不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能
一、強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）  

      不銹鋼的強(qiáng)度由各種因素來確定，但*重要的和*基本的因素是其中添加的不同化學(xué)元素，主要是金屬元素。不同類型的不銹鋼由于其化學(xué)成分的差異，就有不同的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)硬化的特性，不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,因此可通過選擇牌號及熱處理?xiàng)l件來得到較大范圍的不同的力學(xué)性能。

      馬氏體型不銹鋼從大的方面來區(qū)分，屬于鐵-鉻-碳系不銹鋼.進(jìn)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(shí)強(qiáng)度的變化趨勢和在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鎳的強(qiáng)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(qiáng)度。低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下，當(dāng)鉻含量增加時(shí)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(qiáng)度、硬度及二次硬化效果。在進(jìn)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*大硬度值。

      馬氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分組合基礎(chǔ)上添加鉬、鎢、釩和鈮等元素。由于組織結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下強(qiáng)度急劇下降。而在600℃以下，高溫強(qiáng)度在各類不銹鋼中*高，蠕變強(qiáng)度也*高。

 （2）鐵素體型不銹鋼  

      據(jù)研究結(jié)果，當(dāng)鉻含量小于25%時(shí)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(qiáng)度下降；高于25%時(shí)由于合金的固溶強(qiáng)化作用，強(qiáng)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(jìn)α’相、σ相和χ相的析出，并經(jīng)固溶強(qiáng)化后其強(qiáng)度提高。但同時(shí)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(qiáng)度的作用大于鉻的作用。  
鐵素體型不銹鋼的化學(xué)成分特征是含11%-30%Cr，其中添加鈮和鈦。其高溫強(qiáng)度在各類不銹鋼中是*低的，但對熱疲勞的抗力*強(qiáng)。 

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(qiáng)化作用使強(qiáng)度得到提高。  
奧氏體型不銹鋼的化學(xué)成分特性是以鉻、鎳為基礎(chǔ)添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由于其組織為面心立方結(jié)構(gòu)，因而在高溫下有高的強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度。還由于線膨脹系數(shù)大，因而比鐵素體型不銹鋼熱疲勞強(qiáng)度差。

  
（4）雙相不銹鋼 

       對鉻含量約為25%的雙相不銹鋼的力學(xué)性能研究表明，在α+γ雙相區(qū)內(nèi)鎳含量增加時(shí)γ相也增加。當(dāng)鋼中的鉻含量為5%時(shí)，鋼的屈服強(qiáng)度達(dá)到*高值；當(dāng)鎳含量為10%時(shí)，鋼的強(qiáng)度達(dá)到*大值。

 二、蠕變強(qiáng)度  

      由于外力的作用隨時(shí)間的增加力發(fā)生變形的現(xiàn)象稱之為蠕變。不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,在一定溫度下特別是在高溫下、載荷越大則發(fā)生蠕變的速度越快；在一定載荷下，溫度越高和時(shí)間越長則發(fā)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(shí)蠕變就不成問題了。不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,這個(gè)*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(jìn)行了強(qiáng)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(jù)介紹，在美國進(jìn)行的對18—8不銹鋼進(jìn)行的蠕變強(qiáng)度試驗(yàn)表明，取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)偏差與平均值相差則達(dá)到兩倍之多。又據(jù)在德國進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，在105h時(shí)間下0Cr18Ni11Nb鋼的強(qiáng)度為小于49MPa至118MPa，散差很大。

三、疲勞強(qiáng)度  

    高溫疲勞是指材料在高溫下由于周期反復(fù)變化著的應(yīng)力的作用而發(fā)生損傷至斷裂的過程。對其進(jìn)行的研究結(jié)果表明，在某一高溫下，108?次高溫疲勞強(qiáng)度是該溫度下高溫抗拉強(qiáng)度的1/2。

       熱疲勞是指在進(jìn)行加熱（膨脹）和冷卻（收縮）的過程中，當(dāng)溫度發(fā)生變化和受到來自外部的約束力時(shí)，在材料的內(nèi)部相應(yīng)于其本身的膨脹和收縮變形產(chǎn)生應(yīng)力，并使材料發(fā)生損傷。不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,當(dāng)快速地反復(fù)加熱和冷卻時(shí)其應(yīng)力就具沖擊性，所產(chǎn)生的應(yīng)力與通常情況相比更大，此時(shí)有的材料呈脆性破壞。這種現(xiàn)象被稱之為熱沖擊。不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,熱疲勞和熱沖擊是有著相似之處的現(xiàn)象，但前者主要伴隨大的塑性應(yīng)變，而后者的破壞主要是脆性破壞。

      不銹鋼的成分和熱處理?xiàng)l件對高溫疲勞強(qiáng)度有影響。特別是當(dāng)碳的含量增加時(shí)高溫疲勞強(qiáng)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(shù)越小、在同一熱周期作用下應(yīng)變量越小、變形抗力越小和斷裂強(qiáng)度越高，壽命就越長。可以說馬氏體型不銹鋼1Cr17的疲勞壽命*長，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不銹鋼的疲勞壽命*短。不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,另外鑄件較鍛件更易發(fā)生由于熱疲勞引起的破壞。   在室溫下，107次疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的1/2。與高溫下的疲勞強(qiáng)度相比可知，從室溫到高溫的溫度范圍內(nèi)疲勞強(qiáng)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(shí)效不銹鋼，當(dāng)鎳含量為5%時(shí)其沖擊韌性較低。隨著鎳含量的增加，鋼的強(qiáng)度和韌性可得到改善，但當(dāng)鎳含量大于8%時(shí)，強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度，但缺口敏感性也被提高而使韌性下降。

 不銹鋼槽鋼的力學(xué)性能,在奧氏體型不銹鋼中具有穩(wěn)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(yōu)良，因而適用于在室溫下和低溫下的各種環(huán)境中使用。對于有穩(wěn)定奧氏體組織的鉻錳系奧氏體不銹鋼，添加鎳可進(jìn)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(qū)內(nèi)其沖擊韌性穩(wěn)定在160-200J的范圍內(nèi)。