和其他材料一樣,不銹(xiu)鋼的物理性能主要包括熔點、比熱容、導熱系數和線膨脹系數等熱力學性能,電阻率、電導率和磁導率等電磁學性能,以及楊氏彈性模量、剛性系數等力學性能。這些性能一般都被認為是不銹鋼材料的固有特性,但也會受到諸如溫度、加工程度和磁場強度等的影響。
通常情況下不銹鋼與純鐵相比導熱系數低、電阻大,而線膨脹系數和磁導率等性能則依不銹鋼本身的結晶結構而異。如在600℃以下,各種不銹鋼的導熱系數基本在10~30瓦/(米·攝氏度)范圍內。和鋁相比,SUS430不銹(xiu)鋼的導熱系數為鋁的1/8,SUS304不銹鋼為1/13;與碳鋼相比分別為1/2和1/4,不銹鋼的導熱系數是較低的。這主要是由于不銹鋼中的鉻和鎳阻礙了承擔熱傳導的金屬結晶中的自由電子的活動(電子熱傳導)。
由于導熱(re)性差、熱(re)膨脹(zhang)系數大,在(zai)進行(xing)不(bu)銹(xiu)鋼退火需要注意(yi)其與(yu)普通(tong)鋼熱(re)處理不(bu)同(tong)的特點。如加熱(re)溫度(du)較(jiao)高、加熱(re)時(shi)(shi)間也(ye)相(xiang)對(dui)較(jiao)長,在(zai)低溫時(shi)(shi)溫度(du)不(bu)容(rong)易均勻,奧氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼高溫膨脹(zhang)較(jiao)嚴重等。
在多種金屬之(zhi)中,不(bu)銹鋼是比(bi)(bi)較容易通過電流的(de)材料。與(yu)純金屬相比(bi)(bi),合(he)金的(de)電阻率(lv)一般較大,不(bu)銹鋼也是如此(ci),與(yu)其(qi)構成元(yuan)素(su)的(de)鐵、鉻、鎳相比(bi)(bi),電阻率(lv)值明(ming)顯(xian)地要大。SUS304要比(bi)(bi)SUS430大,像(xiang)SUS310S 那樣,合(he)金元(yuan)素(su)越(yue)多,電阻就越(yue)大。
不銹鋼(gang)(gang)的磁性(xing)與基體(ti)(ti)組織(zhi)密切相關,鐵(tie)素體(ti)(ti)、珠光(guang)體(ti)(ti)和馬氏體(ti)(ti)組織(zhi)在(zai)常溫(wen)下為鐵(tie)磁性(xing),在(zai)磁場中表現(xian)出很(hen)強的磁化作(zuo)用,磁導(dao)率(lv)很(hen)高;而具有(you)面心立方結構的奧氏體(ti)(ti)為順磁性(xing),磁導(dao)率(lv)很(hen)低。奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)在(zai)殘(can)留(liu)鐵(tie)素體(ti)(ti)、冷加工(gong)引起的馬氏體(ti)(ti)相變(bian)(SIM)、焊接等影響下也可能(neng)表現(xian)出一定磁性(xing)。
物理性能包括磁性能、耐腐蝕性能、熱膨脹系數等。
1. 熔點測試
一般使用DSC差熱(re)(re)(re)掃描量熱(re)(re)(re)法測量熔(rong)點,DSC差熱(re)(re)(re)分(fen)析儀(yi)以(yi)不銹鋼樣品(pin)(pin)(pin)吸熱(re)(re)(re)的速率為(wei)縱坐標,以(yi)溫(wen)度為(wei)橫坐標,在(zai)樣品(pin)(pin)(pin)加熱(re)(re)(re)過程中(zhong)繪制DSC曲線,曲線波峰對(dui)應的溫(wen)度為(wei)不銹鋼樣品(pin)(pin)(pin)的熔(rong)點,具體見《貴金屬熔(rong)化(hua)溫(wen)度范圍的測定 熱(re)(re)(re)分(fen)析試驗方法》(GB/T 1425-2021)。
2. 比熱容測(ce)試
一般使用DSC差熱(re)掃描量熱(re)法測量熔點(dian),DSC差熱(re)分析(xi)儀以銅(tong)作為標準(zhun)樣(yang)品(pin)。在程序控制(zhi)溫(wen)(wen)度和一定(ding)氣氛下,保持不銹鋼樣(yang)品(pin)與銅(tong)標準(zhun)樣(yang)品(pin)溫(wen)(wen)度相(xiang)等時,測量輸給樣(yang)品(pin)和標準(zhun)樣(yang)品(pin)的(de)加熱(re)功率(lv)與溫(wen)(wen)度或時間的(de)關系(xi),具體(ti)見(jian)ASTME 1269-2011和德標DIN 51007-1994等。
