【12】304不锈钢应变诱发_马氏体相变及对力学性能的影响

第24卷第5期

2006年9

物理测试 Physics Examination and Testing

Vol.24,No.5

　Sep.2006

作者简介:王　健(19762),男,硕士生; E 2m ail :wj1976@https://www.docsj.com/doc/3d10670822.html, ; 修订日期:2006204210

304不锈钢应变诱发α′

马氏体相变及对力学性能的影响

王　健1,2,　杨卓越1,　陈嘉砚1,　苏　杰1

(1.钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081;2.云南大学,云南昆明650091)

摘　要:借助于X 射线衍射,研究了C 、Mn 、Cr 和Ni 含量对304奥氏体不锈钢拉伸力学性能和应变诱发马氏体

相变倾向的影响。结果表明:C 、Mn 、Cr 和Ni 在允许的成分范围内变化,应变诱发α′

马氏体相变倾向差异很大,这导致屈服强度和抗拉强度复杂的变化,尽管应变诱发α′马氏体相变使加工硬化速率提高,相变可以诱发塑性,

但相变速率较快,相变倾向较大的钢塑性反而下降,此外,由于室温变形还增大热诱发马氏体相变倾向,从而限制了C 、Mn 、Cr 和Ni 下限钢在高精度和低温环境下构件的应用。关键词:304不锈钢;应变诱发;马氏体相变;拉伸力学性能

中图分类号:T G 115.5 文献标示码:A 文章编号:100120777(2005)0520008204

Strain 2induced Martensite T ransform ation and E ffects on

Mechanical Properties in 304Stainless Steel

WAN G Jian 1,2,　YAN G Zhuo 2yue 1,　C H EN Jia 2yang 1,　SU Jie 1

(1.Institute of Structure Materials ,Central Iron &Steel Research Institute ,Beijing 100081China ;2.Yunnan University ,Kunmin 650091,Yunnan ,China )

Abstract :By means of X 2ray diff raction technique ,the effects of C 、Mn 、Cr and Ni on the tensile properties and the tendency of strain 2induced martensite transformation in AISI 304stainless steel have been investigated.The re 2sults have shown that ,even though the variations of C 、Mn 、Cr and Ni were restricted to the standard specifica 2tion ,there existed significant difference with respect to the stability of austenite ,leading to the complex variation in yield strength and tensile strength.Despite increase in the rate of work hardening due to strain 2induced martens 2ite transformation and transformation 2induced plasticity ,the inferior ductility was caused by high rate of formation martensite in the steel with low C 、Mn 、Cr and Ni contents.Moreiover ,the deformation at room temperature in 2creased the tendency of thermally induced martensite transformation in steel with low C 、Mn 、Cr and Ni contents ,which give rise to low precision of components and brittlement in the steels used in low temperature.K ey w ords :304stainless steel ;strain 2induced ;martensite transformation ;tensile properties

奥氏体不锈钢组织是亚稳定的,在变形过程中

发生应变诱发相变,相变产物为ε马氏体(hcp )和α马氏体(bcc ),其中ε马氏体仅在应变较小时形成,

随应变的累积ε马氏体逐步消失,与此同时α′

马氏体量持续增加,目前已在较宽的化学成分范围内,研

究了应变诱发α′

马氏体对加工硬化、塑性成形能力等力学行为的影响[1～3],由于这些研究不是针对某一种奥氏体不锈钢进行的,因此研究结果的适用性受到了限制,因此迫切需要针对某一种钢在允许的

范围内变化成分时,应变诱发α′

马氏体相变倾向、以及对力学行为的影响进行研究,以提高研究结果的实用性。为此本文根据A ISI304钢标准冶炼了3炉钢,将C 、Mn 、Cr 和Ni 分别控制在上、中和下限,通

过室温和液氮温度拉伸,对应变诱发α′

马氏体相变

倾向,以及对拉伸力学性能的影响进行了系统研究。

1　材料与试验方法

3炉试验钢用50kg 真空感应炉冶炼,将将C 、

Mn 、Cr 和Ni 分别控制在上、中和下限,称为A 、B 和C 钢,其化学成分见表1。冶炼后浇铸成40kg 的坯料。经锻造、热轧后再冷轧成2mm ×110mm ×L mm 板材。从板材上纵向切取标距为10mm ×40mm 的板拉伸试样,试样经过固溶处理(1050℃×30min 水冷)。将固溶处理后的拉伸试样分为2组,

第一组拉伸试样分别在室温和液氮温度(-196℃)下,在M TS 2880拉伸试验机上拉伸,夹头速度为2

mm /min ,除测定力学性能外,将若干个试样拉伸到一定应变后中断,工程应变分别控制在0.06、0.12、0.18和0.24附近,以研究微观组织在应变累积过

程中的演变,并用HV1210A 维氏硬度计测试上述各应变条件下的硬度,载荷为3Kg 。 在不同应变量的拉伸试样标距中心处截取长为15mm 的小块,经手工磨掉0.5mm 后再进行化学减薄,减薄液为HNO 3:HCl :H 2O =1∶1∶1,最后用X 射线衍射分析试样内的相结构。

