不鏽鋼的力學性能（néng）

特 性

　　不鏽鋼的發展是因為有（yǒu）其自身（shēn）的特性，而特性滿足了需（xū）要。不鏽鋼的最重要（yào）的（de）特（tè）性（xìng）是耐蝕性能，但是又絕（jué）不是僅僅具有（yǒu）耐蝕性能，而且還具有特有的力（lì）學性能（屈服強度（dù）、抗拉強度、蠕（rú）變強（qiáng）度、高溫強度、低溫強度等）、物理（lǐ）性能（密度、比（bǐ）熱容、線膨脹係數、、導熱（rè）係數、電阻率、磁導率、彈性係（xì）數等）、工藝性能（néng）（成（chéng）形性能（néng）、焊接性能、切削性能等）以及金相（相組成、組（zǔ）織結構等）等。這些性（xìng）能構成了不鏽鋼的特性，下（xià）麵僅就（jiù）其中一（yī）些最基本的特性進行簡要的介紹。

　　一、力學性能

　（一（yī））強度（抗拉強度、屈服強度（dù））

　　不鏽鋼的強度是由各種（zhǒng）因素不確定，但最重要的和最基本的因素（sù）是（shì）其中添加的（de）不同化學因素（sù），主要是金屬元素。不同類型的不鏽鋼由（yóu）於其化學成分的差異（yì），就有不同的強（qiáng）度特性。

　　（1）馬氏體（tǐ）型不鏽鋼

　　馬（mǎ）氏體型不鏽鋼與普通合金鋼一樣具有通過（guò）淬火實現硬化的（de）特性，因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大範圍（wéi）的不同的力學性能。

　　馬氏體型不鏽鋼從大的方麵來區分，屬於鐵-鉻-碳係不鏽鋼。進而可分為馬氏體鉻係不鏽鋼和馬氏體鉻鎳係不鏽鋼。在馬氏體鉻係不鏽鋼中添加鉻、碳和（hé）鉬等元素時強度的變化（huà）趨勢和在馬氏體鉻係不鏽鋼中添加鎳的強度特性如下所述。

　　馬氏體鉻係不鏽鋼在（zài）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（jiàng）低硬度和抗拉強度。低碳馬氏體鉻不鏽鋼在退火條件下，當（dāng）鉻含（hán）量增（zēng）加時硬度有所提高，而延伸率（lǜ）略（luè）有下降。在鉻含量一定的條件下，碳含量的增加使鋼在淬火後的硬度也隨之（zhī）增加，而塑性降低。添加鉬的（de）主要目的是提高鋼的強度、硬（yìng）度及二次硬（yìng）化效果（guǒ）。在（zài）進行低溫淬火後，鉬的添加效果十分明顯。含量通常少於1%。

　　在馬氏體鉻鎳係不（bú）鏽（xiù）鋼中，含一定量的（de）鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量，使鋼（gāng）得到最大硬度值。

　　馬（mǎ）氏體型（xíng）不鏽鋼的化學成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同（tóng）成分組合基礎上添加（jiā）鉬、鎢、釩、和铌等元素。由於組織結構為體心立方結構，因而在高溫下強度急劇下（xià）降（jiàng）。而在600℃以（yǐ）下，高溫強度（dù）在各類不鏽鋼中最高，蠕變強度也最高（gāo）。

　(2)鐵素體型不（bú）鏽（xiù）鋼

　　據研究結果，當鉻含量小（xiǎo）於25%時（shí）鐵素體組織會抑製馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降；高於25%時由於合金的固溶強化作用，強度（dù）略有提高。鉬（mù）含量的增加可（kě）使其（qí）更（gèng）易獲得鐵素體組織，可促進（jìn）α ’相、б相和x相的析出，並經固溶強化後其強度提高。但同時也提（tí）高了缺口敏感性，從而使韌性降（jiàng）低。鉬提高鐵素體型不鏽鋼強度的作用大於鉻的作用。

　　鐵素體型不（bú）鏽鋼的（de）化（huà）學成（chéng）分的特征是含11%-30%Cr，其中添加铌和鈦。其高（gāo）溫強度在各類（lèi）不鏽鋼中是最低的，但對熱疲勞（láo）的抗力最強。

　（3）奧氏體型不鏽鋼

　　奧氏體型不鏽鋼中增加碳的含量後，由於其（qí）固溶強化作用使強（qiáng）度得到提高。

　　奧氏體型不鏽鋼的化學成分特性是（shì）以鉻、鎳（niè）為基礎添加鉬、鎢、铌和鈦等元（yuán）素。由（yóu）於其組織（zhī）為（wéi）麵（miàn）心立方結構（gòu），因（yīn）而在高（gāo）溫下有高的強度和蠕變（biàn）強度。還由於線膨脹係數大，因此比鐵素體型不鏽鋼（gāng）熱疲勞強（qiáng）度差。

　（4）雙相（xiàng）不鏽鋼

　　對鉻含量約為（wéi）25%的雙相不鏽（xiù）鋼（gāng）的力（lì）學性能研究表明（míng），在α+r雙相區內鎳含（hán）量（liàng）增加時r相（xiàng）也增加。當鋼中的鉻含量為5%時（shí），鋼的屈服強度達到最高值；當鎳含量為10%時，鋼（gāng）的強度達到最大值。