3. 導(dao)熱(re)系數(shu)測試
通用(yong)測(ce)量導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)的(de)穩態法,用(yong)上(shang)下(xia)平整的(de)兩(liang)個樣品(pin)(pin)夾住探(tan)頭,探(tan)頭加熱(re),通過調(diao)節功(gong)率和測(ce)試時間得(de)到(dao)樣品(pin)(pin)最佳(瞬間溫升、總體比上(shang)特征時間、殘差)的(de)數(shu)據(ju),通過數(shu)學模(mo)型擬合得(de)到(dao)樣品(pin)(pin)的(de)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數(shu)、體積比熱(re)和熱(re)擴散系(xi)(xi)數(shu),具體見《導(dao)熱(re)率測(ce)試方法》(ISO 22007-2:2008)。
4. 線膨(peng)脹系(xi)數測試也稱(cheng)為(wei)線彈性系(xi)數
使用熱膨(peng)脹(zhang)儀(yi),測(ce)量兩個(ge)溫度(du)間(jian)試樣長度(du)的變化,計算出線膨(peng)脹(zhang)系數,具(ju)體見(jian)《金屬(shu)材(cai)料熱膨(peng)脹(zhang)特征參數的測(ce)定》(GB/T 4339-2008)。
5. 電阻率測(ce)試
使用智(zhi)能(neng)電(dian)(dian)導率儀(yi),采用專用工裝夾(jia)持試樣(yang),根(gen)據試樣(yang)電(dian)(dian)阻值范圍(wei),采用凱爾文電(dian)(dian)橋或惠(hui)思登(deng)電(dian)(dian)橋通過測(ce)量電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流計算出(chu)電(dian)(dian)阻,電(dian)(dian)阻率或電(dian)(dian)導率測(ce)量,具體見《金屬材(cai)料電(dian)(dian)阻率測(ce)量方法》(GB/T 351-2019)。
6. 磁導率的(de)測(ce)試
磁(ci)(ci)導(dao)率儀探(tan)頭由一(yi)個磁(ci)(ci)體(A)和磁(ci)(ci)場測(ce)量線圈(quan)(B)組成。磁(ci)(ci)體產生磁(ci)(ci)場(C),當接近具有磁(ci)(ci)導(dao)率(E)材料時,磁(ci)(ci)場(D)產生變化(hua)。通過探(tan)頭中的線圈(quan)來檢測(ce)磁(ci)(ci)場的變化(hua)(F),從而計算出磁(ci)(ci)導(dao)率,見《弱磁(ci)(ci)材料相對(dui)磁(ci)(ci)導(dao)率的測(ce)量方(fang)法》(GB/T 35690-2017)。
7. 楊(yang)氏彈性模量(liang)檢測
使用拉伸試(shi)驗(yan)機給圓(yuan)形(xing)或(huo)(huo)矩形(xing)標準試(shi)樣施加(jia)軸向(xiang)力(li),在(zai)不銹(xiu)鋼彈(dan)(dan)性材(cai)料范(fan)圍內測定的軸向(xiang)變(bian)形(xing)和橫(heng)向(xiang)變(bian)形(xing),用圖解法或(huo)(huo)擬合法計算(suan)出E值(zhi),具體見《金屬材(cai)料彈(dan)(dan)性模量和泊松比試(shi)驗(yan)方法》(GB/T 22315-2008)。
8. 剛性(xing)系數測試又稱為剛度系數
利用靜態法扭桿剛(gang)度測(ce)(ce)量法,將(jiang)試樣(yang)裝夾(jia)在(zai)象限(xian)儀的測(ce)(ce)量平板上,對好零位示值,轉動象限(xian)儀和擺動自準(zhun)直(zhi)儀,依次測(ce)(ce)出(chu)加載載荷對應的象限(xian)儀上試樣(yang)的轉動角度值即可得到(dao)試樣(yang)的剛(gang)度系數。



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