表1　试验钢的化学成分

T able 1　Chemical composition of the

steels investigated %

编号

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

N

A 0.0860.56 2.210.0060.00720.0910.110.012

B 0.0690.58 1.620.0060.007619.069.420.0077C

0.0550.58

1.070.0060.008217.968.220.0078

2　实验结果与讨论

2.1　室温拉伸应变诱发马氏体

从表2室温拉伸性能结果可以看出:减少C 、

Mn 、Cr 和Ni 含量使屈服强度(YS ),降低但抗拉强度则呈现较复杂的变化,A 钢的抗拉强度(TS )高于B 钢,这与C 、Mn 、Cr 和Ni 含量的差异有关,但

C 、Mn 、Cr 和Ni 最低的C 钢抗拉强度反而高出许

多,屈强比下降近40%,相同应变(0.06-0.3)的

硬度也明显高出A 钢和B 钢(图1a ),因此C 钢在拉伸过程中微观组织演化与A 钢和B 钢不同,对比分析不同应变X 射线衍射结果,可以看出:A 钢和B 钢在拉伸变形过程中始终保持奥氏体状态,但C 钢应变较小时即形成应变诱发α′马氏体(图2),相应的变形是在奥氏体/α′马氏体复相组织内进行,随应变的累积,形成越来越多的α′马氏体,导致加工硬化速率显著提高,最终抗拉强度(TS )明显高出A 和B 钢。

表2　拉伸力学性能测试结果

T able 2　Mech anical properties determined in tensile test 试验温度钢号

R p0.2/MPa

R m /MPa

R p0.2/R m

A /%

20℃A

2206270.3572B 2085630.3775C

1828430.2261-196

℃

A 35713900.2760

B 26014600.1847C

220

1703

0.13

34

(a )20℃;(b )-196℃

图1维氏硬度随拉伸应变的变化

Fig.1　Vickers hardness versus engineering strain

(a )工程应变0.14;(b )工程应变0.27

图2　C 钢室温拉伸变形后X 射线衍射谱

Fig.2　X 2ray diffraction patterns of steel C deformed at 20℃

9

第5期 王　健等:304不锈钢应变诱发α′

马氏体相变及对力学性能的影响　

2.2　低温拉伸应变诱发马氏体

从表2低温(-196℃

)拉伸性能变化可以看出:与室温拉伸的结果一致,减少C 、Mn 、Cr 和Ni 含

量使屈服强度(YS )下降,而抗拉强度(T S )则表现出相反的规律,拉伸样品物相X 射线衍射分析表明:

随应变累积,A 钢、B 钢和C 钢均形成α′

马氏体,但相变倾向有较大的差异,随C 、Mn 、Cr 和Ni 含量降低、相变倾向明显增大,如图2所示应变6%时,A

钢仅形成少量的α′马氏体,

但C 钢中形成的α′

马氏

体已是主要组成相。图3(b )表明应变累积到23%

后C 钢以α′

马氏体为主要相,奥氏体已成为极少量的残留相,因此尽管A 、B 和C 钢变形均在奥氏体/α′马氏体复相组织内进行,但A 钢要达到和B 钢一

样的α′

马氏体量,则需要累积较多的应变量,同样B

钢要达到和C 钢一样的α′

马氏体量,也需要累积更多的应变量,因此A 钢加工硬化速率始终低于B 钢[图1(b )];B 钢加工硬化速率也始终低于C 钢,最终抗拉强度(T S )与屈服强度表现出相反的规律。

(a )A 钢,工程应变0.06;(b )C 钢,工程应变0.06

图3　-196℃拉伸变形后X 射线衍射谱

Fig.3　X 2ray diffraction p atterns of steels deformed at -

196℃

2.3　应变诱发马氏体与塑性的相关性

前已述及,应变诱发α′

马氏体相变提高了奥氏体不锈钢形变强化能力,根据Andrade 和Hong 的

意见,提高形变强化能力可以抵消因截面减少增加的内应力,抑制局部塑性失稳(缩颈)的发生,而且α′马氏体相变本身可以诱发塑性,这些因素均改善奥氏体不锈钢的塑性。但从表2的结果看未必完全

遵从这一规律,尤其是低温拉伸时相变倾向较大的C 钢延伸率远低于A 和B 钢。事实上,如果整个塑

性变形过程中持续发生应变诱发α′

马氏体相变,相

变诱发塑性,而且相对较硬的α′

马氏体使形变强化速率提高,这些均可以改善钢的塑性,但从图4的结

果看,应变诱发α′

马氏体相变速率很快,应变累积到

0.20以上时α′

马氏体为主要相,奥氏体已成为极少

(a )A 钢,工程应变0.21;(b )C 钢,工程应变0.23

图4　-196℃拉伸变形后X 射线衍射谱

Fig.4　X 2ray diffraction patterns of steels deformed at -196℃

01 物理测试 第24卷

量的残留相,这样随后的变形在马氏体组织内进行,α′马氏体是bcc 结构,塑性本身不及奥氏体组织,而较高的缺陷密度进一步抑制了塑性变形能力,因此整体塑性降低就成为必然的了。2.4　变形组织的热稳定性 前已述及,在允许的成分范围内,C 、Mn 、Cr 和Ni 接近下限使304奥氏体不锈钢稳定性明显下降,室温拉伸时发生应变诱发α′马氏体相变。将室温拉伸后的试样在液氮内持续浸泡2小时,C 、Mn 、Cr

