SUS304不锈钢高温力学性能的物理模拟.

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高功率激光焊接SUS304不锈钢数值模拟与试验研究

(2) 假定小孔壁温度为材料的汽化温度，忽略
了材料汽化带走的能量和质量损失 [10-11]。
Marangoni 对流相关。张林杰等人开展了侧吹气体
[9]
(3) 假定小孔反冲压力与表面张力平衡
[3,12]
，即
对激光焊接焊缝成形影响的试验研究程小孔为固定的倒锥体，小孔的尺寸是基于高速摄像拍摄及光束聚焦半径而设定的，如图 2 所示。小孔直径相对熔池宽度小的多，小孔对熔池流动的影响相对较小，小孔壁为自由滑移边界条件 [13]，这样利于简化模型而重点分析熔池流动对最终焊缝成形的影响。
果表明：Maragoni 对流是导致上表面高温熔融金属液向熔池边缘流动，致使熔宽增加，从而形成 “ 钉子头 ” 型焊缝的原因。试验结果与模拟结果基本吻合，焊接速度从 25 mm/s 降低至 10 mm/s，熔宽和熔深均增加，熔合线曲率越大，“ 钉子头 ” 型焊缝越突出。关键词：高功率激光焊接；Marangoni 对流；数值模拟；“ 钉子头 ” 型焊缝中图分类号：TG456.7 文献标识码：A 文章编号：1001-3814(2014)23-0166-05
(1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082, China; 2. Laser Research Institute, Hunan University, Changsha 410082, China) Abstract ：A numerical simulation of high power laser welding of SUS304 stainless steel for "nail head" shape of weld defects was presented. Firstly, a three-dimensional model of coupling between heat transfer and fluid flow in the weld pool was developed, using finite element software COMSOL Multiphysics 4.3a. Heat transfer and fluid flow in the weld pool was driven by the Marangoni force, buoyancy force and latent heat were included in our model. Besides, the solid-liquid phase change behaviour was calculated by an additional source term. The effect of Marangoni convection on weld pool of temperature field, fluid field and weld pool shape were analyzed. Lastly, the numerical model was applied to SUS304 stainless steel plate with deep penetration laser welding. The results show that Marangoni convection at the upper surface leads to the hot molten metal flowing from the center to near the boundaries of the weld pool and as a consequence in wider weld pool, resulting in "nail head" shape of the weld cross section. Besides, the experimental results show that the computed weld pool shapes are in good agreement with the experimental results. Th e weld width and penetration increases with an decrease in welding speed from 25 mm/s to 10 mm/s, as a result, the curvature of the fusion line is stronger. The "nail head" shape of the weld cross section is more obvious. Key words ：high power laser welding; Marangoni convection; numerical simulation; "nail head" weld shape

不锈钢304扬氏模量

不锈钢304扬氏模量【实用版】目录1.不锈钢 304 概述2.扬氏模量的定义和计算方法3.不锈钢 304 的扬氏模量特性4.影响不锈钢 304 扬氏模量的因素5.不锈钢 304 扬氏模量在实际应用中的意义正文一、不锈钢 304 概述不锈钢 304 是一种常见的不锈钢材料，具有优良的耐腐蚀性、焊接性能和可塑性，广泛应用于建筑、装饰、厨具、化工等领域。

