WAP手機版 RSS訂閱 加入收藏  設為首頁
工程材料
當前位置:首頁 > 特色專欄 > 工程材料

不銹鋼的力學性能

時間:2020/6/25 17:54:52   作者:未知   來源:網絡文摘   閱讀:0   評論:0

材料的力學性能是指材料在不同環境(溫度、介質、濕度)下,承受各種外加載荷(拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、沖擊、交變應力等)時所表現出的力學特征 。

一、強度(抗拉強度、屈服強度)

不銹鋼的強度由各種因素來確定,但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學元素,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鎳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,使鋼得到最大硬度值。
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上添加鉬、鎢、釩和鈮等元素。由于組織結構為體心立方結構,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最高,蠕變強度也最高。
(2)鐵素體型不銹鋼
    據研究結果,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、σ相和χ相的析出,并經固溶強化后其強度提高。但同時也提高了缺口敏感性,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最低的,但對熱疲勞的抗力最強。
(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、鎳為基礎添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由于其組織為面心立方結構,因而在高溫下有高的強度和蠕變強度。還由于線膨脹系數大,因而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+γ雙相區內鎳含量增加時γ相也增加。當鋼中的鉻含量為5%時,鋼的屈服強度達到最高值;當鎳含量為10%時,鋼的強度達到最大值。
    二、蠕變強度
    由于外力的作用隨時間的增加力發生變形的現象稱之為蠕變。在一定溫度下特別是在高溫下、載荷越大則發生蠕變的速度越快;在一定載荷下,溫度越高和時間越長則發生蠕變的可能性越大。與此相反,溫度越低蠕變速度越慢,在低至一定溫度時蠕變就不成問題了。這個最低溫度依鋼種而異,一般來說,純鐵在330℃左右,而不銹鋼則因已采取各種措施進行了強化,所以該溫度是550℃以上。
    和其他鋼一樣,熔煉方式、脫氧方式、凝固方法、熱處理和加工等對不銹鋼的蠕變特性有很大的影響,據介紹,在美國進行的對18—8不銹鋼進行的蠕變強度試驗表明,取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時間的標準偏差是平均值的約11%,而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試料的標準偏差與平均值相差則達到兩倍之多。又據在德國進行的試驗結果表明,在105h時間下0Cr18Ni11Nb鋼的強度為小于49MPa至118MPa,散差很大。
    三、疲勞強度
    高溫疲勞是指材料在高溫下由于周期反復變化著的應力的作用而發生損傷至斷裂的過程。對其進行的研究結果表明,在某一高溫下,108·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,當溫度發生變化和受到來自外部的約束力時,在材料的內部相應于其本身的膨脹和收縮變形產生應力,并使材料發生損傷。當快速地反復加熱和冷卻時其應力就具沖擊性,所產生的應力與通常情況相比更大,此時有的材料呈脆性破壞。這種現象被稱之為熱沖擊。熱疲勞和熱沖擊是有著相似之處的現象,但前者主要伴隨大的塑性應變,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。
熱膨脹系數越小、在同一熱周期作用下應變量越小、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生由于熱疲勞引起的破壞。
在室溫下,107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疲勞強度沒有太大的差異。
    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,但當鎳含量大于8%時,強度和韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鑷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,但缺口敏感性也被提高而使韌性下降。
在奧氏體型不銹鋼中具有穩定奧氏體組織的鉻鎳系奧氏體不銹鋼的韌性(室溫下韌性和低溫下韌性)非常優良,因而適用于在室溫下和低溫下的各種環境中使用。對于有穩定奧氏體組織的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兩相區內其沖擊韌性穩定在160—200J的范圍內。


 欲獲取資料解壓密碼,可以掃描以下(左邊)二維碼關注天天CAD微信公眾號并回復“解壓密碼”,咨詢問題可以掃描以下(右邊)二維碼。

 

上一篇:沒有了
下一篇:關于有色金屬的知識
免責申明:天天CAD教程網旨在相互學習交流,是一個完全免費的網站,部分原創作品,歡迎轉載,部分內容來自互聯網,如果侵犯了您的權利請盡快通知我們!
QQ交流群:92453056  郵箱:[email protected] Copyright 2008-2017天天CAD網 湘ICP備17006802號
官方吉祥棋牌馆手机版 快乐赛车有什么公式吗 贵州快3走势图500期 配资排排网 家彩网开奖千喜3d试机号开机号 时时彩平台哪个好 黑龙江快乐十分钟结果 安徽高频11选5开奖结果 福彩快乐十分7个全中多少钱 河南体彩481合走势图 600868股票行情