和

Ni 含量在中、上限的A 钢和B 钢仍保持稳定的奥氏

体组织,但C 、Mn 、Cr 和Ni 接近下限的C 钢则不

同,尽管室温变形应变累积到0.05后α′马氏体很少

(图2a ),随后在液氮内持续浸泡2小时α′

马氏体急剧增加(图5b )。再对比图5a 所示的液氮内浸泡的未变形试样的结果,可知C 、Mn 、Cr 和Ni 接近下限的C 钢室温变形明显增大了热诱发马氏体相变倾向,热诱发马氏体相变倾向增大不仅降低产品零件的精度,而且对低温环境下使用极具危险性。

(a )未变形;(b )20℃预变形(工程应变0.05)

图5　C 钢液氮冷却后X 射线衍射谱

Fig.5　X 2ray diffraction p atterns of steel C cooled to -196℃

3　结　论

(1)304奥氏体不锈钢在允许的成分范围内,改变C 、Mn 、Cr 和Ni 含量,应变诱发α′

马氏体相变倾向差异很大,这导致拉伸力学性能的复杂变化,C 、Mn 、Cr 和Ni 接近下限的钢尽管屈服强度低,但抗拉强度却明显高出C 、Mn 、Cr 和Ni 含量中、上限的钢。

(2)尽管应变诱发α′

马氏体相变提高了加工硬化速率,相变也可以诱发塑性,但相变速率较快,致使随应变的累积变形主要在马氏体组织内进行,因此相变倾向较大的钢塑性反而下降。 (3)室温变形增大C 、Mn 、Cr 和Ni 下限钢的热诱发马氏体相变倾向,因此限制了其在高精度构件

上的应用,同时也增大了低温环境下使用的危险性。

参考文献:

[1]　Andrade M S ,G omes O A ,et al.Formability Evaluation of

Two Austenitic Stainless Steels[J ].Braz.Soc.of Mech.Sci.&Eng ,2004,26:47250.

[2]　Hong C H ,Ha T K ,et al ,K inetics of Deformation Induced

Martensitic Transformation in a 304Stainless Steel[J ],Scripta Materialia ,2001,45:8232829.

[3]　Llewellyn D T.Work Hardening Effect s in Austenitic Stainless

Steels[J ],Material Science and Technology [J ].1997,13:3892400.

[4]　G onzalez B M ,Castro C S B ,et al.The Influence of Copper

Addition on t he Formability of AISI 304Stainless Steel [J ].Materials Science and Engineering ,2003,A343:51256.

1

1第5期 王　健等:304不锈钢应变诱发α′

马氏体相变及对力学性能的影响　

304及430不锈钢的化学成分及力学性能

00Cr17Ni14Mo2不锈钢 (316L不锈钢 ) SUS316（L）- 00Cr17Ni14Mo2 添加了Mo(2～3%)达到优秀的耐孔蚀和耐腐蚀性，高温Creep强度优秀 特性及实用用途： 化学成分：（单位：wt%) 机械性能： SUS304不锈钢-0Cr18Ni9不锈钢材质性能及用途介绍 作为AUSTENITE系的基本钢种耐腐蚀性、耐热性、低温强度、机械性能优秀，热处理后不发生硬化，几乎没有磁性 特性及实用用途：

化学成分：（单位：wt%) 机械性能： SUS317L不锈钢-00Cr19Ni13Mo3不锈钢材质性能介绍 化学成分：（单位：wt％） 机械性能：

SUS 430不锈钢钢种介绍 1、概要 含有17% Cr, 在高温以混合相(α+γ)形式存在，1000OC以下是α单相的BCC结构。广泛使用的铁素体系不锈钢。 2、特点 1）深冲性能优秀，类似于304钢； 2）对氧化性酸有很强的耐腐蚀性，对碱液及大部分有机酸和无机酸也有一定的耐腐蚀能力；耐应力腐蚀开裂能力强于304钢种； 3）热膨胀系数低于304钢种，耐氧化能力高，适合于耐热设备； 4）冷轧产品外观光亮度好，漂亮； 5)和304比较,价格便宜,作为304钢种的替代钢种。 2、适用范围 主要用作在温和的大气中高抛光装饰用途，如燃气灶表面, 家电部件, 餐具, 建筑内装饰用，洗涤槽, 洗衣机内桶等。 6、热处理 熔点：1425~15100C； 退火：780~8500C。 7、使用状态 1）退火状态： NO.1，2D，2B，N0.4，HL，BA，Mirror,以及各种其他表面处理状态 8、使用注意事项 - 相对304，拉伸性能、焊接性能较差； - 由于是铁素体不锈钢，强度相对较低，加工硬化能力也低，选择使用时应该注意；

304不锈钢性能成分

304是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。 301不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表面光洁度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。 304N是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。 305和384不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性． 316和317型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈钢，适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。 碳元素在不锈钢中起什么作用 碳是不锈钢中仅次于铬的第二号常用元素，不锈钢的组织和性能在很大程度上取决于碳含量及其分布状态。