了解不锈钢304 的扬氏模量对于分析其力学性能和工程应用具有重要意义。

二、扬氏模量的定义和计算方法扬氏模量，又称拉伸模量或杨氏模量，是描述固体材料在拉伸过程中的应变与应力之间关系的物理量。

它的计算公式为：E = σ / ε，其中σ表示应力，ε表示应变。

扬氏模量反映了材料的刚性，是衡量材料强度的重要指标。

三、不锈钢 304 的扬氏模量特性不锈钢 304 的扬氏模量通常在 170-210 GPa 之间，具体数值会受到材料成分、加工工艺和使用环境的影响。

一般来说，不锈钢 304 的扬氏模量较高，表明其具有较好的强度和刚性。

四、影响不锈钢 304 扬氏模量的因素1.成分：不锈钢 304 的主要成分为铬、镍、钼等，这些元素的含量会影响扬氏模量。

2.加工工艺：加工过程中的热处理、冷加工等工艺会对不锈钢 304 的扬氏模量产生影响。

3.使用环境：在高温、高压或腐蚀环境下，不锈钢 304 的扬氏模量可能发生变化。

五、不锈钢 304 扬氏模量在实际应用中的意义在工程应用中，扬氏模量是衡量材料强度和刚性的重要指标。

不锈钢304 的扬氏模量越高，其承受外力的能力越强，抗变形能力也越好。

因此，在设计、选材和评估不锈钢 304 的性能时，扬氏模量是一个不可忽视的参数。

sus304-y力学参数

sus304-y力学参数
SUS304是不锈钢的一种材料，通常用于制造各种耐腐蚀的零件
和设备。

它的力学参数包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度等。

首先，SUS304的抗拉强度通常在520至720兆帕之间，这使得
它具有很高的抗拉性能，适用于各种工程应用。

其次，屈服强度通常在210至350兆帕之间，这表明在受力作
用下，材料开始产生塑性变形的能力。

延伸率通常在45%以上，这意味着在拉伸过程中，SUS304具有
较好的延展性，能够在一定程度上避免断裂。

此外，SUS304的硬度通常在201至262HB之间，这使得它具有
一定的硬度和耐磨性，适用于一些对材料硬度要求较高的场合。

总的来说，SUS304具有较高的抗拉强度和硬度，以及较好的延
展性和屈服强度，这使得它成为一种理想的材料，广泛应用于化工、食品加工、医疗器械等领域。

希望这些信息能够帮助你了解SUS304
的力学参数。

304不锈钢承受的冷热强度

304不锈钢是一种奥氏体型不锈钢，含有大约18%的铬和8%的镍，具有良好的耐腐蚀性和成型性。

它主要用于食品加工、化工、制药和住宅装饰等领域。

在冷热强度方面，304不锈钢具有以下特点：
1. 冷加工强度：304不锈钢在室温下具有较好的冷加工性能，可以承受冷轧、冷拔等冷加工过程。

它的屈服强度和抗拉强度在室温下相对较高，但冷加工会导致材料变形和加工硬化。

2. 热加工强度：304不锈钢在高温下也具有良好的热加工性能，可以承受热轧、热拔等热加工过程。

在高温下，不锈钢的屈服强度和抗拉强度会降低，但其热塑性较好，适合热加工成型。

3. 温度影响：随着温度的升高，304不锈钢的力学性能会发生变化。

在400°C以下，不锈钢的屈服强度和抗拉强度随温度升高而下降；在400°C以上，屈服强度继续下降，而抗拉强度开始上升。

因此，在不同的温度下，不锈钢的力学性能会有所不同。

4. 耐腐蚀性：304不锈钢的耐腐蚀性主要取决于其合金成分和内部组织结构。

铬是主要的合金元素，它能够在钢表面形成一层致密的氧化膜，防止金属与外界环境发生反应，从而提高不锈钢的耐腐蚀性。

304不锈钢的冷热强度会受到材料处理、热处理和加工方式等因素的影响。

因此，在具体应用中，选择合适的不锈钢牌号和加工方法对于确保产品的性能和质量至关重要。

304不锈钢高温压缩状态金相组织分析

304不锈钢高温压缩状态金相组织分析作者：王振东来源：《中国科技纵横》2014年第18期【摘要】本文针对对铸态304奥氏体不锈钢热变形行为进行基础性研究，利用Thermechastor-W热/力模拟试验机，对304奥氏体不锈钢在应变量为50%，变形温度为950～1250℃，应变速率为0.01s-1～2.5 s-1进行单道次高温压缩热变形试验，并且测定其真应力—应变曲线。

【关键词】304不锈钢热变形真应力应变曲线再结晶1前言奥氏体不锈钢是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%～25%）而形成的。

304是奥氏体不锈钢的一种。

本文主要针对某公司不锈钢厂目前生产的304奥氏体不锈钢进行应用基础研究。

2实验材料与方法利本文试验材料为铸坯304奥氏体不锈钢（简称304不锈钢）。

用Thermechastor-W热/力模拟试验机，对304不锈钢在应变量为50%，变形温度为950～1250℃，应变速率为0.01s-1～2.5s-1进行单道次高温压缩热变形试验，并且绘出其真应力—应变曲线。

从而为304奥氏体不锈钢热轧工艺提供理论依据，为不锈钢工业化生产提供参考。

制样方法如下：（1）根据样品材料的加工特点：锻轧件、脱碳、显微组织、网状组织、炭素工具钢及弹簧钢中的石墨、发裂等检验项目在材料横截面上取样；非金属夹杂物、液析、带状组织、白点、碳化物不均匀度、铁素体相等检验项目在材料纵截面上取样；需经热处理进行检验的项目，如本质晶粒度、晶间腐蚀、带状组织、网状组织、碳化物不均匀度等项目，从材料纵向还是横向取样可按有关规定标准执行；铸件在材料中心或心部取样。