　（二（èr））蠕變強度

　　由於外力的作用隨時間的增（zēng）加而發生變形的現象稱之（zhī）為蠕變。在一（yī）定溫度下特別是（shì）在高溫下、載荷（hé）越大則發生蠕變（biàn）的速度越快；在一定載荷下，溫度（dù）越高和時間越長則發（fā）生蠕變的可能（néng）性越大。與此（cǐ）相反，溫度越低蠕變速（sù）度越慢，在低至（zhì）一定溫度時蠕變就不（bú）成問題了。這個最低溫度依鋼種而異，一（yī）般來說純鐵（tiě）在330℃左右，而不鏽（xiù）鋼則因己采取各種措施進行了強化，所以該溫（wēn）度是550℃以上。

　　和（hé）其他鋼一樣（yàng），熔煉（liàn）方式、脫氧（yǎng）方法、凝固方法、熱處（chù）理和加工等對不鏽鋼的蠕變特性有很大的影響。據介紹（shào），在美國（guó）進行的對18-8不鏽鋼進行蠕（rú）變強度試驗表明，取自（zì）同一鋼錠同（tóng）一部位的試料的蠕變斷裂時間的標準今偏差是平均值的約11%，而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試（shì）料的標準偏差（chà）與平均值相差則達到兩倍之多（duō）。又據在德國進行的試驗結果表（biǎo）明，在10的5次（cì）冪h時（shí）間下0Cr18Ni11Nb鋼的強度為小於49MPa至118MPa，散差很大。

　（三）疲（pí）勞強度

　　高溫疲勞是指材料在高溫（wēn）下由於周期反複變化著的應力的作用而（ér）發生損傷至斷裂的過程。對其進行的研究（jiū）結果表明，在某一高溫下，10的8次冪次高溫疲勞強度是該溫度下高溫抗（kàng）拉強度的1/2。

　　熱疲勞是指在（zài）進行（háng）加熱（rè）（膨脹（zhàng））和冷卻（收縮）的過程中（zhōng），當溫度發生變化和受到來（lái）自（zì）外部的約束力時，在（zài）材料的內（nèi）部相應於其本身的膨脹和收縮變形產生應力，並使材料發生（shēng）損傷。當快（kuài）速（sù）地反複加熱和（hé）冷卻時其應力就具衝擊性，所產生的應力與通（tōng）常情況相比更大（dà），此時有的材料呈脆性破壞。這種現象被稱之為縶衝（chōng）擊。熱疲勞和熱衝（chōng）擊是有著相（xiàng）似之處的現（xiàn）象，但前者主要伴隨大的塑性應變，而後（hòu）者（zhě）的破壞主要是脆性破壞。

　　不鏽鋼的成分（fèn）和熱處理條件對高溫疲勞強度有影響。特別（bié）是當碳的含量（liàng）增加時高溫疲（pí）勞（láo）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鏽鋼具有良（liáng）好的熱疲勞性能。在奧氏體不鏽鋼中，高矽的（de）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。

　　熱膨脹係數越小、在同一熱周期作用下應變（biàn）量越小、變形抗力越小和斷（duàn）裂強度（dù）越高，壽命就越長（zhǎng）。可以說馬氏體型不鏽鋼1Cr17的疲勞壽命最（zuì）長，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不鏽鋼（gāng）的疲勞壽（shòu）命最短。另外鑄件較鍛件（jiàn）更易（yì）發生（shēng）由於熱疲勞（láo）引起的破壞。在室溫下，10的7次冪次疲勞強度是（shì）抗拉強度的1/2。與（yǔ）高溫（wēn）下（xià）的疲勞強度相比可知，從室溫到高溫的（de）溫度範圍內疲（pí）勞強度沒（méi）有太大的差異。

　（四）衝擊韌性

　　材（cái）料在衝擊載荷作用下，載荷變形曲線所包括的麵積稱為衝擊韌性。對於鑄造馬氏體時效不鏽鋼，當鎳含量為5%時其衝擊韌性較低。隨著鎳含量的增加，鋼的強度和韌性可得到改善，但鎳含量大於8%時，強度和（hé）韌性值又一次下降。在馬氏體鉻鎳係不鏽鋼中添加鉬後，可提高（gāo）鋼的強度且（qiě）可保持韌性不變。

　　在鐵素體型不鏽鋼中增加鉬的含量雖可提（tí）高強度，但（dàn）缺口敏感性也被提高而使韌性下降。

　　在奧氏體型不鏽鋼中具有穩定奧（ào）氏體組織（zhī）和鉻鎳係奧氏（shì）體不（bú）鏽鋼的韌性（室溫下韌性和低溫下韌性）非常優良，因而適（shì）用於在室溫（wēn）下和低溫下的各種環境中使用。對於有穩定奧氏體（tǐ）組織和鉻錳（měng）係奧氏體不鏽鋼。添加鎳可進一步改善其韌性。

　　雙相不鏽鋼的（de）衝擊韌性隨鎳含量的增加而提高（gāo）。一般來說，在a+r兩相區內其衝擊韌性穩定在160-200J的範圍內。