不锈钢的机械性能.

STS的机械性质
奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的塑性性能
断后伸长率(EL)和断面收缩率(RA)
退火奥氏体STS具有优秀的断后伸长率(50～60% and higher)。 故其具有很强的冷成型、冲压及拉拔等性能。 冷加工可造成塑性下降。30%的冷变形可使EL值下降至20%， 但对于一般工程设计而言仍是可以接受的。
冲击性能试验方法
冷脆转化温度的评定
工程上希望确定一个材料的冷脆转化温度，在此温度以上只要名义应 力还处于弹性范围，材料就不会发生脆性破坏。在冷脆转化温度的确 定标准一旦建立之后，实际上是按照冷脆转化温度的高低来选择材料。
(1)冲击吸收功－－温度曲线上平 台与下平台区间规定百分数（n）所 对应的温度，用ETTn表示。
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
塑性应变比(r值)的测定
塑性应变比（r值）的意义
板料r值的大小，反映板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r=1 时，为各向同性；r≠1时，为各向异性。当r＞1，说明板平面方向 较厚度方向更容易变形，或者说板料不易变薄。r值与板料中晶粒 的择优取向有关，本质上是属于板料各向异性的一个量度。 r值与冲压成形性能有密切的关系，尤其是与拉深成形性能直接相 关。板料的r值大，拉深成形时，有利于凸缘的切向收缩变形和提 高拉深件底部的承载能力。
由于测量长度的变化比测量厚度的变化容易和精确，所以根据塑 性应变前后体积不变原理导出下面的关系式来计算塑性应变比r。 r = ln(b0/b)/ ln(Lb/L0b0)
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
塑性应变比(r值)的测定
测定原理
在单轴拉伸力作用下，将试样拉伸到均匀塑性变形阶段，当达到 规定的工程应变水平时，测量试样标距长度和宽度的变化，并利 用塑性变形前后体积不变原理导出的公式计算塑性应变化(r值)。
STS
在低温情况下，EL值下降不大。零摄氏度以下EL值一般为 40～50% 。
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奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的硬度性能
不同状态下的硬度
退火奥氏体STS典型硬度值为150 ～ 160HB。 小变形会使硬度迅速提高至大约250HB。但继续变形硬度增加 的幅度将有所下降。 弹簧回火（spring temper）奥氏体STS和冷轧至full hard temper ， 其硬度可达340～ 380HB 。
奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
低温下奥氏体STS的强度
不同奥氏体STS在低温下的强度性能
STS
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奥氏体STS随温度的下降强度值不断上升。即使在－200℃ 深冷液态气体中也是如此。 高Ni、N的奥氏体STS抗拉强度随温度下降上升幅度不大， 但其屈服强度上升较为明显。 低Ni、N的亚稳态奥氏体STS屈服强度随温度下降上升幅 度不大，但其抗拉强度上升较为明显。 返回
用圆形坯料拉深筒形件，当△r＞0时，凸耳出现在0°和90°方向；当 △r＜0时，凸耳出现在±45°方向；△r=0时，不产生凸耳。由于凸耳 的位置与大小和△r有关，所以△r也叫凸耳参数。
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STS的机械性质
机 常用弯曲试验装置 械 性 能 试 验 方 法 简 弯曲试验结果评定 介 应按照相关产品标准的要求评定试验结果。如未规定
评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性。
试验原理
用规定高度的摆锤对处于简支梁状态的缺口试样进行一次性 打击，测量试样折断时的冲击吸收功。
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
冲击性能试验方法
夏比冲击试验方法(Charpy)
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
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奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
冷变形情况下奥氏体STS的强度
冷拉拔STS钢丝的抗拉强度(304)
STS
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奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
高温下奥氏体STS的强度
短时间高温情况下的强度性能
STS
“L” grades 随温度的升高，强度下降得更快。尤其是 抗拉强度值。 返回
应变硬化指数n值的意义
加工硬化指数n反应了材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化 情况，它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。n还决定了材料能够 产生的最大均匀应变量，这一数值在冷加工成型工艺中是很重要的。
对于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，否则，在偶 然过载的情况下，会产生过量的塑性变形，甚至有局部的不均匀变形 或断裂，因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保证。 形变硬化是提高材料强度的重要手段。不锈钢有很大的加工硬化指数 n=0.5，因而也有很高的均匀变形量。不锈钢的屈服强度不高，但如用 冷变形可以成倍地提高。高碳钢丝经过铅浴等温处理后拉拔，可以达 到2000MPa以上。但是，传统的形变强化方法只能使强度提高，而塑 性损失了很多。现在研制的一些新材料中，注意到当改变了显微组织 和组织的分布时，变形中既能提高强度又能提高塑性。
拉伸力学性能是材料的基本力学性能，是评定金属 材料质量的重要依据。 为金属材料质量检验、研制和开发新材料、改进材 料质量、进行金属制件的失效分析、选材和质量控 制等提供重要手段。 试验原理 用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，测定一项或几项 力学性能。
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
STS的机械性质
机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
拉伸性能试验方法
几种典型的拉伸曲线
中碳钢调质后的拉伸图
中、高强度钢的拉伸图
淬火钢的拉伸图
铸铁的拉伸图
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
拉伸性能试验方法
拉伸试验方法标准
ISO 6892：1998《金属材料室温拉伸试验》 EN 10002-1－2001《金属材料拉伸试验第1部分： 室温拉伸试验方法》 ASTM E8M－2000b《金属材料拉伸试验方法》 JIS Z 2241－1998《金属材料拉伸试验方法》 GB/T 228－2002《金属材料 室温拉伸试验方法》
