的氧化膜，它可以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，造成钢的腐蚀。在各种环境中的耐腐蚀性能大气腐蚀冈耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此，靠近

7、海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水，只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。农村环境1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格，市场供应情况，力学性能、制作加工性能和外观来选择。工业环境在没有氯化物污染的工业环境中，1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，可能在表面形成污膜，但当将污膜清除后,还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中，将造成不锈钢锈蚀。海洋环境1Cr13和1Cr17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜，但不会造成明显的尺寸上的改变。奥氏体型不锈钢如1C

8、r17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9,当暴露于海洋环境时，可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的，可以很容易地清除。0Cr17Ni12M02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。除了大气条件外，还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素，即表面状态和制作工艺。精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面(毛面)对腐蚀非常敏感，即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易，但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面，如果要保持原有的表面状态则需要更经常的清理。淡水顶水可定义为不分酸性、盐性或微咸

9、，来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。淡水的腐蚀性受水的pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。结垢（硬）水，其腐蚀性主要由在金属表面形成垢的数量和类型来决定。这种垢的形成是存在其中的矿物质和温度的作用。非结垢（软）水，这种水一般比硬水的腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。lCrl3不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀，而且在淡水中使用有极好的特征。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀的船坞和水坝等用途.然而，应当考虑到在某些情况下，奥氏体型不锈钢在室温（环境温1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感。但是点蚀完全可以用阴极防腐方法来避免。1Cr17和在不室温锈（环钢境温的度）耐几乎腐完全蚀

10、可以性耐淡能水腐蚀（。二）酸性水生水是指从矿石和煤浸析出的被污染的自然水，由于是较强的酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多。由于水对矿石和煤中所含硫化物的浸析作用，酸性水中通常含有大量的游离硫酸。此外，这种水含有大量的硫酸铁，对碳钢的腐蚀有非常大的作用。受酸性水作用的碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用的各种材料所做试验的结果表明，在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高的耐腐蚀性能。奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好的耐腐蚀性能，特别是其腐蚀膜对热传导的阻碍较小。所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。盐性水生水的腐蚀特点是经常以点蚀的形式出现。对于不锈钢，在很大程度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用的

11、钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀的其他原因是附着于不锈钢设备上的茗荷介和其他海水有机物可形成氧的浓差电池。一旦形成，这些电池非常活跃，并且造成大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动的情况下，例如泵的叶轮，奥氏体型不锈钢的腐蚀通常是非常小的。对使用不锈钢管的冷凝器，需保持水流速大于1.5m/s,以使海水有机物和其他固体在管中集聚得最少。对处理盐性水的不锈钢设备的结构，在设计时最好是减少缝隙和使用厚壁部件。土壤入土壤中的金属，取决于天气和其他因素，处在随时都在变化的复杂的状态下。实践证明，奥氏体型不锈钢一般具有极好的耐大多数土壤腐蚀的性能，而1Cr13和1Cr17则在很多土壤中要产生点蚀。0Cr17Ni1

12、2Mo2不锈钢在所有土壤的试验中完全可以耐点蚀。硝酸铬不小于14%的铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢有极好的耐硝酸腐蚀的性能。1Cr17不锈钢已广泛用于硝酸工厂的加工设备。然而，由于0Cr18Ni9通常具有较好的成形性能和焊接性能，因此在上述用途中已大量取代了1Cr17不锈钢。其他奥氏体型不锈钢的耐硝酸腐蚀性能与0Cr18Ni9相近dCr17不锈钢通常比0Cr18Ni9的腐蚀速率稍高，并且较高的温度和浓度对其有较大的有害影响。如果对钢进行的热处理不适当，热硝酸将使奥氏体和铁素体型不锈钢产生晶间腐蚀。因此，可用适当的热处理来预防这种类型的腐蚀，或者使用耐这种类型腐蚀的不锈钢。硫酸标准不锈钢牌号很少

13、用于硫酸溶液，因为其可使用的范围很窄。在室温条件下，0Crl7Nil2Mo2不锈钢（最耐硫酸腐蚀的标准牌号）在硫酸浓度小于15%,或大于85%时是耐腐蚀性的。然而在较高的浓度范围，通常使用碳钢。马氏体和铁素体型不锈钢一般不耐硫酸溶液腐蚀。如同硝酸的情况一样,如果对不锈钢不进行适当的热处理,硫酸可造成晶间腐蚀。对于焊接后不能进行热处理的焊接结构，应使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2,或稳定化的牌常用金属材料牌号表示方法机械零件所用金属材料多种多样，为了使生产、管理方便、有序，有关标准对不同金属材料规定了它们牌号的表示方法，以示统一和便于采纳、使用。现将常用金属材料牌号表

