物理性能(neng)是指物質本身的屬性,即材料、物品所具有的性質和功能(neng)。一(yi)般來(lai)說,凡(fan)物質的性質改(gai)變時,不涉及物質分子化學組成的改(gai)變,這種(zhong)性質就屬于物理性能(neng)。
1. 密度
密(mi)度(du):物(wu)質的(de)質量與其(qi)體(ti)積的(de)比值,即物(wu)質單位(wei)體(ti)積的(de)質量。
奧氏體系列不銹(xiu)鋼(gang)的代表鋼種06Cr19Ni10(304)的密度比碳鋼大,馬氏體系列不銹鋼12Cr13(410)和鐵素體系列不銹鋼10Cr17(430)的密度比碳鋼小。與其他材料相比較,如比塑料(為1.2g/cm3)、玻璃(為2.5g/cm3)、鋁(為2.7g/cm3)、鈦(為4.5g/cm3)的密度大,比銅的密度(為8.9g/cm3)略小。常見不銹鋼的密度,見表2-1所列。
2. 導熱性
導熱(re)(re),又稱傳熱(re)(re),它是由(you)于物(wu)(wu)體(ti)內部(bu)溫度(du)較(jiao)高(gao)的(de)(de)分(fen)子(zi)或(huo)自由(you)電子(zi),因振動(dong)(dong)或(huo)碰撞將熱(re)(re)能(neng)以動(dong)(dong)能(neng)的(de)(de)形式傳給相(xiang)鄰(lin)溫度(du)較(jiao)低的(de)(de)分(fen)子(zi),它的(de)(de)特(te)點(dian)是物(wu)(wu)體(ti)內的(de)(de)分(fen)子(zi)沒(mei)有(you)宏觀(guan)的(de)(de)相(xiang)對位(wei)移。固(gu)體(ti)的(de)(de)傳熱(re)(re)都屬于這一類。
一般(ban)說不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)導(dao)熱性“不好(hao)(hao)”。但如(ru)果用(yong)于需要(yao)保溫的(de)(de)情況下(xia),這個“不好(hao)(hao)”倒成了(le)它的(de)(de)優點。不銹(xiu)鋼(gang)在常(chang)溫狀(zhuang)態下(xia),其熱導(dao)率比較低,與(yu)鋁(lv)相比較,10Cr17(430)為(wei)(wei)鋁(lv)的(de)(de)1/8左右(you);06Cr19Ni10(304)為(wei)(wei)鋁(lv)的(de)(de)1/13左右(you);與(yu)碳鋼(gang)相比較,分別為(wei)(wei)1/2左右(you)和(he)1/4左右(you)。
純(chun)金(jin)屬中(zhong),熱是因(yin)自(zi)由電子的(de)(de)(de)運動(dong)而(er)傳遞(di)的(de)(de)(de),不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是鐵和鉻(ge)(Cr)及(ji)鎳(Ni)的(de)(de)(de)合金(jin),自(zi)由電子的(de)(de)(de)運動(dong)因(yin)鉻(ge)及(ji)鎳的(de)(de)(de)抑制而(er)變小。自(zi)由電子的(de)(de)(de)運動(dong)也(ye)受(shou)溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)影響,熱導率(lv)根據溫(wen)(wen)度而(er)變化。對(dui)于50~800℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)段,按(an)溫(wen)(wen)度連續地單調增加(jia)。其增加(jia)的(de)(de)(de)程度,Cr-Ni系列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)比(bi)Cr系列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)要小一些。對(dui)低(di)(di)溫(wen)(wen)段,也(ye)隨著溫(wen)(wen)度降低(di)(di)的(de)(de)(de)同時(shi)熱導率(lv)減(jian)少(shao),超低(di)(di)溫(wen)(wen)時(shi),變為(wei)極(ji)小。常見不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)熱導率(lv),見表2-1。
3. 熱膨脹性
熱膨(peng)脹是指當溫度(du)改變時物(wu)體發生脹縮的(de)現象為熱膨(peng)脹。
在溫度(du)T時,長(chang)度(du)為l、體(ti)(ti)(ti)積為V的(de)物體(ti)(ti)(ti),溫度(du)保持在T+dT時,其(qi)長(chang)度(du)和體(ti)(ti)(ti)積的(de)變(bian)化則分別(bie)為l+dl及V+dV的(de)現象稱(cheng)為熱膨脹(zhang)。線[膨]脹(zhang)系數為α,體(ti)(ti)(ti)膨脹(zhang)系數為β,可(ke)分別(bie)以下式表示:
對各向同性(xing)的固體而言,可以近似的取β=3α。
不銹(xiu)鋼與(yu)碳鋼相比(bi)較,06Cr19Ni10(304)的線(xian)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系數大,10Cr17(430)則小。而鋁(lv)和(he)銅的線(xian)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系數比(bi)不銹(xiu)鋼大。常用不銹(xiu)鋼的膨(peng)脹(zhang)(zhang)系數,見表2-1。
4. 電阻率(lv)
電阻是(shi)(shi)物質阻礙(ai)電流通過的(de)性質。電阻率是(shi)(shi)表征物質導電性能的(de)物理量(liang)。
通常電阻(zu)(zu)以下式表(biao)示: 電阻(zu)(zu)=電阻(zu)(zu)率(lv)x(導體(ti)長度/斷(duan)面(mian)積)
銀或(huo)銅的(de)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)率非常(chang)小,是(shi)電(dian)(dian)流(liu)最容易通(tong)過(guo)的(de)材料。然而(er)和這些純金屬相比較(jiao),它們的(de)合金的(de)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)率一般(ban)都(dou)要大很多。由于不(bu)銹鋼(gang)是(shi)在鐵(tie)(Fe)中加入鉻(Cr)或(huo)鎳(nie)(Ni)的(de)合金,與純金屬相比較(jiao),其電(dian)(dian)阻(zu)(zu)率明顯地增大。在不(bu)銹鋼(gang)中,從12Cr13(410)、10Cr17(430)進而(er)到06Cr19Ni10(304),隨著其中所含合金量的(de)增加,電(dian)(dian)阻(zu)(zu)率增大。
和(he)純金屬相(xiang)比,合(he)金電(dian)阻(zu)率增加(jia)的(de)原(yuan)因(yin),如同其(qi)熱導(dao)率增加(jia)一樣,也是因(yin)輸送電(dian)流的(de)自由電(dian)子在運(yun)(yun)動中,由于合(he)金元素的(de)存在,而(er)使其(qi)運(yun)(yun)動紊亂(luan)不規律所致(zhi)。在多(duo)數金屬中,熱導(dao)率(λ)越(yue)高,則(ze)其(qi)電(dian)導(dao)率亦越(yue)高。
常用(yong)不(bu)銹鋼電(dian)阻率,列于表(biao)2-1。