不锈钢的物理性能、力学性能和耐热性能
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 而碳钢小;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。
1Cr18Ni12和0Cr18Ni9Cu3钢热加工性很好,锻造、轧制、镦粗和顶锻等无任何困难。加热温度1Cr18Ni12钢为1150-1180℃为宜,而0Cr18Ni9Cu3钢应低些,以1100-1130℃为好。停锻温度应不低于900℃。
冷成形性优良是这两种不锈钢的 特点。加工硬化指数和杯突深度值与0Cr18Ni9钢相对比示于表4-54。由于加工硬化速率低,可完成变形条件更苛刻、形状更复杂制作的各种冷成形操作:拉深、冲压、挤压和旋压及弯曲等,0Cr18Ni9Cu3多比1Cr18Ni12钢冷成形性更优良。
这两种钢的固溶处理制度为1010-1150℃加热后水冷。如果是对冷成形后的材料进行应力处理,可在300-400℃加热4-8h后空冷。
这两种钢很容易用焊接奥氏体不锈钢常用的方法进行焊接,焊接材料的合金元素含量应比母材稍高些。为了保证焊后的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能, 进行再度固溶处理。
现已研究确定,导致铁素体不锈钢475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一种富铬相,含铬量可高达61%-83%,含铁量为37%-17.5% 。尺寸为10-20nm左右。此相具有体心立方结构且无磁性,晶格常数为0.2877nm,介于铁与铬的晶格常数之间。
б相:铁素体不锈钢在500-925℃温度范围内加热或停留时,同样会使钢产生严重脆化。研究表明,此种脆化的原因是由于б相的析出。从图3-1的Fe-Cr二元相图中可以看出,Fe-Cr合金中有б相的存在,而且б相的铬量范围在42%-50%;α+б相区的铬量≥20% ,其存在温度为500-800℃。由于б相是一种无磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起钢的韧性下降。由于б相富铬,它们的析出又常常引起铬变化而使钢的耐蚀性下降。连续成网状的б相较岛状者更为有害。
00Cr12Ni10AlTi钢的焊接性能良好,不论是在退火状态还是在时效条件下均易于焊接。可使用惰性气体保护焊和手工电弧焊等焊接方法。焊接材料宜采用与母材相同的化学成分。不必焊前预热和焊后退火。焊后进行480℃时效处理,可获得与母材相近的强度和韧性。
此钢易于热加工,热加工的温度范围为1038-1230℃。为了得到细化的晶粒和 机械性能,终加工温度应限制在816-927℃范围内, 在终加工温度范围内应尽可能加大变形量,至少应为20% 。加工后空冷到室温即可。
00Cr12Ni10AlTi钢在大气中的耐蚀性相当于0Cr19Ni9和Cr17型铁素体钢, 在盐雾试验中,钢的耐蚀性稍低于1Cr17而优于1Cr13。在沸腾20%H3PO4,60%醋酸,25%和65%HNO3中,其耐蚀稍好于1Cr13,但不如0Cr19Ni9和1Cr17。