（2）根据零件承载和失效特点：切取失效部位和完好部位的样品。

以便进行分析对比。

（3）根据特殊零件取样相关规定：对于大件材料，火焰切割后，再用砂轮切割或电火花切割制得合格尺寸样品。

本实验的切割方式为线切割。

3试验结果与讨论3.1热变形组织动态再结晶形成的晶粒结构与静态再结晶的晶粒结构不同。

304不锈钢和316L不锈钢各自的物理、力学和化学特性

304不锈钢和316L不锈钢各自的物理、力学和化学特性硬铝合金弹性模量0.7×105MPa剪切模量0.27 ×105MPa泊松比0.3线膨胀系数23.6×10-6/K热导率162W/(m·k)比热容871J/(kg·K)铝合金代号屈服力剪切力张力6065 7KSI 13KSI 13KSI 7075 15KSI 22KSI 33KSI7A09化学成份铝Al ：余量硅Si ：≤0.50铜Cu ：1.2～2.0镁Mg：2.0～3.0锌Zn：5.1～6.1锰Mn：≤0.15钛Ti ：≤0.10铬Cr：0.16～0.30铁Fe：0.000～0.5007A09力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥530条件屈服强度σ0.2 (MPa)：≥400伸长率δ5 (％)：≥67075合金物理及化学性能熔化温度范围477~638度密度2.8g/cm3无磁性抗氧化性能：良好304不锈钢；C≤0.08 Cr 18.0～20.0 Ni8.00～10.50 屈服强度（N/mm2）≥205抗拉强度≥520延伸率（%）≥40硬度HB ≤187 HRB≤90 HV ≤200密度7.93 g·cm-3比热c(20℃)0.502 J·(g·C)-1热导率λ/W(m·℃)-1 (在下列温度/℃) 20 100 50012.1 16.3 21.4线胀系数α/(10-6/℃) (在下列温度间/℃)20～100 20～200 20～300 20～40016.0 16.8 17.5 18.1电阻率0.73 Ω·mm2·m-1熔点1398～1420℃316L不锈钢C≤0.03 Ni12.00～15.00 Mo ≥175 Mn<=2.0Si<=1.0 Cr16--18 Mo1.8-2.5 S<=0.030 P<=0.035 屈服强度（N/mm2）≥480抗拉强度延伸率（%）≥40硬度HB≤187 HRB≤90 HV≤200密度7.87 g·cm-3比热c(20℃)0.502 J·(g·C)-1热导率λ/W(m·℃)-1 (在下列温度/℃)100 300 50015.1 18.4 20.9线胀系数α/(10-6/℃) (在下列温度间/℃)20～100 20～200 20～300 20～400 20～500 16.0 17.0 17.5 17.8 18.0电阻率0.71 Ω·mm2·m-1熔点1371～1398℃。

304升温过程发生的变化_解释说明以及概述

304升温过程发生的变化解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本篇文章将探讨304不锈钢在升温过程中发生的变化，并解释说明这些变化的原因。

我们将研究温度上升过程中物质性质、动力学和热效应的变化，并提供常见问题及解决方法。

通过这篇文章，读者将了解到304不锈钢在升温过程中的重要变化和相关机制。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、温度上升过程发生的变化、解释说明温度上升过程中的变化原因、304升温过程中常见问题及解决方法以及结论。

每个部分都将逐步展开，以便读者能够全面了解和掌握有关题目的信息。

1.3 目的本文的目标是介绍并解释304不锈钢在温度上升过程中所发生的各种变化。

通过深入探讨物质性质改变、动力学变化和热效应变化，我们希望读者能够理解这些变化背后的原理和机制。

此外，我们还将提供一些常见问题及其相应的解决方法，以帮助读者更好地应对304升温过程中可能出现的挑战。

请注意，以上内容为普通文本格式，请在撰写文章时根据需要进行排版和格式调整。

2. 温度上升过程发生的变化在温度上升的过程中，许多物理和化学方面的变化会发生。

这些变化可以分为三个主要方面：物质性质改变、动力学变化以及热效应变化。

2.1 物质性质改变随着温度的升高，原子和分子之间的相互作用会发生改变，从而导致物质性质的改变。

具体来说，在温度上升过程中，物质的密度通常会减小，而体积则增大。

这是因为分子之间的相互作用力减弱，使得分子更容易移动，并导致整体上膨胀。

此外，很多物质在升温过程中也会经历相变现象。

例如，固体物质可能会融化成液体态或者气体态。

这是因为随着温度的上升，固体内部分子运动加剧，达到一定能量后可以克服固定互相排斥作用而转换为空间较大、无规则排列的液体或气体状态。

2.2 动力学变化在温度上升过程中，不仅物质性质发生了改变，动力学方面的变化也是不可忽视的。

动力学主要涉及到分子或原子的运动和反应速率。

首先，随着温度上升，分子的平均动能也会增加。

高温环境下模拟CO_(2)驱采出液中304不锈钢的腐蚀行为

高温环境下模拟CO_(2)驱采出液中304不锈钢的腐蚀行为王超;王佳秋;王艳娟;杜星璇;张博帆
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2024(38)5
【摘要】现阶段随着CO_(2)驱油技术的普遍使用,采出液中CO_(2)的含量不断上升,使得采出系统中金属管道的腐蚀程度逐渐增大。

为了掌握304不锈钢在高温环境下CO_(2)驱采出液中的腐蚀行为,室内配制了模拟CO_(2)驱采出液,测试了304不锈钢在高温环境下不同含量CO_(2)、不同腐蚀时间下的金属腐蚀速率,并对不同腐蚀时间下金属表面的微观形貌和腐蚀产物组成进行了表征。

结果表明,随着
CO_(2)含量和腐蚀时间的不断上升,金属的腐蚀速率上升;随着腐蚀时间的上升,金属表面的腐蚀产物逐渐增加,发生了局部区域析氢腐蚀过程;腐蚀产物膜主要由
Fe_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)和FeCO_(3)组成。

【总页数】4页(P103-106)
【作者】王超;王佳秋;王艳娟;杜星璇;张博帆
【作者单位】大庆师范学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.4
【相关文献】
1.304不锈钢在模拟废吸收液中的腐蚀行为初步实验研究
2.高温高压CO2驱采出液中N80碳钢局部腐蚀诱发机理
3.304不锈钢螺栓在模拟水下环境中的腐蚀行为
研究4.304不锈钢和5083铝合金在模拟城市地下空间环境中的腐蚀行为对比5.环境因素对N80钢在模拟油田采出液中腐蚀行为的影响
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304不锈钢板屈服强度，力学性能，伸长率的各项指标知

304不锈钢板屈服强度，力学性能，伸长率的各项指标知您好，欢迎来到阿里巴巴304不锈钢板屈服强度，力学性能，伸长率的各项指标知识(2010/12/17 14：01)304不锈钢板规格]304不锈钢板化学成分牌号：0Cr18Ni9(0Cr19Ni9)化学成分%C：≤0.07，Si：≤1.0，Mn：≤2.0，Cr：17.0~19.0，Ni：8.0~11.0，S：≤0.03，P：≤0.035。

