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化学元素对不锈钢力学性能的影响

点击数： 次  20150124


化学元素对不锈钢力学性能影响：

　　不论不锈钢管还是还是不锈钢板（带），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度和176度；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。
　　碳的影响：碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳形成奥氏体的能力约为镍的30倍，碳是一种间隙元素,通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度，碳还可提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液)中的耐应力腐蚀的性能。 
　　但是，在奥氏体不锈钢中，碳常常被视为有害元素。这主要是由于在不锈钢和耐蚀用途中的一些条件下(比如焊接或经450~850℃加热)，碳可与钢中的铬形成高铬的Cr23C6型碳化合物从而导致局部铬的贫化，使不锈钢管的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降。因此，60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型的，可以知道随着碳含量降低,钢的晶间腐蚀敏感性降低。当碳含量低于0.02%才具有最明显的效果。一些实验珠光还指出，碳还会增大铬奥氏体不锈钢的点腐蚀分倾向。（http://www.lwxbxg.com）由于碳的有害作用，不仅在奥氏体不锈钢冶炼过和中应按要求控制尽量低的碳含量，而且在随后的热、冷加工和热处理等过程中也在防止不锈钢表面增碳，且免铬的碳化物析出。
铬的影响：铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素。奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。
       铬（Cr）对组织的影响：在奥氏体不锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁体的元素，缩小奥氏体区，随着钢中含量增加，奥氏体不锈钢中可出现铁素体(δ)组织。研究表明，在铬镍奥氏体不锈钢中，当碳含量为0.1%，铬含量为18%时，为获得稳定的单一奥氏体组织，,所需镍含量最低，约为8%。就这一点而言，常用的18Cr—8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬、镍量配比最为适宜的一种。 
　　铬对性能的影响：
       一般说，只要奥氏体不锈钢管保持完全奥氏体组织而没有δ铁素体等的形成，仅提高钢中铬含量不会对力学性能有显著影响。铬对奥氏体不锈钢管性能影响最大的是耐蚀性。大量研究表明，奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较低，钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著。
　    镍的影响:
       镍是奥氏体不锈钢中的主要合金元素，其主要作用是一百万并稳定奥氏体，使钢获得完全奥氏体组织。从而使钢具有良好的强度和塑性，韧性的配合，并具有优良的冷、热加工性和冷形成性以及焊接、低温与无磁等性能；同时提高奥氏体不锈钢的热力学稳定性，使之不仅比相同铬，钼含量的铁素体、马氏体等类不锈钢肯有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能，而且于表面膜稳定性的提高，从而使钢还具有更加优异的耐一些还原性介质的性能。
　　钼对组织的影响：
       钼和铬都是形成和稳定铁素体并扩大铁素体相区的元素，钼形成铁素体的能力与铬相当，钼还促进奥氏体不锈钢中金属间相，比如σ相，κ相和Laves相等的沉淀。对钢的耐蚀性和力学性能都会产生不利影响。特别是导致塑性、韧性下降，为使奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织，随着钢中钼含量的增加，奥氏体形成元素（镍,氮及锰等）的含量也要相应提高，以保持钢中铁素体与奥氏体形成元素之间的平衡。
　
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