材料力学性能-第2版课后习题答案

第一章 单向静拉伸力学性能 1、 解释下列名词。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 4、 现有4 5、40Cr 、35 CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你选择哪种材料作为机床起身，为什么？ 选灰铸铁，因为其含碳量搞，有良好的吸震减震作用，并且机床床身一般结构简单，对精度要求不高，使用灰铸铁可降低成本，提高生产效率。 5、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 6、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 7、 板材宏观脆性断口的主要特征是什么？如何寻找断裂源？ 断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状，板状矩形拉伸试样断口中的人字纹花样的放射方向也 与裂纹扩展方向平行，其尖端指向裂纹源。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax 比值，即： () 32131max max 5.02σσσσσστα+--== 【新书P39 旧书P46】 （3）缺口敏感度——缺口试样的抗拉强度σbn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb 的比值，称为缺口敏感度，即： 【P47 P55 】 （三、试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。

304不锈钢的腐蚀

304不锈钢的腐蚀 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用

不锈钢力学性能

不锈钢的物理性能不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成成氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点：1）高的电阴率，约为碳钢的5倍。2）大的线膨胀系数，比碳钢大40％，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。3）低的热导率，约为碳钢的1/3。不锈钢的力学性不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。不锈钢国际标准标准标准标准名GB 中华人民共和国国家标准（国家技术监督局）KS 韩国工业标准协会规格Korean Standard AISI 美国钢铁协会规格America Iron and Steel Institute SAE 美国汽车技术者协会规格Society of Automative Engineers ASTM 美国材料试验协会规格American Society for Testing and Material AWS 美国焊接协会规格American Welding Society ASME 美国机械技术者协会规格American Society of Mechanical Engineers BS 英国标准规格British Standard DIN 德国标准规格Deutsch Industria Normen CAS 加拿大标准规格Canadian Standard Associatoin API 美国石油协会规格American Petroleum Association KR 韩国船舶协会规格Korean Resister of Shipping NK 日本省事协会规格Hihon Kanji Koki LR 英国船舶协会规格Llouds Register of Shipping AB 美国舰艇协会规格American Bureau of Shipping JIS 日本工业标准协会规格Japanese Standard 316和316L不锈钢316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。耐腐蚀性：耐腐蚀性能优于304不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。耐热性：在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中，316不锈钢具有好的耐氧化性能：在800-1575度的范围内，最好不要连续作用316不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。热处理：在1850-2050度的温度范围内进行退火，然后迅速退火，然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。焊接：316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。典型用途：纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。不锈钢加工及施工Drawing深加工：易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。焊接：焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈、油、水份、油漆等，选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短，除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后，为了防止局部腐蚀或强度下降，应对表面进行研磨处理或清洗。切断以及冲压：由于不锈钢比一般材料强度高，所以冲压以及剪切时需要更高的压力，而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化，最好采用等离子或激光切断，当不得不采用气割或电弧切断时，对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。折弯加工：簿板可以折弯到180，但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的，厚板沿压延方向时给2倍板厚半径，与压延垂直方

不锈钢的物理性能、力学性能和耐热性能

不锈钢的物理性能、力学性能和耐热性能 不锈钢的物理性能 不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化天生成氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。 奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点： 1）高的电导率，约为碳钢的5倍。 2）大的线膨胀系数，比碳钢大40％，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地进步。 3）低的热导率，约为碳钢的1/3。 不锈钢的力学性能 不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥

氏体型不锈钢同尽大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而进步；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。 不锈钢的耐热性能 耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。 316和316L不锈钢 316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢 中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304 不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有 广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物腐蚀的性能，所以通常用于海洋环境。 316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐 腐蚀性的用途中。

304 304L 316 316L不锈钢比较

304、304L、316、316L不锈钢比较 316l 7.98g/cm3 316 8.03 g/cm3 304l 7.93 g·cm-3 304 7.93 g/cm3 价格：316>314>q235 316l>316 314l>314 4. 耐化学腐蚀性能 一般来说，304 不锈钢与316 不锈钢在抗化学腐蚀性能方面差别不大，不过在某些特定介质下有所区别。 最初开发出的不锈钢为304，在特定情况下，这种材料对点腐蚀(Pitting Corrosion)比较敏感。额外增加2-3%的钼可以减少这种敏感性，这样就诞生了316。此外，这些额外的钼还可以降低某些热有机酸的腐蚀。 316 不锈钢几乎成为食品饮料行业标准材料。由于世界范围内钼元素的短缺及316 不锈钢中镍含量更多，316 不锈钢的价格比304 不锈钢更贵。 点腐蚀是一种主要由不锈钢表面沉积腐蚀引起的现象，这是因为缺氧而不能形成氧化铬保护层。尤其在小型阀门中，阀板上出现沉积的可能性很小，因此点腐蚀也很少发生。 在各种类型的水介质（蒸馏水、饮用水、河水、锅炉水、海水等）中，304 不锈钢与316不锈钢的抗腐蚀性能几乎一样，除非介质中氯离子的含量非常高，此时316 不锈钢就更合适。 在大多数情况下，304 不锈钢与316 不锈钢的抗腐蚀性能没有多大区别，但有些情况下也可能差别很大，需具体情况具体分析。一般来说阀门用户应该心中有数，因为他们会根据介质的情况选择容器和管道的材质，我们不建议向用户推荐材料。 综合比较： 一般含碳量低的焊接性好304L比304含碳量低，焊接性能就更好。 304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件. 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合.