[304不锈钢板规格]304不锈钢板基本概述按制法分热轧和冷轧的两种，按钢种的组织特征分为5类：奥氏体型、奥氏体-铁素体型、铁素体型、马氏体型、沉淀硬化型。

要求能承受草酸、硫酸-硫酸铁、硝酸、硝酸-氢氟酸、硫酸-硫酸铜、磷酸、甲酸、乙酸等各种酸的腐蚀，广泛用于化工、食品、医药、造纸、石油、原子能等工业，以及建筑、厨具、餐具、车辆、家用电器各类零部件。

不锈钢板表面光洁，有较高的塑性、韧性和机械强度，耐酸、碱性气体、溶液和其他介质的腐蚀。

它是一种不容易生锈的合金钢，但不是绝对不生锈。

不锈钢的耐腐蚀性主要取决于它的合金成分(铬、镍、钛、硅、铝等)和内部的组织结构，起主要作用的是铬元素。

铬具有很高的化学稳定性，能在钢表面形成钝化膜，使金属与外界隔离开来，保护钢板不被氧化，增加钢板的抗腐蚀能力。

钝化膜破坏后，抗腐蚀性就下降。

[304不锈钢板规格]304不锈钢的性质拉强度(Mpa)620 MIN屈服强度(Mpa)310 MIN伸长率(%)30 MIN面积缩减(%)40 MIN 304不锈钢的密度7.93 g/cm3奥氏体不锈钢一般都用这个值304含铬量(%)18--20.304相当于我国的0Cr19Ni9(0Cr18Ni9)不锈钢304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。

耐高温方面也比较好，能高到到1000-1200度。

304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。

对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。

304L不锈钢管的7个物理性能

304L不锈钢管的7个物理性能
304L不锈钢管的物理性能：
1、304L不锈钢管热膨胀系数
因温度变化⽽引起物质量度元素的变化。

膨胀系数是膨胀－温度曲线的斜率，瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。

膨胀系数可以⽤体积或者是长度表⽰，通常是⽤长度表⽰。

2、304L不锈钢管密度
物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。

3、304L不锈钢管⽐热
单位质量的物质温度改变1度所需要的热量。

在英制和CGs制中⼆者⽐热的数值相同，因为热量的单位（Biu或cal)取决于单位质量的⽔升⾼1度听需的热量。

国际单位制中⽐热的数值与英制或CGS制是不同的，因为能量的单位（J）是按不同的定义定的。

⽐热的单位是Btu(1b·0F)
4、304L不锈钢管磁导率
⽆量纲系数，表⽰物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之⽐
5、304L不锈钢管弹性模量
当施加⼒于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位⾯积上所需的⼒称为弹性模量。

单位为1b/in3或N/m3。

6、304L不锈钢管熔化温度范围
确定合⾦开始凝固和凝固完了的温度。

7、304L不锈钢管电阻率
在单位长度⽴⽅体材料的两对⾯之间测量的电阻，单位⽤Ω·m，µΩ·cm或（已废的）Ω/(circularmil.ft)来表⽰。

联系⼈：许经理
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304不锈钢连铸坯高温物理性的试验分析

304不锈钢连铸坯高温物理性的试验分析摘要：本文主要针对304不锈钢连铸坯高温物理性的试验展开了探讨，结合了一系列具体的试验实例，简要概述了试验方法，试验所得的结果作了系统的阐述和讨论，并提出了三点试验结论，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：304不锈钢；高温热物性；试验所谓的304不锈钢，是一种很常见的不锈钢，业内也叫做18/8不锈钢。

它的金属制品耐高温，加工性能好，因此，其被广泛使用于工业、不锈钢厨餐具行业、家具装饰行业和食品医疗行业中。

而本文通过结合一系列的具体试验，系统研究了304不锈钢的高温物理性，相信会为连铸生产及数值模拟提供重要的理论基础数据。

1试验方法在304不锈钢的连铸生产中，中间包温度应控制在1470～1510℃，拉坯速度根据铸坯宽度控制在0.9～1.3m／min，水口插入深度保证在160mm左右。

对某厂生产的304不锈钢进行高温热物性测试，材料的主要化学成分见表1。

表1 304不锈钢的化学成分（质量分数）％1.1 304不锈钢热膨胀试验本试验采用NETZSCHDIL402C热膨胀仪，测定304不锈钢从常温到1000℃的膨胀与收缩系数。

热膨胀性能测试试样的尺寸为φ4mm×25mm。

试验制度如下：升温和降温的速度相同，其速度不能太大，本试验取为10℃／min。

从室温升至1000℃左右，保温1min，再开始降温。

热膨胀性能的测定主要是考察钢种在凝固过程中的膨胀和收缩性能。

1.2 304不锈钢同步热分析试验采用NETZSCHSTA449Ｆ3综合热分析仪测试了304不锈钢的差示扫描量热（DSC）曲线与定压热容（Cp）随温度的变化规律。

