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      新聞資訊

      不銹鋼的機械性能

      摘要:不銹鋼是應用廣泛的基礎材料,具有優異的機械性能,力順將從屈服強度、抗拉強度、屈強比、延伸率、應變硬化指數、奧氏體平衡系數、冷加工誘變馬氏體轉變點、晶粒度方面分析

      1、屈服強度(力學符號σ0.2,英文縮寫YS)

      σ0.2=P0.2/F0      

      P0.2—拉伸試樣塑性變形量為0.2%時承受的載荷

      F0 —拉伸試樣的原始截面積

      材料的屈服強度小,表示材料容易屈服,成形后回彈小,貼模性和定形性好。

      2、抗拉強度(力學符號σb,英文縮寫TS)

      σb=Pb/F0                   

      Pb—拉伸試樣斷裂前承受的最大載荷

      F0—拉伸試樣的原始截面積

      材料的抗拉強度大,材料變形過程中不容易被拉斷,有利于塑性變形。

      3、屈強比(σ0.2/σb)

      屈強比對材料沖壓成形性能影響很大,屈強比小,板料由屈服到破裂的塑性變形階段長,成形過程中發生斷裂的危險性小,有利于沖壓成形。一般來講,較小的屈強比對板料在各種成形工藝中的抗破裂性都有利。

      表:常見不銹鋼材料的屈強比

      不銹鋼材料屈強比

      4、延伸率(力學符號,英文縮寫EL)

      延伸率是材料從發生塑性變形到斷裂的總的伸長長度與原有長度的比值,即:

      延伸率

      δ—材料的延伸率(%)

       L—試樣被拉斷時的長度(mm)

       L0—拉伸前試樣的長度(mm)

      材料的延伸率大,板料允許的塑性變形程度大,抗破裂性較好,對拉深、翻邊、脹形都有利。一般來說,材料的翻邊系數和脹形性能(埃里克森值)都與延伸率成正比關系。

      5、應變硬化指數(n)

      應變硬化指數就是通常所說的n值,表示材料冷作硬化現象的一個指標,可以反映材料的沖壓成形性能。應變硬化指數大,顯示材料的局部應變能力強,防止材料局部變薄能力強,即增大失穩極限應變,使變形分布趨于均勻化,材料成形時的總體成形極限高。

      6、奧氏體平衡系數(A)

      A(BAL)=30(C+N)+0.5Mn+Ni-1.3Cr+11.8

      表示奧氏體的穩定程度,A值越小,奧氏體越不穩定,鋼的組織容易受到冷熱加工的影響而發生組織轉變,影響到鋼的機械性能。

      在不銹鋼中常見的奧氏體形成元素有:Ni、Mn、C、N,這些元素有助于形成和穩定奧氏體,是奧氏體不銹鋼中不可缺少的,尤其是Ni元素。從奧氏體平衡系數也可以看出這四種元素含量增大可以增大奧氏體平衡系數,從而使奧氏體組織越穩定。常見的鐵素體形成元素有:Cr、Mo、Si、Ti、Nb,這些元素有助于形成和穩定鐵素體組織,從上面公式也可以看出,Cr 元素含量增大可以降低奧氏體平衡系數。

      SUS304不銹鋼是純奧氏體組織,奧氏體組織有其穩定性,經過冷加工SUS304變硬,主要原因是部分奧氏體組織轉變為馬氏體組織,稱做冷加工誘變馬氏體。對奧氏體不銹鋼來說,平衡系數小,在冷加工過程中就容易產生馬氏體轉變或者說是產生的馬氏體量就多,從而冷作硬化程度劇烈。

      7、冷加工誘變馬氏體轉變點Md(30/50)

      Md(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo

      表示真應變量30%的冷變形后生成50%α馬氏體的溫度,說明奧氏體不銹鋼中合金元素含量越高,馬氏體轉變點Md(30/50)就越低,在冷加工變形過程中誘變馬氏體不易產生,冷作硬化程度小。

      不銹鋼的冷作硬化現象主要是由兩種因素引起的:

      一種是位錯增多引起的加工硬化;一種是組織轉變(奧氏體轉變為馬氏體轉變)引起的加工硬化。

      對SUS430鋼種而言,加工變形過程中不會發生組織轉變,其冷作硬化現象全部是由位錯的增多引起的,因此對SUS430鋼談冷加工誘變馬氏體是沒有實際意義的。SUS304鋼在冷變形過程中則存在位錯增多引起的硬化和馬氏體組織轉變引起的硬化,而且組織轉變引起的硬化是主要的,這也是奧氏體不銹鋼的冷作硬化現象比鐵素體不銹鋼要明顯,加工硬化系數(n值)大的原因。

      在奧氏體不銹鋼中,Ni含量對誘變馬氏體轉變點的影響是很明顯的,Ni含量增多,馬氏體轉變點降低,材料在冷變形過程中硬化程度小。

      8、晶粒度(N)

      晶粒度的物理意義可根據下公式理解:

      ξ=2N+3

      ξ—每平方毫米截面積上的晶粒數

      N —晶粒度

      304的晶粒度與機械性能的關系

      晶粒度N級別越高,單位截面積上的晶粒數越多,材料的晶粒就越細,強度大,延伸率好。一般來講,N>5(256個晶粒/mm)的鋼稱為細晶粒鋼。晶粒較大時,有利于提高材料的塑性應變比(R),并降低屈強比和屈服伸長。但晶粒較大時,它們在板料表層取向不同,變形量差異比較明顯,材料表面易出現“桔皮”現象。細化晶??蓽p輕桔皮現象發生,但晶粒過細,值會減小,屈強比和屈服伸長都會增大,不利于成形。

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      關鍵詞:不銹鋼,304,奧氏體

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