弹簧力学性能

弹簧力学性能

弹簧钢丝和弹性合金丝(上) 东北特殊钢集团大连钢丝制品公司徐效谦 弹性材料是机械和仪表制造业广泛采用的制作各种零件和元件的基础材料，它在各类机械和仪表中的主要作用有：通过变形来吸收振动和冲击能量，缓和机械或零部件的震动和冲击；利用自身形变时所储存的能量来控制机械或零部件的运动；实现介质隔离、密封、软轴连接等功能。还可以利用弹性材料的弹性、耐蚀性、导磁、导电性等物理特性，制成仪器、仪表元件，将压力、张力、温度等物理量转换成位移量，以便对这些物理量进行测量或控制。 1 弹性材料的分类 1.1 按化学成分分类 弹性材料可分为：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铁基弹性合金、镍基弹性合金、钴基弹性合金等。 1.2 按使用特性分类 根据弹性材料使用特性，可作如下分类： 1.2.1 通用弹簧钢 (1)形变强化弹簧钢：碳素弹簧钢丝。 (2)马氏体强化弹簧钢：油淬火回火钢丝。 (3)综合强化弹簧钢：沉淀硬化不锈钢丝 1.2.2 弹性合金

(1)耐蚀高弹性合金 (2)高温高弹性合金 (3)恒弹性合金 (4)具有特殊机械性能、物理性能的弹性合金 2 弹簧钢和弹性合金的主要性能指标 2.1 弹性模量 钢丝在拉力作用下产生变形，当拉力不超过一定值时，变形大小与外力成正比，通常称为虎克定律。公式如下： ε=σ/E 式中ε—应变（变形大小） σ—应力（外力大小） E —拉伸弹性模量 拉伸弹性模量(又称为杨氏弹性模量或弹性模量)是衡量金属材料产生弹性变形难易程度的指标，不同牌号弹性模量各不相同，同一牌号的弹性模量基本是一个常数。 工程上除表示金属抵抗拉力变形能力的弹性模量外（E），还经常用到表示金属抵抗切应力变形能力的切变弹性模量（G）。 拉伸弹性模量与切变弹性模量之间有一固定关系：G = E，μ称为泊桑比，同一牌号的泊桑比是一 + ) 1(2μ

马氏体不锈钢性能介绍

马氏体不锈钢 马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。 马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。 马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4是Fe-Cr系相图富铁部分，如Cr大于13%时，不存在γ相，此类合金为单相铁素体合金，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素，以扩大γ相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N是有效元素，C、N元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一个最重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。当然，还有其他元素，利用这些元素，可根据Schaeffler图确定大致的组织。 铬是马氏体铬不锈钢最重要的合金元素。铬是铁素体形成元素，足够的铬可使钢变成单一的铁素体不锈钢，铬和碳的相互作用使钢在高温时具有稳定的γ 或γ+α相区，铬可以降低奥氏体向铁素体和碳化物的转变速度，从而提高淬透性；在大气H2S及氧化性酸介质中。它能提高钢的耐蚀性能，这与铬能促使生成一层铬的氧化物保护膜有关，但在还原介质中，随着铬含量的提高，钢的耐蚀性下降；铬含量的提高，钢的抗氧化性能也明显提高。 碳是马氏体铬不锈钢另一重要的合金元素。为了产生马氏体相变，碳含量要视钢中的铬含量而定，一般充分考虑碳、铬两者相互关系及碳的溶解极限(见图1-5)。在给定的铬量下，碳含理提高，强度、硬度提高，塑性降低，耐蚀性下降。

SUS304不锈钢高温力学性能的物理模拟

304 不锈钢高温力学性能的物理模拟 关小霞田建军杨健 指导教师：杨庆祥胡宏彦博士 燕山大学材料科学与工程学院 摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机对304 不锈钢的高温力学性能进行了物理模拟。对模拟结果中应力-应变曲线进行分析，并结合断口附近组织形貌的观察，得出结论：金属的极限应力随温度升高呈下降趋势；在δ-Fe向γ-Fe转变的某一温度，金属塑性急剧下降；对断口附近金相组织及SEM分析，推测晶界处可能存在着元素偏聚或析出相现象。 关键词：304不锈钢；力学性能；物理模拟 1.前言： 双辊铸轧不锈钢薄带技术是目前冶金及材料领域的前沿技术之一[1]，是直接用钢水制成2-5mm厚薄带的工艺过程。该技术可以大大简化薄带钢的生产流程，降低生产成本，并形成低偏析、超细化的凝固组织，从而使带材具有良好的性能，被公认为钢铁工业的革命性技术[2、3]。但是，不锈钢经铸轧后，薄带表面会形成宏观的裂纹，从而降低不锈钢薄带的力学性能，影响其质量[4-6]。 国内外在双辊铸轧不锈钢薄带技术上已经开展了一些研究工作。文献[7]对比了铸轧铁素体和奥氏体不锈钢薄带；文献[8、9]对铸轧304不锈钢薄带过程中高温铁素体的溶解动力学进行了研究；文献[10]对不锈钢薄带铸轧过程中凝固热参数和组织进行了研究；文献[11-14]对不锈钢薄带铸轧过程中的流场和温度场进行了数值模拟；文献[15]对铸轧304不锈钢薄带的力学性能进行了研究。文献[16]对304不锈钢在加热过程中的高温铁素体形核与长大和夹杂物在固－液界面的聚集进行了原位观察；文献[17]对薄带铸轧溶池液面进行了物理模拟；文献[18]对铸轧不锈钢薄带过程的凝固组织、流场、温度场及热应力场进行了数值模拟。但是，缺少对铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹的生成机理、演变规律以及预防措施方面的研究。 在高温性能物理模拟方面，国内外也有不少研究。文献[19]应用THERMECMASTOR-Z热加工模拟机对奥氏体不锈钢的高温热变形进行了模拟试验；文献[20]利用Gleeble-1500试验机对铸态奥氏体不锈钢在1000-1200℃温度区间进行了热压缩试验；文献[21]从位错理论角度出发，对高钼不锈钢热加工特征与综合流变应力模型进行了研究。但是，对铸轧不锈钢薄带高温力学性能的物理模拟方面的研究却极少。