DSC测试试样的尺寸为5mm×1.5mm，Cp测试试样的尺寸为φ3mm×1mm。

试验过程采取全程氩气保护。

DSC测试方案：先由常温以20℃／min的升温速率升至1480℃，再以降温速率10℃／min降至500℃。

304奥氏体不锈钢的高温拉伸行为和形变组织研究_谭威

由延伸率随温度变化的曲线可知，试样在 300～ 600℃延伸率的变化不是很大，在 500℃时延伸率仅为 22.4％。在 600～950℃，随温度的升高延伸率迅速
中国铸造装备与技术 2 ／ 2012
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材料·工艺 Material & Technology
抗拉强度（MPa） t 延伸率和断面收缩率（%）
[4] Suzuki H G,Nishimura S,Imamura J.Hot Ductility in theTemperature Range between 900 and 600℃ [J].Tetsu -to -Hagane, 1981,67 (8): 1180.
[5] 宫一衡.18-8(Ti)不锈钢坯裂纹研究[J].四川冶金,1995（4）20-27. [6] 朱诚，金方.1Cr18Ni9Ti 不锈钢的成分与热塑性的关系[J].上海金
通过 JSM-6700F 扫描电子显微镜对拉伸试样的断口形貌进行观察。由图 3 可以看到，300℃时宏观断口较平坦；微观断口有大量韧窝，韧窝尺寸较小，周围有二次撕裂特征。800℃宏观断口心部和边部均有尺寸较大的孔洞，主要为塑性变形后期拉拔所致；微观断口的韧窝尺寸较 300℃有所增大，且沿滑移方向被拉长。1050℃宏观断口中微孔由心部聚集向外扩展，纤维区约占整个断面的 2/3；微观断口
由 304 不锈钢断面收缩率随温度变化的曲线可知，试样在 300～600℃范围内断面收缩率变化不大，300℃时断面收缩率为 53.36％。600～950℃范围内断面收缩率迅速升高，950℃时断面收缩率达到最大值 94.45％。加热温度在 950～1250℃范围内试样断面收缩率变化不大。
碳、氮等间隙原子偏聚于拉应力区所形成的柯氏气团对位错的钉扎属于短程力，因温度升高而引起的原子热振动有助于克服这种阻力，所以随着温度升高，材料的强度会逐渐降低[2]。另外大量研究和实际经验发现，当断面收缩率大于 60%时，铸坯不出现裂纹；当断面收缩率小于 60%时，铸坯裂纹敏感性增高[3、4]。故一般以收缩率等于 60%作为临界值来划分高塑性区和低塑性区的温度范围，可见 304 不锈钢在高温下一直具有较好的塑性。结合 304 不锈钢的断面收缩率，得到 900～1000℃范围内为最佳塑性区。 2.2 断口分析

