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不銹鋼的物理性能
一、一般物理性能
和其他材料一樣，物理性能主要包括以下3個方面：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，但是也會受到諸如溫度、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，而線膨脹系數和導磁率等性能則依不銹鋼本身的結晶結構而異。
表4—1~表4—5中列出馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼和雙相不銹鋼主要牌號的物理性能。如密度、熔點、比熱容、導熱系數、線膨脹系數、電阻率、磁導率和縱向彈性系數等參數。
二、物理性能與溫度的相關性
?。?）比熱容
隨著溫度的變化比熱容會發(fā)生變化，但在溫度變化的過程中金屬組織中一旦發(fā)生相變或沉淀，那么比熱容將發(fā)生顯著的變化。
?。?）導熱系數
在600℃以下，各種不銹鋼的導熱系數基本在10~30W/（m?℃）范圍內，隨著溫度的提高導熱系數有增加趨勢。在100℃時，不銹鋼導熱系數由大至小的順序為1Cr17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr 25Ni20。500℃時導熱系數由大至小的順序為1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni20。奧氏體型不銹鋼的導熱系數較其他不銹鋼略低，與普通碳素鋼相比，100℃時奧氏體型不銹鋼的導熱系數約為其1/4。
（3）線膨脹系數
在100-900℃ 范圍內，各類不銹鋼主要牌號的線膨脹系數基本在10ˉ6~130*10ˉ6℃ˉ1，且隨著溫度的升高呈增加的趨勢。對于沉淀硬化型不銹鋼，線膨脹系數的大小時效處理溫度來決定。
?。?）電阻率
在0~900℃，各類不銹鋼主要牌號的比電阻的大小基本在70*10ˉ6~130*10ˉ6Ω?m，且隨著溫度的增加有增加的趨勢。當作為發(fā)熱材料時，應選用電阻率低的材料。
?。?）磁導率
奧氏體型不銹鋼的磁導率極小，因此也被稱為非磁性材料。具有穩(wěn)定奧氏體型組織的鋼，如0 Cr 20 Ni 10、0 Cr 25 Ni 20等，即使對其進行大于80%的大變形量加工也不會帶磁性。
不銹鋼的物理性能（二）
碳、高氮、高錳奧氏體型不銹鋼，如1Cr17Mn6NiSN、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高錳奧氏體型不銹鋼等，在大壓下量加工條件下會發(fā)生ε相相變，因此保持非磁性。在居里點以上的高溫下，即使是強磁材料也會喪失磁性。但有些奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9，因為其組織為亞穩(wěn)定奧氏體組織，因而在進行大壓下量冷加工或進行低溫加工時會發(fā)生馬氏體相變，本身將具有磁性且磁導率也會提高。
?。?）彈性模量
室溫下鐵素體型不銹鋼的縱向彈性模量為200kN/mm2，奧氏體型不銹鋼的縱向彈性模量為193 kN/mm2，略低于碳素結構鋼。隨著溫度的升高縱向彈性模量減小，泊松比增加，橫向彈性模量（剛性）則顯著下降。縱向彈性模量將對加工硬化和組織集合產生影響。
（7）密度
含鉻量高的鐵素體型不銹鋼密度小，含鎳量高和含錳量高的奧氏體型不銹鋼的密度大，在高溫下由于品格間距的加大密度變小。
三、低溫下的物理性能
（1）導熱系數
各類不銹鋼在極低溫度下的導熱系數的大小略有差異，但總的來說是室溫下導熱系數的1/50左右。在低溫下隨著磁通（磁通密度）的增加導熱系數增加。
?。?）比熱容
在極低溫度下，各種不銹鋼的比熱容有一些差異。比熱容受溫度的影響很大，在4k時的比熱容可減小至室溫下比熱容的1/100以下。
（3）熱膨脹性
對于奧氏體型不銹鋼，在80k以下收縮率（相對于273K）的大小略有差異。鎳的含量對收縮率有一定的影響。
（4）電阻率
在極低溫度下各牌號間電阻率大小的差異加大。合金元素對電阻率的大小有較大的影響。
（5）磁性
在低溫下，奧氏體型不銹鋼隨材質的不同其質量磁化率對負荷磁場的影響有差異。不同的合金元素含量也有差異。
不同牌號的磁導率沒有什么差異。
?。?）彈性模量
在低溫下，有磁性轉變的奧氏體型不銹鋼其泊松比相應地產生極值。
