和其他材料一樣,不(bu)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不銹鋼的導熱系數為鋁的1/8,SUS304不(bu)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(peng)脹系(xi)數(shu)大,在(zai)進行不銹(xiu)鋼退火需要注意其與普(pu)通鋼熱(re)處理不同的(de)特點。如加(jia)熱(re)溫(wen)度較高、加(jia)熱(re)時間(jian)也相(xiang)對(dui)較長,在(zai)低(di)溫(wen)時溫(wen)度不容易均勻,奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼高溫(wen)膨(peng)脹較嚴重等(deng)。
在多種金屬之中(zhong),不銹鋼是比(bi)較容(rong)易(yi)通過電流的(de)材(cai)料。與純金屬相(xiang)比(bi),合金的(de)電阻率一般較大,不銹鋼也是如此(ci),與其構成元(yuan)素的(de)鐵、鉻、鎳(nie)相(xiang)比(bi),電阻率值明顯地要大。SUS304要比(bi)SUS430大,像SUS310S 那樣,合金元(yuan)素越多,電阻就越大。
不銹鋼(gang)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)性與基(ji)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)密切相關,鐵素體(ti)(ti)(ti)、珠(zhu)光體(ti)(ti)(ti)和馬氏體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)在常(chang)溫下(xia)為鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)性,在磁(ci)(ci)(ci)(ci)場中表(biao)現(xian)出很強的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化作(zuo)用,磁(ci)(ci)(ci)(ci)導率很高;而(er)具(ju)有面心立方(fang)結構(gou)的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)為順磁(ci)(ci)(ci)(ci)性,磁(ci)(ci)(ci)(ci)導率很低(di)。奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)在殘留鐵素體(ti)(ti)(ti)、冷(leng)加工引起(qi)的(de)(de)馬氏體(ti)(ti)(ti)相變(SIM)、焊接等影響下(xia)也可能表(biao)現(xian)出一定磁(ci)(ci)(ci)(ci)性。
物理(li)性(xing)(xing)能(neng)包括磁性(xing)(xing)能(neng)、耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)、熱(re)膨脹系數等。
1. 熔(rong)點測試
一(yi)般使用DSC差熱(re)掃描量(liang)(liang)熱(re)法(fa)(fa)測(ce)量(liang)(liang)熔(rong)(rong)點,DSC差熱(re)分析儀(yi)以(yi)不銹(xiu)鋼(gang)樣(yang)品(pin)(pin)吸熱(re)的速(su)率為縱坐標(biao)(biao),以(yi)溫度為橫坐標(biao)(biao),在樣(yang)品(pin)(pin)加熱(re)過程中(zhong)繪制DSC曲線(xian)(xian),曲線(xian)(xian)波峰對應(ying)的溫度為不銹(xiu)鋼(gang)樣(yang)品(pin)(pin)的熔(rong)(rong)點,具體(ti)見(jian)《貴(gui)金屬熔(rong)(rong)化溫度范圍的測(ce)定 熱(re)分析試驗方法(fa)(fa)》(GB/T 1425-2021)。
2. 比熱(re)容測試
一般使用DSC差熱(re)掃描量(liang)熱(re)法測(ce)量(liang)熔點,DSC差熱(re)分析(xi)儀以銅作為標(biao)(biao)(biao)準(zhun)樣品。在程(cheng)序(xu)控制溫(wen)度和一定氣氛下,保持不銹鋼(gang)樣品與銅標(biao)(biao)(biao)準(zhun)樣品溫(wen)度相等時(shi)(shi),測(ce)量(liang)輸給樣品和標(biao)(biao)(biao)準(zhun)樣品的加熱(re)功率與溫(wen)度或時(shi)(shi)間的關系,具(ju)體見ASTME 1269-2011和德標(biao)(biao)(biao)DIN 51007-1994等。
3. 導熱系數測試
通用測量(liang)導(dao)熱(re)系數(shu)(shu)的穩態法,用上(shang)下(xia)平整的兩個樣品夾(jia)住探頭,探頭加熱(re),通過調節(jie)功率和測試時(shi)間(jian)得(de)到樣品最佳(jia)(瞬間(jian)溫升、總體比上(shang)特(te)征時(shi)間(jian)、殘差)的數(shu)(shu)據,通過數(shu)(shu)學(xue)模型擬合得(de)到樣品的導(dao)熱(re)系數(shu)(shu)、體積(ji)比熱(re)和熱(re)擴(kuo)散(san)系數(shu)(shu),具體見《導(dao)熱(re)率測試方法》(ISO 22007-2:2008)。
4. 線膨(peng)脹系數測試也稱為(wei)線彈性系數
使用熱膨脹儀(yi),測(ce)量兩個溫度間試樣長度的變化(hua),計算出線膨脹系(xi)數,具體見《金屬材(cai)料熱膨脹特(te)征參數的測(ce)定》(GB/T 4339-2008)。
5. 電(dian)阻率測試
使用(yong)智(zhi)能電(dian)(dian)(dian)導率(lv)儀,采用(yong)專用(yong)工裝夾持試樣(yang),根(gen)據試樣(yang)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)值范圍,采用(yong)凱爾文電(dian)(dian)(dian)橋(qiao)或(huo)惠(hui)思登電(dian)(dian)(dian)橋(qiao)通(tong)過測(ce)量(liang)(liang)(liang)電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流計算出電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu),電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)或(huo)電(dian)(dian)(dian)導率(lv)測(ce)量(liang)(liang)(liang),具體見《金屬材料(liao)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率(lv)測(ce)量(liang)(liang)(liang)方法(fa)》(GB/T 351-2019)。
6. 磁導率的測試
磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率(lv)儀探頭由一個磁(ci)(ci)(ci)體(A)和磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)測(ce)量線圈(quan)(B)組成。磁(ci)(ci)(ci)體產(chan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(C),當接近具有磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率(lv)(E)材料時,磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(D)產(chan)生(sheng)變化。通過探頭中的線圈(quan)來檢(jian)測(ce)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的變化(F),從而計算出磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率(lv),見《弱磁(ci)(ci)(ci)材料相對磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率(lv)的測(ce)量方法》(GB/T 35690-2017)。
7. 楊氏彈性模量檢測
使(shi)用(yong)拉伸試驗機給圓形(xing)或矩形(xing)標準試樣施加軸(zhou)向力,在不銹(xiu)鋼(gang)彈性(xing)材料范圍(wei)內測(ce)定的軸(zhou)向變(bian)形(xing)和(he)橫向變(bian)形(xing),用(yong)圖解法或擬(ni)合法計算(suan)出E值,具體見《金屬材料彈性(xing)模量和(he)泊松比(bi)試驗方法》(GB/T 22315-2008)。
8. 剛性系(xi)數(shu)測試又稱為(wei)剛度系(xi)數(shu)
利用(yong)靜態法扭桿剛度測(ce)量(liang)法,將試樣裝(zhuang)夾(jia)在象限儀(yi)(yi)的(de)(de)測(ce)量(liang)平(ping)板上,對(dui)好零(ling)位(wei)示值,轉動(dong)象限儀(yi)(yi)和擺動(dong)自準(zhun)直儀(yi)(yi),依(yi)次測(ce)出(chu)加載(zai)載(zai)荷對(dui)應(ying)的(de)(de)象限儀(yi)(yi)上試樣的(de)(de)轉動(dong)角(jiao)度值即可(ke)得(de)到試樣的(de)(de)剛度系(xi)數。



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