304 800摄氏度线膨胀系数

304 800摄氏度线膨胀系数304不锈钢是一种常见的材料，在许多领域中都被广泛应用，其在高温环境下的性能表现十分重要。

在这篇文章中，我们将讨论304不锈钢的线膨胀系数，并解释其在高温应力工程中的重要性。

首先，让我们了解一下什么是线膨胀系数。

线膨胀系数是指材料在温度变化时的长度变化比例。

当材料受热时，其分子会膨胀，导致长度增加。

这种长度变化可以通过线膨胀系数来量化。

线膨胀系数是一个单位温度变化时长度变化的比例系数，通常以每摄氏度（或开尔文）的长度变化来度量。

304不锈钢的线膨胀系数为17.3 x 10^-6/°C（摄氏度）。

这意味着当304不锈钢受热时，每摄氏度的温度变化会导致其长度增加17.3 x 10^-6倍。

因此，当温度升高时，304不锈钢的长度将发生明显的变化。

那么304不锈钢的线膨胀系数为什么如此重要呢？这是因为在许多工程应用中，材料的线膨胀系数决定了在高温下材料的应力分布和变形。

如果一个结构或装置中使用了不同线膨胀系数的材料，那么在温度变化时，不同材料的长度变化会导致内部应力的集中和变形的发生。

这可能会对结构的稳定性和性能造成不利影响。

举个例子来说明这个问题。

假设我们有一个由304不锈钢制成的管道，该管道被用于在高温环境中输送流体。

假设在高温下，管道的长度需要增加。

如果该管道与其他组件连接，例如法兰或支撑结构，那么不同材料的线膨胀系数差异将导致应力的集中和变形。

这可能导致管道的泄漏、组件的损坏或整个系统的故障。

为了解决这个问题，工程师通常会在设计过程中考虑材料的线膨胀系数。

他们会选择与其他组件使用相似线膨胀系数的材料，以减少温度变化时的应力集中。

在选择材料时，还可能考虑到其他因素，例如材料的热传导性能和化学稳定性。

除了设计过程中的考虑外，还有一些方法可以减小温度变化对结构和装置的影响。

例如，可以在连接点处使用补偿器件，这些器件可以吸收材料长度的变化，从而减少应力的集中。

此外，也可以通过控制温度的变化速率或通过加入安装余量来缓解应力。

高温时效Super304H耐热钢的组织、硬度及其关系模型

高温时效Super304H耐热钢的组织、硬度及其关系模型刘俊建;孟将;陈国宏;王家庆;张涛;汤文明【摘要】将Super304H耐热钢分别在650～700℃进行高温时效,研究了该钢时效过程中显微组织结构和硬度的变化规律,并建立了硬度与Larson-Miller参数(P 函数)之间的数学关系模型.结果表明:Super304H耐热钢的硬度随时效温度升高显著降低;温度恒定,随着时效时间的延长,其硬度先增加后降低,最后趋于稳定.基于相同P函数,采用线性拟合方法得到的高温时效Super304H耐热钢硬度与其P函数关系模型计算得到的硬度与试验实测硬度相吻合,该模型可用于服役态耐热钢管剩余服役寿命预测.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2014(050)008【总页数】5页(P554-557,565)【关键词】Super304H耐热钢;高温时效;显微组织;硬度;P函数【作者】刘俊建;孟将;陈国宏;王家庆;张涛;汤文明【作者单位】国网安徽省电力公司电力科学研究院,合肥230601;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;国网安徽省电力公司电力科学研究院,合肥230601;国网安徽省电力公司电力科学研究院,合肥230601;国网安徽省电力公司电力科学研究院,合肥230601;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TG142.73;TG115.5目前，中国的能源结构仍以煤电为主体。

燃煤发电带来了许多环境问题，比如有毒有害气体、灰渣和污水排放等，且发电效率也有待提高，这些都成为困扰着我国电力产业可持续发展的关键问题。

超超临界发电技术是国际上最为成熟的洁净煤发电技术，可显著提高发电效率，减少污染物排放，因此成为国内外火电建设的主流方向［1-3］。

Super304H是在ASME SA-213TP304H基础上，通过降低锰含量，加入约3%（质量分数，下同）的铜，0.45%的铌和少量的氮而获得的一种抗高温蒸汽氧化、耐腐蚀性能强且高温蠕变强度大的细晶粒奥氏体耐热钢［4-6］。

轨道车辆SUS304不锈钢材料动态力学性能与本构模型修正

验机完成ꎬ需要使用引伸计来测得试件变形ꎬ如图１所
Ｓ
≤００３０
Ｓｉ
ｗｔ％
Ｃｒ
≤１０００
１８０ ~ ２００
Ｎｉ
８０ ~ １０５
率下ꎬ开展２ ~ ３次重复试验ꎮ
示ꎬ试验应变率为００００２ｓ－１ ꎬ准静态拉伸试样如图２
所示ꎮ 动态拉伸试验通过高速拉伸试验机ＺＷＩＣＫ
ＰｒｏｊｅｃｔｏｆＴＰＬ( Ｎｏ.２０１９ＴＰＬ＿Ｔ１３) .
Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２００９１３ꎬ ｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２０２０１０１５.
现出了明显的应变率强化效应ꎮ
引言
在碰撞过程中ꎬ列车车体结构通常会发生较大的
塑性变形ꎬ其材料的动态力学特性会对车体结构的吸
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ
２０２２ꎬ ４４(１) :７４￣８０
ＤＯＩ: １０１６５７９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１００１９６６９２０２２０１０１０
轨道车辆ＳＵＳ３０４不锈钢材料动态力学性能
与本构模型修正 ∗
ＤＹＮＡＭＩＣＮＳＴＩＴＵＴＩＶＥ
Ｔｈｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｐｒｏｖｉｄｅｓａｂａｓｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.
ＫｅｙｗｏｒｄｓＳＵＳ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌꎻ Ｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅꎻ Ｊｏｈｎｓｏｎ￣Ｃｏｏｋｍｏｄｅｌꎻ Ｓｔｒａｉｎｒａｔｅ.
ＳＩ３００系列奥氏体不锈钢 ( ＡＩＳＩ３０４Ｌ、ＡＩＳＩ３１６Ｌ、

304不锈钢物理性能

304不锈钢物理性能抗拉强度σb (MPa)≥520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密度（20℃，Kg/dm2）：7.93熔点（℃）：1398~1454比热容（0~100℃，KJ·kg-1K-1）：0.50热导率（W·m-1·K-1）：（100℃）16.3，（500℃）21.5线胀系数（10-6·K-1）：（0~100℃）17.2，（0~500℃）18.4 电阻率（20℃，10-6Ω·m）：0.73纵向弹性模量（20℃，KN·mm2）：193[1]1304L不锈钢板化学成分名称：304L不锈钢板，304L不锈钢平板，304L 不锈钢8K板牌号：00Cr19Ni10（0Cr18Ni10）化学成分%C：≤0.03Si ：≤1.0Mn ：≤2.0P ：≤0.035S ：≤0.03Cr ：18.0～20.0Ni ：9.0～13.0304L不锈钢板的用途304L不锈钢的发展，已使304L不锈钢的耐蚀性、外观、加工性、强度等特性远远超过其它材料，而且，不锈钢的许多表面处理法，可以取得丰富多彩的颜色及形状，这为不锈钢的发展作出很大的贡献。

304L不锈钢制造过程中的表面处理法以及机械研磨表面处理法表面特征制造法概要用途NO.1 银白色，无光泽热轧到规定厚度，再经退火和除鳞的一种粗糙、无光表面不需要有表面光泽的用途NO.2D 银白色冷轧后进行热处理和酸洗，有时在毛面辊进行最终的一道轻轧的一种无光表面加工2D产品用于对表面要求不严的用途，一般用材，深冲用材NO.2B 光泽强于NO.2D NO.2D处理后，经过抛光辊进行最终一道轻度冷轧，以取得适当光泽。

这是最常用的表面加工，该加工也可作为抛光的第一步。

一般用材BA 光亮如镜无标准，但通常是光亮退火的表面加工，表面反射性很高。

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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。