工程材料力学性能-第2版习题答案

《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 2、金属的弹性模量主要取决于什么因素为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 3、试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别为什么 4、决定金属屈服强度的因素有哪些【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 5、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 6、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 7、何谓拉伸断口三要素影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 第二章金属在其他静载荷下的力学性能

(新)马氏体不锈钢

4.4 马氏体不锈钢 4.4.1、常用马氏体不锈钢的钢号、化学成分和性能特点。 1、Cr13型 （1）此类钢的化学成分见表2-8 表2-8 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13钢的化学成分，%① ①GB1220-92 (2)力学性能 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13 钢的力学性能分别见表2-9至表2-16。 表2-9 1Cr13钢的室温力学性能 ①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值②实际生产检验值，钢材截面尺寸≤60mm 表2-10 1Cr13钢的高温力学性能

表2-11 2Cr13钢的室温力学性能 ①摘自GB1220，硬度为退火或高温回火后的数值； ②实际生产检验值，钢材截面尺寸≤60mm，硬度为退火后硬度值。 表2-12 2Cr13钢的高温力学性能

表2-13 3Cr13钢的室温力学性能 ①摘自GB1220，括号内硬度系退火或高温回火后的布氏硬度；②实际生产检验值。 表2-14 3Cr13钢的高温力学性能 表2-15 4Cr13钢的室温力学性能

①摘自GB1220；②实际生产检验值。 表2-16 4Cr13钢的高温力学性能 （3）耐蚀性能 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13 钢均具有不锈性。在室温的稀硝酸以及弱有机酸中也有一定耐蚀性。1Cr13和2Cr13钢在某些介质中的耐蚀性能见表2-17和表2-18 表2-17 1Cr13钢的耐蚀性能

表2-18 2Cr13钢的耐蚀性能

（4）工艺性能 包括冷、热加工性能、热处理性能及焊接性能。1Cr13钢的冷塑性及深冲性、抛光性和切削加工性能均良好，其板材厚度与深冲度的关系见图2-49。它的热加工温度以850-1200℃为宜，随后需灰冷或砂冷。它的焊接性能与0Cr13相近，焊后若焊缝需进行机加工时，应进行退火处理。1Cr13钢的热处理工艺见表2-19。 图2-49 表2-19 1Cr13钢的热处理工艺 2Cr13钢冷塑性变形性能、深拉和深冲性以及切削加工性均尚好，它的热加工温度以850-1200℃为宜，随后需砂冷或及时进行退火处理。它的热处理工艺见表2-20。此钢焊后硬化倾向大，易出现裂纹。若用Cr202,Cr207等焊条焊接时，焊前需经250-350℃预热，焊后需在700-730℃回火，若用奥107，奥207等焊条焊接，则可不进行焊后热处理。 表2-20 2Cr13钢的热处理工艺 3Cr13钢由于碳含量高，故冷变形性能较1Cr13,2Cr13钢为差，但其热加工并无困难，热变形适宜温度为850-1200℃，随后需缓冷并及时退火。3Cr13钢的软化退火与淬火工艺与1Cr13,2Cr13相同，但回火温度较低，一般为200-300℃。由于3Cr13钢可焊性差，一般情况下它不用于焊接。 4Cr13钢的热加工温度与1Cr13，2Cr13，3Cr13相同。但其冷加工性能较3Cr13更差。热处理时退火温度为750-800℃，随后炉冷；淬火温度为1050-1100℃，然后油冷；回火工艺与3Cr13钢相同。此钢的可焊性很差，一般不用于焊接。 （5）物理性能 Cr13型不锈钢的物理性能见表2-21，它们的临界温度（℃）为： 钢号 Ac 1 Ac 3 Ar 3 Ar 1 Ms 1Cr13 730 850 820 700 340 2Cr13 820 950 - 780 - 3Cr13 820 - - 780 240 4Cr13 820 - - - 270 表2-21 Cr13型不锈钢的物理性能