14、示方法向读者作一些简单介绍。一、钢铁产品牌号表示方法（参照GB/T2212000）1、标准的基本概况GB/T2212000标准是参照国外钢铁产品牌号表示方法和国内钢铁产品牌号表示方法日开始实施。2、主要技术内容变动情况（1）由于一些钢铁产品牌号有它们专用的标准，故取消了原标准中铁合金、铸造合金、高温合金、精密合金、耐蚀合金和铸铁、铸钢、粉末材料等牌号表示方法。（2）一些新的钢铁产品的出现，更加完善了原标准。新标准增加了脱碳低磷粒铁、含矾生铁JP2、铸造耐磨生铁、保证淬透性钢、非调质机械结构钢、塑料模具钢、取向硅钢（电讯用）等牌号表示方法。（3）对不适应科技发展和生产不协调的一些用钢牌号作了彻底

15、改变和修改。如碳素结构A3改为Q235，低合金高强结构钢16Mn改为Q345等。对不锈钢、耐热钢和冷轧硅钢等的牌号表示方法也做了修改。（4）原标准中“钢铁产品牌号表示方法举例”的表3，因不适用于新标准而被删除。3、钢铁产品牌号表示方法的基本原则（1）凡国家标准和行业标准中钢铁产品的牌号均应按GB/T2212000标准规定的牌号表示方法编写。凡不符合规定编写的钢铁产品牌号，应在标准修订时予以更改，一些新的钢铁产品，其牌号也应按此予以编写牌号。（2）产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素和阿拉伯数字相结合的方法来表示。（3）采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产

16、品名称的汉语拼音中选取第一个字母，当和另一个产品所选用的字母重复时，可改用第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字中的第一个拼音字母。（4）暂时没有可采用的汉字及汉语拼音的，采用符号为英文字母。4、钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号（摘录）钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号（略）5、钢铁产品牌号表示方法示例及说明（1）生铁牌号表示方法生铁牌号采用表1中（略）规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含硅量（以千分之几计）。例如：含硅量为2.75%3.25%的铸造用生铁，其牌号表示为“Z30”；含硅量为0.85%1.25%的炼钢用生铁，其牌号表示为“L10”。含钒生铁和脱碳

17、低磷粒铁，阿拉伯数字分别表示钒和碳的平均含量（均以千分之几计）。例如：含钒量不小于0.40%的含钒生铁，其牌号表示为“F40”；含碳量为1.20%1.60%的炼钢用脱碳低磷粒铁，其牌号表示为“TL14”。（2）碳素结构钢和低合金高强度结构牌号表示方法以上用钢通常分为通用钢和专用钢两大类。常用金属材料牌号表示方法（二）通用结构钢采用代表屈服点的拼音字母“Q”。屈服点数值（单位为MPa）和表1规定的质量等级、脱氧方法等符号，按顺序组成牌号。例如：碳素结构钢牌号表示为：Q235AF，Q235BZ；低合金高强度结构钢牌号表示为：Q345C，Q345D。碳素结构钢的牌号组成中，镇静钢符号“Z”和特殊镇静

18、钢符号“TZ”可以省略，例如:质量等级分别为C级和D级的Q235钢，其牌号表示应为Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略为Q235C和Q235D。低合金高强度结构钢有镇静钢和特殊镇静钢，但牌号尾部不加写表示脱氧方法的符号。专用结构钢一般采用代表钢屈服点的符号“Q”。屈服点数值和表1中规定的代表产品用途的符号等表示，例如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；耐侯钢其牌号表示为：Q340NH。根据需要，通用低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（以万分之几计平均含碳量）和标准的元素符号组成；专用低合金高强度结构钢内的牌号，除一般组成外，尚应加上写表1中规定代表产品用途的符号。（3）优

19、质碳素结构钢和优质碳素弹簧牌号表示方法优质碳素结构钢采用两位阿拉伯数字（以万分之几计表示平均含碳量）或阿拉伯数字和元素符号、表1中规定的符号组合成牌号。沸腾钢和半镇静钢，在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。例如：平均含碳量为0.08%的沸腾钢，其牌号表示为“08F”；平均含碳量为0.10%的半镇静钢，其牌号表示为“10b”。镇静钢（S、P分别0.035%）一般不标符号。例如：平均含碳量为0.45%的镇静钢,其牌号表示为“45”。较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均含碳量的阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：平均含碳量为0.50%，含锰量为0.70%1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。高级优