为此，本项目前期工作对实际双辊铸轧生产过程中的薄带裂纹进行了研究，阐明了双辊铸轧不锈钢薄带表面与内部裂纹的生成机理。

在此基础上，本阶段研究工作拟采用物理模拟的方法研究304 不锈钢的高温力学性能，揭示双辊铸轧不锈钢薄带裂纹的演变规律。

2.试验方法：采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温力学性能的物理。

试样为Φ10×125mm圆柱试样，采用凝固法，先将试样以10℃/s的速度加热至1330℃，保温2min，然后以20℃/s的速度冷却到固相线以下规定的拉伸温度，在恒温下以1×10-3/s的拉伸速率进行拉伸变形。

测得304 不锈钢在不同变形温度下的应力-应变曲线。

制作金相和扫描试样，进行金相观察和SEM观察，对断口附近组织进行进一步观察研究。

3.实验结果及分析3.1 304 不锈钢高温应力-应变曲线分析本试验在Gleeble3500热模拟试验机上，测得了304 不锈钢在不同温度下的应力-应变关系曲线。

图3-1为热模拟试样拉伸断口的宏观形貌，从图中可以看出拉伸温度为1150℃和1200℃的试样断口处出现了明显的颈缩，断面收缩率较大，属于延性断裂；其余试样在拉伸过程中几乎没发生塑性变形，断面收缩率很小，属于脆性断裂。

即温度为1150℃-1200℃范围内塑性较好。

700℃800℃900℃1000℃ 1100℃ 1150℃ 1200℃ 1250℃1300℃1330℃图3-1 304 不锈钢拉伸断口的宏观形貌图3-2 304 不锈钢在不同温度下拉伸的应力-应变曲线(a)700℃ (b)800℃ (c)900℃ (d)1000℃ (e)1100 (f)1150℃(g)1200℃ (h)1300℃0.00.10.250100150200250300S t r e s s (M P a )Strain(a)0.000.020.040.06020406080100120140s t r e s s (M P a )Strain(b)0.000.050.10020*********S t r e s s (M P a )Strain (c)0.000.020.04010********S t r e s s (M P a )Strain(d)0.00.10.20.30.4-100102030S t r e s s (M P a )Strain(e)0.00.10.20.3-10010203040S t r e s s (M P a )Strain(f)0.00.10.20.30.4-100102030S t r e s s (M P a )Strain(g)0.0000.0050.0100.015-505101520S t r e s s (M P a )Strain(h)图3-2为 304 不锈钢在不同温度下拉伸的应力-应变曲线。

对比这几组曲线可以看出，随着温度的升高，曲线在达到极限应力后越来越平缓。

304 不锈钢变形抗力与形变温度有一定关系，形变温度愈低，变形抗力愈大。

温度在700℃至1300℃两者间时，以700℃时的变形抗力最大，随着应变增大，拉伸应力不断增大达到临界值后急剧下降，直到试样断裂；拉伸温度为1150℃和1200℃的试样，在拉伸应力达到最大值后，随应变增加变化不大，对比图3-1发现此时材料塑性较好。

变形抗力随形变温度升高而降低的主要原因是奥氏体强度随温度升高而降低，因而温度愈高，变形愈容易；反之，形变温度愈低，变形愈困难，变形抗力愈大。

高温时塑性迅速下降是由于当温度达到δ-Fe 向γ-Fe 转变温度时，晶体由体心立方向面心立方转变，晶体结构在此温度发生改变，在转变的瞬间晶格内部及晶格间作用力最低，导致塑性下降。

当受到拉应力作用时，裂纹迅速扩展，试样断裂。

3.2 断口附近金相组织分析对比试样断裂前端的金相照片，如图3-3所示，可以看出，拉伸温度为1200℃试样的缩孔最大。

从前面应力-应变曲线分析出，试样在1200℃拉伸时表现出来的塑性最好，加上温度较高，使得1200℃试样的应力-应变曲线在达到极限应后并没有马上卸载，而是经过一段相对较长的时间，在拉应力作用下形成较大缩孔。

图3-3 在不同温度拉伸试样的断口前端的金相照片 (a)800℃ (b)1100℃ (c)1200℃ (d)1300℃(b)(a)(c)(d)图3-4拉伸温度为1300℃试样的金相照片试样在温度为1300℃时拉断，断口处金相照片如图4-11所示。

从图中可以看出，晶界处明显凹陷。

在制作金相试样时，由于304 不锈钢耐腐蚀性很强，故选用王水进行腐蚀。

王水的腐蚀性极强，在腐蚀不锈钢试样的同时，也会将偏聚的合金元素或析出相腐蚀。

因此，采用SEM进一步进行观察。

3.3 断口附近扫描形貌为了确定拉伸温度为1300℃试样断口附近，凹陷处晶界是否为裂纹沿晶界扩展现象，采用扫描电子显微镜对试样进行扫描，结果如图3-5所示。

从图中可以看出，沿晶界凹陷处并没有像从金相照片中看到的凹陷的那么深，只是略低于表面。

说明此处的裂纹是沿晶界扩展，断裂类型是沿晶断裂，同时在晶界处存在着元素偏聚或是析出相，被强腐蚀性物质王水的腐蚀掉，沿晶界留下较浅的凹陷。

(a)AB(b) (c)图3-5拉伸温度为1300℃试样的组织形貌扫描图(a)全貌 (b)A区放大 (c)B区放大图3-6 拉伸温度为1300℃试样表面元素扫描 (a )扫描区域 (b )Cr (c)Fe (d)Mn (e)Ni (f)S对试样表面进行面扫描，选取 304 不锈钢化学成分的基本元素和易在晶界偏聚元素Fe 、Cr 、Ni 、Mn 、S 等元素进行，结果如图4-13所示。

