產(chǎn)品詳情
304不銹鋼無縫管316L厚壁管2507不銹鋼管2205加工切割310S規(guī)格全
不銹鋼的強度是由各種因素不確定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學因素，主要是金屬元素。不同類型的不銹鋼由于其化學成分的差異，就有不同的強度特性。
（1）馬氏體型不銹鋼
馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現(xiàn)硬化的特性，因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大范圍的不同的力學性能。
馬氏體型不銹鋼從大的方面來區(qū)分，屬于鐵-鉻-碳系不銹鋼。進而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強度的變化趨勢和在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鎳的強度特性如下所述。
馬氏體鉻系不銹鋼在淬火-回火條件下，增加鉻的含量可使鐵素體含量增加，因而會降低硬度和抗拉強度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當鉻含量增加時硬度有所提高，而延伸率略有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火后的硬度也隨之增加，而塑性降低。添加鉬的主要目的是提高鋼的強度、硬度及二次硬化效果。在進行低溫淬火后，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少于1%。
在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中，含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼得到硬度值。
馬氏體型不銹鋼的化學成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分組合基礎(chǔ)上添加鉬、鎢、釩、和鈮等元素。由于組織結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下強度急劇下降。而在600℃以下，高溫強度在各類不銹鋼中，蠕變強度也。
(2)鐵素體型不銹鋼
據(jù)研究結(jié)果，當鉻含量小于25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降；高于25%時由于合金的固溶強化作用，強度略有提高。鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織，可促進α??’相、б相和x相的析出，并經(jīng)固溶強化后其強度提高。但同時也提高了缺口性，從而使韌性降低。鉬提高鐵素體型不銹鋼強度的作用大于鉻的作用。
鐵素體型不銹鋼的化學成分的特征是含11%-30%Cr，其中添加鈮和鈦。其高溫強度在各類不銹鋼中是的，但對熱疲勞的抗力。
（3）奧氏體型不銹鋼
奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量后，由于其固溶強化作用使強度得到提高。
奧氏體型不銹鋼的化學成分特性是以鉻、鎳為基礎(chǔ)添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由于其組織為面心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下有高的強度和蠕變強度。還由于線膨脹系數(shù)大，因此比鐵素體型不銹鋼熱疲勞強度差。
（4）雙相不銹鋼
對鉻含量約為25%的雙相不銹鋼的力學性能研究表明，在α+r雙相區(qū)內(nèi)鎳含量增加時r相也增加。當鋼中的鉻含量為5%時，鋼的屈服強度達到值；當鎳含量為10%時，鋼的強度達到值。
高溫疲勞是指材料在高溫下由于周期反復變化著的應(yīng)力的作用而發(fā)生損傷至斷裂的過程。對其進行的研究結(jié)果表明，在某一高溫下，10的8次冪次高溫疲勞強度是該溫度下高溫抗拉強度的1/2。
熱疲勞是指在進行加熱（膨脹）和冷卻（收縮）的過程中，當溫度發(fā)生變化和受到來自外部的約束力時，在材料的內(nèi)部相應(yīng)于其本身的膨脹和收縮變形產(chǎn)生應(yīng)力，并使材料發(fā)生損傷。當快速地反復加熱和冷卻時其應(yīng)力就具沖擊性，所產(chǎn)生的應(yīng)力與通常情況相比更大，此時有的材料呈脆性破壞。這種現(xiàn)象被稱之為縶沖擊。熱疲勞和熱沖擊是有著相似之處的現(xiàn)象，但前者主要伴隨大的塑性應(yīng)變，而后者的破壞主要是脆性破壞。
不銹鋼的成分和熱處理條件對高溫疲勞強度有影響。特別是當碳的含量增加時高溫疲勞強度明顯提高，固溶熱處理溫度也有顯著的影響。一般來說鐵素體型不銹鋼具有良好的熱疲勞性能。在奧氏體不銹鋼中，高硅的且在高溫下具有良好的延伸性的牌號有著良好的熱疲勞性能。
熱膨脹系數(shù)越小、在同一熱周期作用下應(yīng)變量越小、變形抗力越小和斷裂強度越高，壽命就越長?？梢哉f馬氏體型不銹鋼1Cr17的疲勞壽命最長，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不銹鋼的疲勞壽命最短。另外鑄件較鍛件更易發(fā)生由于熱疲勞引起的破壞。在室溫下，10的7次冪次疲勞強度是抗拉強度的1/2。與高溫下的疲勞強度相比可知，從室溫到高溫的溫度范圍內(nèi)疲勞強度沒有太大的差異。
溫州五岳不銹鋼管廠 關(guān)于304不銹鋼管 316L不銹鋼管等材質(zhì)的基本性能介紹（四）沖擊韌性