20、质碳素结构钢，（S、P分别0.03%），在牌号后加符号“A”。例如：平均含碳量为0.45%的高级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45A”。特级优质碳素结构钢（SW0.020%、PW0.025%）,在牌号后加符号“E”。例如：平均含碳量为0.45%的特级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45E”。优质碳素弹簧钢牌号的表示方法与优质碳素结构钢牌号表示方法相同（65、70、85、65Mn钢在GB/T1222和GB/T699两个标准中同时分别存在）。（4）合金结构钢和合金弹簧钢牌号表示方法合金结构钢牌号采用阿拉伯数字和标准的化学元素符号表示。用两位阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计），放在牌号头部。合金

21、元素含量表示方法为：平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均合金含量为1.50%2.49%、2.50%3.49%、3.50%4.49%、4.50%5.49%、时，在合金元素后相应写成2、3、4、5。例如：碳、铬、锰、硅的平均含量分别为0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金结构钢，当S、P含量分别0.035%时，其牌号表示为“30CrMnSi”。高级优质合金结构钢（S、P含量分别0.025%），在牌号尾部加符号“A”表示。例如:常用金属材料牌号表示方法（三）特级优质合金结构钢（SW0.025%,PW0.025%）,在牌号尾部加符号“E”，例如：“30CrMn

22、SiE”。专用合金结构钢牌号尚应在牌号头部（或尾部）加表1中规定代表产品用途的符号。合金弹簧钢牌号的表示方法与合金结构相同。例如：碳、硅、锰的平均含量分别为0.60%、1.75%、0.75%的弹簧钢，其牌号表示为“60Si2Mn”。高级优质弹簧钢，在牌号尾部加符号“A”，其牌号表示为“60Si2MnA”。（5）易切削钢牌号表示方法易切削钢采用标准化学元素符号、表1（略）规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计）。加硫易切削和加硫、磷易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后不加易切削元素符号。例如：平均含碳量为0.15%的易切削钢，其牌号表示为“Y15”。较高含锰量的加硫或

23、加磷易切削钢在符号“Y”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：平均含碳量为0.40%，含锰量为1.20%1.55%的易切削钢，其牌号表示为“Y40Mn”。含钙、铅等易切削元素的易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后加易切削元素符号。例如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。（6）非调制机械结构钢牌号表示方法非调制机械结构钢，在牌号头部分别加符号“YF”和“F”表示易切削非调制机械结构钢和热锻用非调制机械结构钢，牌号表示方法的其他内容与合金结构钢相同。例如：“YF35V”“F45V”。（7）工具钢牌号表示方法工具钢分为碳素钢工具钢、合金工具钢和高速工具钢三类。碳素工具钢采用标准化学元素符号、表1规定的符号

24、和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字平均含碳量（以千分之几计）。普通含锰量碳素工具钢，在工具钢符号“T”后为阿拉伯数字。例如：平均含碳量为0.80%的碳素工具钢，其牌号表示为“T8”。较高含锰量的碳素工具钢，在工具钢符号“T”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：“T8Mn”。高级优质碳素工具钢，在牌号尾部加“A”。例如：“T8MnA”。合金工具钢和高速工具钢合金工具钢、高速工具钢牌号表示方法与合金结构钢牌号表示方法相同，采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示，但一般不标明平均含碳量数字，例如：平均含碳量为1.60%，含铬、钼，钒含量分别为11.75%、0.50%、2.00%的合金工具钢，其牌号表示为

25、“Cr12MoV”；平均含碳量为0.85%，含钨、钼、铬、钒含量分别为6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具钢，其牌号表示为“W6Mo5Cr4V2”。若平均含碳量小于1.00%时，可采用一位阿拉伯数字表示含碳量（以千分之几计）。例如：平均含碳量为0.80%，含锰量为0.95%，含硅量为0.45%的合金工具钢，其低铬（平均含铬量V1.00%合金工具钢，在含铬量（以千分之几计）前加数字“0”。例如：平均含铬量为0.60%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr06”。（8）塑料模具钢牌号表示方法塑料模具钢牌号在头部加符号“SM”夕卜，其余表示方法与优质碳素结构钢和合金工具钢牌号表示方法相同。例如：平均含碳量为0.45%的碳素塑料模具钢，其牌号表示为“SM45”；平均含碳量为0.34%,含铬量为1.70%，含钼量为0.42%的合金塑料模具钢，其牌号表示为“SM3Cr2Mo”。（9）轴承钢牌号表示方法轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈钢和高温轴承钢等四大类。高碳铬轴承钢，在牌号头部加符号“G”，但不标明含碳量。铬含量以千分之几计，其他合金元素按合金结构钢的合金含量表示。例