从图中可以看出，各元素在扫描面上分布都很均匀，并没有出现偏聚现象，而晶界处又有凹陷现象存在，推测晶界可能处存在着析出相或元素偏聚现象。

4. 结论本阶段采用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。

通过对模拟结果中应力-应变曲线的分析和断口附近组织形貌的观察，得出结论：（1）比较不同温度下的应力-应变曲线，拉伸温度在700℃至1300℃之间时，以700℃时的变形抗力最大，温度为1150℃和1200℃时塑性较好；（2）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；（3）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。

(f)(e) (d) (c) (b)(a)5. 后续研究工作（1）建立有限元模型，对铸轧工艺过程中温度场、结晶过程、应力应变场进行数值模拟、理论分析，并进行试验验证，确定其正确性。

通过实验得出铸轧过程最佳几何及工艺参量。

（2）从工艺优化和钢材变质的角度，提出双辊铸轧不锈钢薄带预防开裂的措施。

6. 参考文献1.Y. K. Shin, T. Keng. Development of twin strip caster for sheet steels. Ironmakingand Stelingmaking, 1995, 22(1): 35-442.T. Saitoh, H. Hojio, H. Yaguchi. Two-dimensional model of twin-roll continuouscasting. Metallurgical transaction, 1989, 20B(3): 381-390.3. A. Girgensohn, A. R. Buchner, K. H. Tacke. Twin roll strip casting of low carbonsteels. Ironmak Steelmak 2000, 27: 317–323.4.王振敏, 方圆, 张跃, 黄运华, 齐俊杰. 304不锈钢2mm铸轧薄带中的裂纹分布和形成分析. 特殊钢, 2006, 27(3): 14-165.康向东, 邸洪双, 张晓明. 双辊铸轧薄带钢裂纹形成原因分析. 材料与冶金学报, 2002, (6): 106-1106.H. Yasunaka, K. Tanlguchi, M. Kokita. Surface Quality of Stainless Steel Type304 Cast by Twin Roll Type Strip Caster. ISIJ Intemational, 1995, (6): 7847. A. Hunter, M. Ferry. Comparative study of texture development in strip-castferritic and austenitic stainless steels. Scripta Materialia 2002, 47: 349–3558.S.H. Kim, H.K. Moon, T. Kang, C.S. Lee. Dissolution kinetics of delta ferrite inAISI 304 stainless steel produced by strip casting process. Materials Science and Engineering A, 2003, 356: 390-/3989.J.E. Spinelli, J.P. Tosetti, C.A. Santos, J.A. Spim, A. Garcia. Microstructure andsolidification thermal parameters in thin strip continuous casting of a stainless steel. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 150: 255–26210.A. Hunter, M. Ferry. Phase formation during solidification of AISI 304 austeniticstainless steel. Scripta Materialia, 2002, 46: 253–25811.R. Kopp, F. Hagemann, L. Hentschel, J. Schmitz, D. Senk, Thin-stripcasting—modelling of the combined casting/metal-forming process, J. Mater.Proc. Technol. 1998, 80–81: 458–462.12.R. Tavares, M. Isac, R.I.L. Guthrie, Roll-strip interfacial heat fluxes in twin-rollcasting of low-carbon steels and their effects on strip microstructure, Iron Steel Inst. Int. 1998, 38 (12) : 1353–1361.13.C.A. Santos, J.A. Spim, A. Garcia, Modeling of solidification in twin-roll stripcasting, J. Mater. Proc. Technol. 2000, 102: 33–39.14.J. D. Hwang, H. L. Lin, W. S. Hwang. Numerical simulation of metal flow andheat t ransfer during twin roll strip casting. ISIJ International, 1995, 35(2): 170-177.15.H. Takuda, S. Kikuchi, N. Hatta, J. Kokado. Mechanical properties of type 304stainless steel sheet produced by twin roll strip casting process. Steel Res, 1993, 64: 132–135.16.梁高飞, 王成全, 方园. AISI304不锈钢加热过程中高温相形核与生长的原位观察. 金属学报, 2006, 42(8): 805-80917.樊俊飞, 赵顺利, 张捷宇, 张瑞, 王波, 贺友多, 方园. 双辊薄带铸轧熔池液面波动物理模拟. 中国稀土学报, 2004, 24(8): 297-28318.杨明波, 潘复生, 彭晓东. 双辊薄带凝固组织的数值模拟(I)-数学模型的建立及验证. 钢铁研究学报, 2001, 13 (4): 19-24.19.罗德信, 吉玉等. 奥氏体不锈钢高温变形行为的研究. 武钢技术, 1994, 09:57-6020.毛莉萍, 杨柯, 苏国跃. 铸态奥氏体不锈钢的热变形行为. 金属学报, 2001,37(1): 39-4121.陈良生, 徐有容等. 高钼不锈钢热加工特性与综合流变应力模型. 钢铁, 2000,35(5): 55-59。