材料在沖擊載荷作用下，載荷變形曲線所包括的面積稱為沖擊韌性。對于鑄造馬氏體時效不銹鋼，當鎳含量為5%時其沖擊韌性較低。隨著鎳含量的增加，鋼的強度和韌性可得到改善，但鎳含量大于8%時，強度和韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鉬后，可提高鋼的強度且可保持韌性不變。
在鐵素體型不銹鋼中增加鉬的含量雖可提高強度，但缺口性也被提高而使韌性下降。
在奧氏體型不銹鋼中具有穩(wěn)定奧氏體組織和鉻鎳系奧氏體不銹鋼的韌性（室溫下韌性和低溫下韌性）非常優(yōu)良，因而適用于在室溫下和低溫下的各種環(huán)境中使用。對于有穩(wěn)定奧氏體組織和鉻錳系奧氏體不銹鋼。添加鎳可進一步改善其韌性。
雙相不銹鋼的沖擊韌性隨鎳含量的增加而提高。一般來說，在a+r兩相區(qū)內(nèi)其沖擊韌性穩(wěn)定在160-200J的范圍內(nèi)。
二、工藝性能
（一）成形性能
不銹鋼的成形性能因鋼種的不同，即結(jié)晶結(jié)構(gòu)的不同而有很大的差異。如鐵素體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼和成形性能由于前者的晶體結(jié)構(gòu)是體心立方，而后者的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方而有顯著的差異。
鐵素體不銹鋼的凸緣成形性能與n值（加工硬化指數(shù)）有關(guān)，深沖加工性能與r值（塑性應(yīng)變化）有關(guān)。其中r值由不同的生產(chǎn)工藝下的不同的組織集合來決定。采取一些措施來顯著減少固溶碳和固溶氮，可大大改善r值并使深沖性能得到大幅度的提高。
奧氏體型不銹鋼一般來說n值較大，在進行加工的過程中由于塑性誘發(fā)相變而生成馬氏體，因而有較大的n值和延伸率，可進行深沖加工和凸緣成形。有一部分奧氏體型不銹鋼在深沖加工后，經(jīng)一段時間會產(chǎn)生與沖壓方向一致的縱向裂紋，即所謂的“時效裂紋”。為此采用高鎳，低氮和低碳的奧氏體型不銹鋼可避免該缺陷的發(fā)生。
奧氏體型不銹鋼不所含的鎳可明顯降低鋼的冷加工硬化傾向，其原因是可使奧氏體的穩(wěn)定性增加，減少或消除了冷加工過程中的馬氏體轉(zhuǎn)變，降低廠冷加工硬化速率，強度降低和塑性提高。
在雙相不銹鋼中增加鎳的含量可降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，從而改善了冷加工變形性能。
在評價不銹鋼鋼板的成形加工性時，一般以綜合成形性能來標志。該綜合成形性能是由標志斷裂極限的抗斷裂性（深沖性能、凸緣成形性能、邊部延伸性能、彎曲性能），標志成形模具和材料的配合性的抗起起皺性，標志卸載后固定形狀的形狀固定性等組成。
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對不銹鋼鋼板的工藝性能進行評價主要有以下試驗方法：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（1）拉伸試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（2）彎曲試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（3）沖壓成形試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（4）擴口試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（5）沖擊試驗。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??對不銹鋼鋼管的工藝性能進行評價主要有以下幾項：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（1）拉伸試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（2）擴管試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（3）壓扁試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（4）壓潰試驗；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（5）彎曲試驗。
在不銹鋼的應(yīng)用中對不銹鋼結(jié)構(gòu)進行焊接和切割是不可避免的。由于不銹鋼本身所具有的特性，與普碳鋼相比不銹鋼的焊接及切割有著其特殊性，更易在其焊接接頭及其熱影響區(qū)（HAZ）產(chǎn)生各種缺陷。焊接時要特別注意不銹鋼的物理性質(zhì)。例如奧氏體型不銹鋼的熱膨脹系數(shù)是低碳鋼和高鉻系不銹鋼的1.5倍；導熱系數(shù)約是低碳鋼的1/3，而高鉻系不銹鋼的導熱系數(shù)約是低碳鋼的1/2；比電阻是低碳鋼的4倍以上，而高鉻系不銹鋼是低碳鋼的3倍。這些條件加上金屬的密度、表面張力、磁性等條件都對焊接條件產(chǎn)生影響。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??馬氏體型不銹鋼一般以13%Cr鋼為代表。它進行焊接時，由于熱影響區(qū)中被加熱到相變點以上的區(qū)域內(nèi)發(fā)生a-r（M）相變，因此存在低溫脆性、低溫韌性惡化、伴隨硬化產(chǎn)生的延展性下降等問題。因而對于一般馬氏體型不銹鋼焊接時需進行預熱，但碳、氮含量低的和使用r系焊接材料時可不需預熱。