不锈钢304及316L性能

304不锈钢 密度为7.93 g/cm3 304相当于我国的0Cr18Ni9【据GB/T 20878-2007 现已更改为06Cr19Ni10】不 锈钢。 304不锈钢是一种很常见的不锈钢，业内也叫做18/8不锈钢。它的抗腐蚀性能 要优于 430不锈铁，耐腐蚀耐高，加工性能好，因此广泛使用于工业和家具装 饰行业和食品医疗行业，例如：一些高档的不锈钢餐具，浴室厨房用具。 虽然此种不锈钢在国内非常常见，但是“304不锈钢”这个称呼却来自于美国。 很多人以为304不锈钢是日本的一种型号称呼，但是严格意义来讲，日本的对 304不锈钢的正式称呼是“ SUS304”。市场上常见的标示方法中有06Cr19Ni10， 304 ，SUS304三种，其中06Cr19Ni10一般表示国标标准生产，304一般表示ASTM 标准生产，SUS304标示日标标准生产。 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成 型性）的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有16%以上 的铬,8%以上的镍含量。304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一 个牌号。 力学性能 抗拉强度σb (MPa)≥520 304不锈钢图册(7张) 条件屈服强度σ0.2 (MPa)≥205 伸长率δ5 (%)≥40 断面收缩率ψ (%)≥60 硬度：≤187HB;≤90HRB;≤200HV 产品标准 对于304不锈钢来说是非常重要的一个参数，直接决定着它的抗腐蚀能力，也决 定着它的价值。 304中最为重要的元素是Ni、Cr，但是又不仅限于这两个元素。具体的要求由产 品标准规定。行业常见判定情况认为只要Ni含量大于8%，Cr含量大于18%，就 可以认为是304不锈钢。这也是为什么业内会把这类不锈钢叫做18/8不锈钢的 原因。其实，相关的产品标准对304有着非常清楚的规定，而这些产品标准针对 不同形状的不锈钢又有一些差异。下面是一些常见的产品标准与测试。 要想确定一个材料是不是304不锈钢，必须满足产品标准中每一个元素的要求， 只要有一个不符合，就不能叫做304不锈钢。 1、ASTM A276（Standard Specification for Stainless Steel Bars棒材 and Shapes型材） 304 C Mn P S Si Cr Ni 要求，% 0.08 2.00 0.045 0.030 1.00 18.0–20.0 8.0-11.0 2、ASTM A240（Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate板 材,Sheet片材, and Strip带材 for Pressure essels and for General Applications）

力学性能知识点

环面积：被金属所吸收的变形功。也表示循环韧性的大小。屈服现象与三个因素有关：材料变形前可动位错的密度很小，随塑形变形发生位移快速增值，位错运动速率与外加应力有强烈依存关系。材料屈服强度：表示材料对微量塑性变形的抗力。下屈服极限：再现性较好。S=ken n应变硬化指数 =1 完全理想弹性体=0 没有应变强化能力缩颈：塑变集中于局部区域的特殊现象。是应变硬化落后于截面减小的结果。当材料的应变硬化指数等于或大于最大真实均匀塑性应 变量是产生。断面收缩率>断后伸长率是形成缩颈差越大越严重缺口敏感度nsr>1 不敏感脆性材料总是小于1划痕法：表征金属切断强度回跳法：金属弹性变形力的大小压入发：金属塑性变形抗力及应变硬化能力Ki：可度量裂纹扩展时系统势能的释放量疲劳 缺口敏感度：qf=kf-1/kt-1（0-1）kf>1 大小决定开口明显曾度开口比不开口极限低0k=kmax-kmin 应力强度因子范围0kth 表示阻止疲劳裂纹开始扩展的性能金属 接触疲劳由最大综合切应力引起 第一章循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力 称为循环韧性。5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理 面称为解理刻面。6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂 功的能力。7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以 极快速率沿一定晶体学平面产生 的穿晶断裂，因与大理石断裂类 似，故称此种晶体学平面为解理 面。10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂 纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也 可以是脆性断裂。沿晶断裂：裂纹 沿晶界扩展，多数是脆性断裂。11. 韧脆转变：具有一定韧性的金属材 料当低于某一温度点时，冲击吸收 功明显下降，断裂方式由原来的韧 性断裂变为脆性断裂，这种现象称 为韧脆转变12.弹性不完整性：理 想的弹性体是不存在的，多数工程 材料弹性变形时，可能出现加载线 与卸载线不重合、应变滞后于应力 变化等现象,称之为弹性不完整性。 弹性不完整性现象包括包申格效 应、弹性后效、弹性滞后和循环韧 性等2、说明下列力学性能指标的 意义。答： G切变模量 n 应变硬 化指数 3、金属的弹性模量主要 取决于什么因素？为什么说它是 一个对组织不敏感的力学性能指 标？答：主要决定于原子本性和晶 格类型。合金化、热处理、冷塑性 变形等能够改变金属材料的组织 形态和晶粒大小，但是不改变金属 原子的本性和晶格类型。组织虽然 改变了，原子的本性和晶格类型未 发生改变，故弹性模量对组织不敏 感。6、试述韧性断裂与脆性断裂 的区别。为什么脆性断裂最危险？ 答：韧性断裂是金属材料断裂前产 生明显的宏观塑性变形的断裂，这 种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在 裂纹扩展过程中不断地消耗能量； 而脆性断裂是突然发生的断裂，断 裂前基本上不发生塑性变形，没有 明显征兆，因而危害性很大。7、剪 切断裂与解理断裂都是穿晶断裂， 为什么断裂性质完全不同？答：剪 切断裂是在切应力作用下沿滑移 面分离而造成的滑移面分离，一般 是韧性断裂，而解理断裂是在正应 力作用以极快的速率沿一定晶体 学平面产生的穿晶断裂，解理断裂 通常是脆性断裂。8、何谓拉伸断 口三要素？影响宏观拉伸断口性 态的因素有哪些？答：宏观断口呈 杯锥形，由纤维区、放射区和剪切 唇三个区域组成，即所谓的断口特 征三要素。上述断口三区域的形 态、大小和相对位置，因试样形状、 尺寸和金属材料的性能以及试验 温度、加载速率和受力状态不同而 变化。第二章金属在其他静载荷 下的力学性能一、解释下列名词： （1）应力状态软性系数——材料 或工件所承受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax比值（2）缺 口效应——绝大多数机件的横截 面都不是均匀而无变化的光滑体， 往往存在截面的急剧变化，如键 槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及 焊缝等，这种截面变化的部分可视 为“缺口”，由于缺口的存在，在载 荷作用下缺口截面上的应力状态 将发生变化，产生所谓的缺口效 应。（3）缺口敏感度——缺口试 样的抗拉强度σbn的与等截面尺 寸光滑试样的抗拉强度σｂ的比 值，称为缺口敏感度（4）布氏硬 度——用钢球或硬质合金球作为 压头，采用单位面积所承受的试验 力计算而得的硬度。（5）洛氏硬 度——采用金刚石圆锥体或小淬 火钢球作压头，以测量压痕深度所 表示的硬度（6）维氏硬度——以 两相对面夹角为136。的金刚石四 棱锥作压头，采用单位面积所承受 的试验力计算而得的硬度。 （1）σｂｃ——材料的抗压强 度 （2）σｂｂ——材料的抗弯强度 （3）τｓ——材料的扭转屈服点 （4）τｂ——材料的抗扭强度 （5）σｂｎ——材料的抗拉强度

