一、不銹鋼鍛件的物理性能
根據(jù)不銹鋼和碳鋼的物理性能數(shù)據(jù),從而可知碳鋼的密度略高于鐵素體型和馬氏體型不銹鋼,而略低于奧氏體型不銹鋼;電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼排序依次遞增;線脹系數(shù)大小的排序也類似,奧氏體型不銹鋼最高而碳鋼最小碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性,奧氏體型不銹鋼無(wú)磁性,但其冷加工硬化生成馬氏體相變時(shí)將會(huì)產(chǎn)生磁性,可用熱處理方法來(lái)消除這種馬氏體組織而恢復(fù)其無(wú)磁性。
奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比,具有下列特點(diǎn)。
1.電阻率高,約為碳鋼的5倍。
2.線脹系數(shù)大,比碳的40%左右,隨著溫度的升高,線脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地增加。
3.熱導(dǎo)率低,約為碳鋼的1/3。
由于奧氏體型不銹鋼具有這些特殊的物理性能,在焊接過(guò)程中會(huì)引起較大的焊接變形。特別在異種金屬(指與碳鋼、低合金鋼)焊接時(shí),由于這兩種材料的熱導(dǎo)率和線脹系數(shù)有很大差異,會(huì)產(chǎn)生很大的焊接殘余應(yīng)力,也成為焊接接頭產(chǎn)生裂紋的主要原因之一。
二、不銹鋼鍛件的力學(xué)性能
根據(jù)不銹鋼冷軋鋼和耐熱鋼在熱處理狀態(tài)的力學(xué)性能數(shù)據(jù),可見(jiàn)不銹鋼熱軋鋼板除個(gè)別牌號(hào)的伸長(zhǎng)率和抗拉強(qiáng)度與不銹鋼冷軋鋼板略有差別外,其余均相同,不論不銹誰(shuí)板還是耐熱鋼板,奧氏體型的鋼板的綜合性能最好。既有足夠的強(qiáng)度,又有做好的恕性,同時(shí)硬度也不高,這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹倒同大多數(shù)金屬材料相似,其抗拉強(qiáng)度、屈繼強(qiáng)度和硬度,隨著溫度的降低而提高;塑性測(cè)際著溫度降低而降低。其抗拉強(qiáng)度在15-80X溫度范圍內(nèi)變化較快,溫度進(jìn)一步降低時(shí)則變化緩慢,而屈服強(qiáng)度的增長(zhǎng)是較為均勻的。更重要的是,隨著溫度的降低,其沖擊制性減少維慢,并不存在腕性轉(zhuǎn)變溫度。所以188型不銹倒在低溫時(shí)能保持足夠的塑性和初性,如在溫度—196℃時(shí),沖擊吸收功可達(dá)3921,甚至在溫度為一270℃的液氫介質(zhì)中仍保持有足夠的沖擊值;更難能可貴的是在溫度為+273℃的液氫介質(zhì)中具有阻止應(yīng)力集中部位發(fā)生愉性破裂的能力,因此,這類鋼被廣泛應(yīng)用于制造深冷設(shè)備。但是,為了防止18-8型不銹鋼焊縫產(chǎn)生熱裂紋,在焊接材料中要添加一些鐵素體形成元素,而鐵素體的形成會(huì)降低其低溫沖擊韌度,因此,用于低溫工況的18-8型不銹鋼焊接材料時(shí),要引起足夠的重視。
18-8型不銹鋼不僅在低溫時(shí)具有良好的力學(xué)性能,而且在高溫時(shí)又有較高的熱強(qiáng)性,它在900℃的氧化性介質(zhì)和在700℃的還原性介質(zhì)中,都能保持其化學(xué)穩(wěn)定性,所以這種鋼也是常用的耐慈材料。
三、不銹鋼鍛件的耐熱性能
耐熱性能是指在高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能(即熱穩(wěn)定性),同時(shí)又有足夠的強(qiáng)度(即熱強(qiáng)性)。不銹鋼除了不生銹外,還具有優(yōu)良的耐高、低溫性能、許多不銹鋼可兼作謝熱鋼或低溫訊使用。
作為耐熱鋼使用的不銹鋼,多為含碳量數(shù)高的鐵素體,馬氏體和奧氏體不銹鋼,它們具有下列特點(diǎn)。
1. 保證抗氧化性能需較高含銘量以形成致密氧化膜。能在800℃、1000℃,1100℃仍保持熱穩(wěn)定性的絡(luò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%~12%、22%和30%,含Cr量越高抗氧化能力越強(qiáng)。在鋼中加入AI和Si等合金元素有助于增強(qiáng)C>的影響。使鋼材表面形成結(jié)構(gòu)致密并與鋼材表面牢固結(jié)合的氧化膜,如Cr×D;,AlyO,等合金氧化膜。這種合金氧化膜具有良好的保護(hù)作用,從而可延長(zhǎng)鋼材的使用壽命或提高使用溫度,在不銹鋼中,若氧化膜主要以(Fe. Cr)zO:的形式出現(xiàn)時(shí),其抗氧化溫度劇變的能力最為優(yōu)越。
2.保證熱強(qiáng)要求的措施。
a.增Ni以得到穩(wěn)定的奧氏體繼織,利用Mo.W固溶強(qiáng)化,提高原子間結(jié)合力,但加Mo對(duì)抗氧化性不利。
b.形成碳化物(MC.MaCe)為主的第二相,為此應(yīng)適當(dāng)提高含碳量。
c.加入微量硼或稀上等以控制品粒度并強(qiáng)化品界,如耐熱奧氏體不銹鋼06Cr15Ni25Ti2MoAIVB.
3.高溫膽化問(wèn)題。 耐熱不銹很在熱加工或高溫下長(zhǎng)期工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種腕化現(xiàn)象。如06Cr13(0C13)鋼在550℃左右的網(wǎng)火脆性,高銘鐵素體例的晶粒長(zhǎng)大愉化,奧氏體鋼沿晶卑析出碳化物造成的胞化以及鐵素體鋼的475℃脆性,850℃附近的a相析出腕化,甚至耐熱鋼在高溫使用過(guò)程中要考慮到高CrNi奧民體路動(dòng)紅病勞破壞長(zhǎng)期高溫工作時(shí)可能產(chǎn)生的瞻化現(xiàn)象和高溫疲勞破壞。 一般由表層或者表面下某些缺陷形成游紋,裂紋在交變載荷作用下,逐漸擴(kuò)大,直至斷裂。
在致低溫度下,疲勞裂紋是穿晶的,而在高溫下的疲勞裂紋是沿晶間發(fā)展的。