焊接熱影響區(qū)的組織通常又硬又脆。對于這個問題，可通過進行焊后熱處理使其韌性和延展性得到恢復。另外碳、氮含量低的牌號，在焊接狀態(tài)下也有一定的韌性。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??鐵素體型不銹鋼以18%Cr鋼為代表。在含碳量低的情況下有良好的焊接性能，焊接裂紋性也較低。但由于被加熱至900℃以上的焊接熱影響區(qū)晶粒顯著變粗，使得在室溫下缺少延伸性和韌性，易發(fā)生低溫裂紋。也就是說，一般來講鐵素體型不銹鋼有475℃脆化、700-800℃長時間加熱下發(fā)生б相脆性、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化、低溫脆化、碳化物析出引起耐蝕性下降以及高合金鋼中易發(fā)生的延遲裂紋等問題。通常應(yīng)在焊接時進行焊前預熱和焊后熱處理，并在具有良好韌性的溫度范圍進行焊接。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??奧氏體型不銹鋼以18%Cr-8%Ni鋼為代表。原則上不須進行焊前預熱和焊后熱處理。一般具有良好的焊接性能。但其中鎳、鉬的含量高的高合金不銹鋼進行焊接時易產(chǎn)生高溫裂紋。另外還易發(fā)生б相脆化，在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體引起低溫脆化，以及耐蝕性下降和應(yīng)力腐蝕裂紋等缺陷。經(jīng)焊接后，焊接接頭的力學性能一般良好，但當在熱影響區(qū)中的晶界上有鉻的碳化物時會極易生成貧鉻層，而貧鉻層和出現(xiàn)將在使用過程中易產(chǎn)生晶間腐蝕。為避免問題的發(fā)生，應(yīng)采用低碳（C≤0.03%）的牌號或添加鈦、鈮的牌號。為防止焊接金屬的高溫裂紋，通常認為控制奧氏體中的δ鐵素體肯定是有效的。一般提倡在室溫下含5%以上的δ鐵素體。對于以耐蝕性為主要用途的鋼，應(yīng)選用低碳和穩(wěn)定的鋼種，并進行適當?shù)暮负鬅崽幚?；而以結(jié)構(gòu)強度為主要用途的鋼，不應(yīng)進行焊后熱處理，以防止變形和由于析出碳化物和發(fā)生δ相脆化。
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?雙相不銹鋼的焊接裂紋性較低。但在熱影響區(qū)內(nèi)鐵素體含量的增加會使晶間腐蝕性提高，因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問題。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??對于沉淀硬化型不銹鋼有焊接熱影響區(qū)發(fā)生軟化等問題。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??綜上所述，不銹鋼的焊接性能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（1）高溫裂紋：在這里所說的高溫裂紋是指與焊接有關(guān)的裂紋。高溫裂紋可大致分為凝固裂紋、顯微裂紋、HAZ（熱影響區(qū)）的裂紋和再加熱裂紋等。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（2）低溫裂紋:在馬氏體型不銹鋼和部分具有馬氏體組織的鐵素體型不銹鋼中有時會發(fā)生低溫裂紋。由于其產(chǎn)生的主要原因是氫擴散、焊接接頭的約束程度以及其中的硬化組織，所以解決方法主要是在焊接過程中減少氫的擴散，適宜地進行預熱和焊后熱處理以及減輕約束程度。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（3）焊接接頭的韌性：在奧氏體型不銹鋼中為減輕高溫裂紋性，在成分設(shè)計上通常使其中殘存有5%-10%的鐵素體。但這些鐵素體的存在導致了低溫韌性的下降。在雙相不銹鋼進行焊接時，焊接接頭區(qū)域的奧氏體量減少而對韌性產(chǎn)生影響。另外隨著其中鐵素體的增加，其韌性值的顯著下降的趨勢。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??己證實高純鐵素體型不銹鋼的焊接接頭的韌性顯著下降的原因是由于混入了碳、氮和氧的緣故。其中一些鋼的焊接接頭中的氧含量增加后生成了氧化物型夾雜，這些夾雜物成為裂紋發(fā)生源或裂紋傳播的途徑使得韌性下降。而有一些鋼則是由于在保護氣體中混入了空氣，其中的氮含量增加在基體解理面{100}面上產(chǎn)生板條狀Cr2N，基體變硬而使得韌性下降。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（4）б相脆化：奧氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼和雙相不銹鋼易發(fā)生б相脆化。由于組織中析出了百分之幾的相，韌性顯著下降。б相一般是在600-900℃范圍內(nèi)析出，尤其在750℃左右最易析出，作為防止б相產(chǎn)生的預防性措施，奧氏體型不銹鋼中應(yīng)盡量減少鐵素體的含量。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（5）475℃脆化：在475℃附近（370-540℃）長時間保溫時，使Fe-Cr合金分解為低鉻濃度的a固溶體和高鉻濃度的a’固溶體中鉻濃度大于75%時形變由滑移變形轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶變形，從而發(fā)生475℃脆化。