(2)脆性断面率－－温度曲线中规 定脆性断面率（n）所对应的温度， 用FATTn表示。 (3)侧膨胀值－－温度曲线上平台 与下平台区间某规定侧膨胀值所对 应的温度，用LETT表示。
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奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
STS拉伸试验曲线
STS
STS的拉伸曲线 返回
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拉伸应变硬化指数(n值)的测定
适用范围
厚度0.1－3mm的金属薄板和薄带。 适用于均匀塑性变形范围内应力-应变曲线呈单调连续的部分。
定义
在单轴拉伸力作用下，真实应力与真实应变数学方程式中的真实 应变指数。此方程可以用式表示：
σ＝ k · εn
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拉伸应变硬化指数(n值)的测定
应变硬化指数n值的测定
根据体积不变原理真应力与真应变为：
ST＝σ（1＋ε） e = ln ( 1+ ε) 利用最小乘法求算n值。
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拉伸应变硬化指数(n值)的测定
此方程可以转变如下的对数方程： lnσ= lnk + nlnε 在双对数坐标平面上的直线低利率即为应变硬化指数： n = tan α
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拉伸应变硬化指数(n值)的测定
测定原理
试样在均匀塑性变形范围内以规定的恒定速率轴向拉伸变形。用 整个均匀塑性变形范围的应力－应变曲线，或用均匀塑性变形范 围的应力－应变曲线的一部分计算拉伸应变硬化指数（n值）。
冷变形情况下奥氏体STS的强度
STS
冷变形显著提高奥氏体STS的屈服强度和抗拉强度。 硬化程度由其化学成分决定。尤其是奥氏体稳定化元素的含量。 301没有足够的Ni，其硬化能力较304和310要强(不稳定的奥氏体组 织变相为马氏体 )。 对退火STS Coil 进行冷轧而不进行最终热处理可生产高强度的 STS Sheet & Strip 。
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硬度性能试验方法
维氏硬度试验方法(Vickers)
维氏硬度值是试验力除于压痕表面积的商。
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冲击性能试验方法
试验目的和意义
评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。 检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
塑性应变比(r值)的测定
适用范围
厚度0.1－3mm的金属薄板和薄带。
定义
将金属薄板试样沿轴向拉伸到产生均匀塑性变形时，试样标距内 宽度方向的真实应变与方向的真实应变之比。（厚向异性系数）
r = εb/εa εb =ln(b/b0) εa =ln(a/a0)
STS的机械性质
奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
高温下奥氏体STS的强度
长时间高温情况下的强度性能(Creep)
STS
蠕变即高温情况下，金属在恒定 应力下持续发生变形的现象。蠕变 分为三阶段。 一般所指的金属蠕变速率，都是 指的是第二阶段的速度。
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计算方法
取样方向一般为0°、45°、90°，每个方向至少取3片试样。在其 他方向显示r特征值的材料，经双方协商，也可在那些方向上取样。
用于下式分别计算不同取向试样的r、r、△r值。
r = （r0+r90+2r45 ） /4
r －－加权平均塑性应变比
△r = (r0+r90 )/2 － r45
△r－－塑性应变比平面各向异性度
STS
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奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的冲击韧性
夏比冲击功(Akv,J)
退火奥氏体STS具有优秀的冲击韧性。室温下冲击功165J以 上。 0℃以下其冲击功有所下降。但即使在－100℃以下，仍能 达到90 －120J。
冷加工使冲击功降低，降低的值视加工量而定。但即使冷加 工量很大，材料仍然不会变脆。可见奥氏体STS具有优秀的低 温机械性能，因此被广泛用于液化气储气罐(304N)。 奥氏体STS在以下两种情况下其冲击韧性会比较低： • 在600-850℃长时间停留，导致生成脆性σ相。 • 经过一定程度冷加工以后加温至550-850℃停留一段 时间会产生碳化物析出，在-100 ℃以下其冲击韧性值 会很低。
不锈钢的机械性能
技术部实验分析科 陈昌茂
STS的机械性质
目录
机械性能试验方法简介
奥氏体STS的机械性能
铁素体STS的机械性能
马氏体STS的机械性能
双相STS的机械性能
沉淀硬化STS的机械性能
STS的机械性质
机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
拉伸性能试验方法
金属材料室温拉伸试验方法
试验目的和意义
具体要求，弯曲试验后试样弯曲外表面无肉眼可见裂 纹应评定为合格。 返回
冷弯性能试验方法
STS的机械性质
机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
硬度性能试验方法
常用硬度试验方法
布氏硬度试验方法 洛氏硬度试验方法 维氏硬度试验方法 肖氏硬度试验方法
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
硬度性能试验方法
布氏硬度试验方法(Brinell)
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STS的机械性质
机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
硬度性能试验方法
洛氏硬度试验方法(Rockwell)
洛氏硬度值=100-e
洛氏硬度值=130-e
e : 去除主试验力后，在初始试验力下的残余压痕深度增量，用 0.002mm为单位表示。
STS的机械性质
奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
室温下奥氏体STS的强度
室温下退火奥氏体STS的屈服强度和抗拉强度
STS
与普通碳钢(YS：270MPa，TS：465MPa)相比，奥 氏体不锈钢具有更好的强度性能。
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奥 氏 体 的 机 械 性 能
奥氏体STS的强度性能
拉伸性能试验方法
拉伸试验力学参量
工程应力：用试样的原始横截面尺寸计算的应力。 σ＝F / S0 工程应变：瞬间长度与原始长度之差与原始长度 之比，简称应变。
ε ＝ΔL / L0
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机 械 性 能 试 验 方 法 简 介
拉伸性能试验方法
拉伸试验曲线和常用参数
强度指标 上屈服强度 ReH 下屈服强度 ReL 非比例伸长应力 Rp0.2 抗拉强度 Rm 塑性指标 延伸率 A 断面收缩率 Z 典型低碳钢拉伸图 返回