马氏体不锈钢简介

马氏体不锈钢 1、什么是不锈钢 不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学介质腐蚀(酸、碱、盐等化学浸蚀)的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性。 2、分类 不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。 1、铁素体不锈钢：含铬12%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。 2、奥氏体不锈钢：含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的Wc<0.08%，

钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷，以获得单相奥氏体组织。 3、奥氏体- 铁素体双相不锈钢：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 4、马氏体不锈钢：强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。 5、沉淀硬化不锈钢：基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化（又称

304不锈钢抗拉强度试验影响因素分析

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/3d10670822.html, 304不锈钢抗拉强度试验影响因素分析 作者：林剑峰 来源：《科学与财富》2016年第25期 摘要：文章通过试验，对比分析了不同试验速率与温度对奥氏体304不锈钢拉伸性能测试结果的影响规律，总体上的试验结果表明，试验速率对测定结果的影响较小，环境的温度变化才是测定结果波动的主要影响因素，以期本试验研究分析可指导生产检测与产品验收。 关键词：奥氏体304不锈钢；拉伸试验；马氏体；环境温度；试验速率 拉伸试验是力学性能试验中最基础、最常用的试验，拉伸试验中给出的性能指标也是在工业上应用最广泛的材料性能指标。304不锈钢是一种通用型奥氏体不锈钢，它的金属制品耐高温，韧性高，加工性能好，广泛使用于工业和家具装饰行业和食品医疗行业。拉伸性能是其力学性能测试中最基本、最通用的检验指标，也是304不锈钢产品的最基本交货依据。由于304不锈钢属于非稳态奥氏体不锈钢，在拉伸试验变形过程中会发生应变诱发相变产生马氏体，但金属材料本身材质的不均匀性以及在应变强化过程中温度、速率、应变量等均可影响应变诱发马氏体的转变量、转变速率等方面的情况，使得抗拉强度测定结果存在差异，不利于测试的进行。因此，有必要对拉伸试验检测结果波动的影响因素进行分析，掌握不同测试条件下拉伸性能测试结果的变化规律，从而对所检验的材料做出科学的评价。 1试验材料与试验方法 1.1试验材料 试验材料选用厚度为20mm、共3个炉号的热轧固溶态304不锈钢板，不同炉号钢板的化学成分略有不同。 1.2 试验方法 采用不同试验温度（在GB/T228.1-2010规定的温度范围内10～35℃）和不同拉伸试验速率（上、下限分别略大于和略小于GB/T228.1-2010规定的拉伸速率范围0.005～0.008s-1）对 上述304不锈钢板进行拉伸试验。拉伸试验用试样为螺纹头棒状试样，试样形状及尺寸如图1所示。拉伸试验前后分别测试试样均匀变形段的马氏体含量。拉伸试验采用德国产Z300高低温电子拉伸试验机完成，马氏体含量测定用瑞士产FeritscopeFMP30铁素体含量测定仪完成。 2 试验结果与讨论 2.1 304不锈钢加工硬化分析