和其他材料一樣,不銹鋼(gang)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(bu)銹鋼的導熱系數為鋁的1/8,SUS304不銹鋼為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)膨脹(zhang)系數(shu)大,在進行不(bu)銹鋼(gang)退火需要注意其與普(pu)通鋼(gang)熱(re)處理不(bu)同的特點(dian)。如加(jia)熱(re)溫度(du)較高、加(jia)熱(re)時(shi)間也相(xiang)對較長,在低溫時(shi)溫度(du)不(bu)容(rong)易均勻,奧氏體型不(bu)銹鋼(gang)高溫膨脹(zhang)較嚴重等。
在(zai)多種金屬(shu)之(zhi)中,不銹鋼是比(bi)較容易(yi)通過(guo)電流的(de)材料。與純(chun)金屬(shu)相(xiang)比(bi),合(he)金的(de)電阻率一般(ban)較大(da)(da),不銹鋼也(ye)是如此,與其構成元(yuan)素(su)的(de)鐵、鉻、鎳相(xiang)比(bi),電阻率值(zhi)明(ming)顯地要大(da)(da)。SUS304要比(bi)SUS430大(da)(da),像(xiang)SUS310S 那樣,合(he)金元(yuan)素(su)越(yue)多,電阻就越(yue)大(da)(da)。
不銹(xiu)鋼的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)性與(yu)基(ji)體(ti)組(zu)織密切相關,鐵素體(ti)、珠光體(ti)和馬氏(shi)體(ti)組(zu)織在常(chang)溫下(xia)為鐵磁(ci)(ci)(ci)性,在磁(ci)(ci)(ci)場(chang)中(zhong)表現出(chu)很強(qiang)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)作用(yong),磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率很高;而具(ju)有面心(xin)立方(fang)結構的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)為順磁(ci)(ci)(ci)性,磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率很低。奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼在殘(can)留鐵素體(ti)、冷加(jia)工(gong)引起的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)相變(SIM)、焊接等(deng)影響(xiang)下(xia)也可能表現出(chu)一定(ding)磁(ci)(ci)(ci)性。
物理性(xing)能包括磁(ci)性(xing)能、耐腐蝕性(xing)能、熱膨脹(zhang)系數等。
1. 熔點測試(shi)
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)儀以不銹鋼(gang)樣(yang)(yang)品(pin)吸(xi)熱(re)的速率為(wei)縱(zong)坐標(biao),以溫(wen)度為(wei)橫坐標(biao),在樣(yang)(yang)品(pin)加(jia)熱(re)過程中繪制DSC曲線,曲線波(bo)峰對(dui)應的溫(wen)度為(wei)不銹鋼(gang)樣(yang)(yang)品(pin)的熔點,具體見《貴金屬熔化溫(wen)度范圍的測(ce)定 熱(re)分析(xi)試驗方法》(GB/T 1425-2021)。
2. 比熱容測試
一般(ban)使(shi)用DSC差(cha)熱掃描量(liang)熱法測量(liang)熔點,DSC差(cha)熱分析儀以銅作為(wei)標準樣品(pin)。在程序控(kong)制(zhi)溫度(du)和一定氣氛下,保持(chi)不銹鋼樣品(pin)與銅標準樣品(pin)溫度(du)相等(deng)時,測量(liang)輸給樣品(pin)和標準樣品(pin)的加熱功率與溫度(du)或時間的關系,具體見ASTME 1269-2011和德標DIN 51007-1994等(deng)。
3. 導熱系數測(ce)試(shi)
通用測(ce)量(liang)導熱(re)系(xi)數(shu)的穩態法(fa),用上下平整(zheng)的兩(liang)個樣(yang)品(pin)夾(jia)住探頭(tou),探頭(tou)加熱(re),通過調節功率和(he)測(ce)試時間(jian)得(de)到樣(yang)品(pin)最佳(瞬間(jian)溫升、總體比上特(te)征時間(jian)、殘差)的數(shu)據(ju),通過數(shu)學模型擬合得(de)到樣(yang)品(pin)的導熱(re)系(xi)數(shu)、體積比熱(re)和(he)熱(re)擴散系(xi)數(shu),具(ju)體見《導熱(re)率測(ce)試方法(fa)》(ISO 22007-2:2008)。
4. 線膨脹系數測(ce)試也稱為線彈性系數
使用熱(re)膨脹(zhang)儀,測量兩個溫(wen)度間試樣長度的變化,計算出線(xian)膨脹(zhang)系(xi)數,具體見《金屬材(cai)料熱(re)膨脹(zhang)特征(zheng)參數的測定》(GB/T 4339-2008)。
5. 電(dian)阻率測試(shi)
使用智能電(dian)(dian)導率儀,采用專用工裝夾(jia)持(chi)試(shi)樣,根據試(shi)樣電(dian)(dian)阻(zu)值范圍(wei),采用凱爾(er)文電(dian)(dian)橋或惠思登電(dian)(dian)橋通過測(ce)量電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流計算(suan)出電(dian)(dian)阻(zu),電(dian)(dian)阻(zu)率或電(dian)(dian)導率測(ce)量,具體見《金(jin)屬材料電(dian)(dian)阻(zu)率測(ce)量方法(fa)》(GB/T 351-2019)。
6. 磁導率的測試
磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率儀探(tan)頭由一(yi)個(ge)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(A)和磁(ci)(ci)(ci)場(chang)測(ce)(ce)量線(xian)圈(quan)(quan)(B)組成。磁(ci)(ci)(ci)體(ti)產生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(C),當接近具有磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率(E)材(cai)料時,磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(D)產生變(bian)化。通過探(tan)頭中的線(xian)圈(quan)(quan)來(lai)檢測(ce)(ce)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的變(bian)化(F),從而計(ji)算出磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率,見(jian)《弱磁(ci)(ci)(ci)材(cai)料相對磁(ci)(ci)(ci)導(dao)率的測(ce)(ce)量方法》(GB/T 35690-2017)。
7. 楊氏彈性模量(liang)檢測
使用(yong)拉(la)伸試(shi)驗(yan)機給圓形(xing)(xing)或矩形(xing)(xing)標準試(shi)樣施加軸向(xiang)(xiang)力,在不銹鋼(gang)彈(dan)性(xing)材(cai)料(liao)范圍內測定的(de)軸向(xiang)(xiang)變形(xing)(xing)和橫向(xiang)(xiang)變形(xing)(xing),用(yong)圖解法或擬合法計算(suan)出E值,具體見《金屬材(cai)料(liao)彈(dan)性(xing)模量和泊松比試(shi)驗(yan)方法》(GB/T 22315-2008)。
8. 剛性系(xi)數(shu)(shu)測試又稱(cheng)為剛度系(xi)數(shu)(shu)
利用靜態法扭桿剛度測量(liang)法,將試(shi)樣裝夾在象限(xian)儀(yi)的(de)測量(liang)平板上,對(dui)好零位示值,轉動(dong)象限(xian)儀(yi)和擺動(dong)自準(zhun)直儀(yi),依次(ci)測出加載(zai)載(zai)荷對(dui)應的(de)象限(xian)儀(yi)上試(shi)樣的(de)轉動(dong)角度值即可得到試(shi)樣的(de)剛度系數。



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