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奧氏體不鏽鋼的力學性能分析

日期：2024-09-17 19:44

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摘要：

奧氏體不鏽鋼的力學性能分析

奧氏體係列不鏽鋼為Fe-Cr-Ni係列或Fe-Cr-Mn係列。從低溫到高溫都具有穩定的優良的力學性能。在920～1150℃溫度進行固溶化熱處理無變態點，依靠快速冷卻成為非磁性的安定的具有的耐蝕性能的奧氏體組織。奧氏體係列不鏽鋼的力學性能如下表所示：

奧氏體係列不鏽鋼的力學性能
鋼種	狀態	0.2%屈服強度 /MPa	抗拉強度 /MPa	伸長率 /%	硬度 HRB
201	板、固溶化	382	794	55	90
202	板、固溶化	382	726	55	90
301	板、固溶化	274	755	60	85
304	板、固溶化	294	578	55	82
305	板、固溶化	265	588	50	80
309S	板、固溶化	314	618	45	85
310S	板、固溶化	314	657	45	85
316	板、固溶化	294	578	50	79
317	板、固溶化	274	617	45	85
321	板、固溶化	245	617	45	80
347	板、固溶化	275	657	45	85

奧氏體係列不鏽鋼與馬氏體、鐵素體係列不鏽鋼相比較，因富有延伸性和屈服比（屈服強度/抗拉強度）小等，所以其加工性十分優越。但其加工硬化性大，其中SUS301（17Cr-7Ni)*容易硬化。依據鋼中不同所表現出的加工硬化性，依靠奧氏體穩定程度的不同而定。

奧氏體穩定度可由含有結晶粒度（GSN）的計算式求得：

Md30 = 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn - 13.7Cr - 29（Ni+Cu）- 18.5Mo - 68Nb -1.4（ASTM G.S.N-8.0）

Md30值（施予30%變形量時，產生50%的馬氏體的溫度）越小，則奧氏體相就越穩定，而加工硬化性小。這種現象是由於加工感應而變態所產生的；在金相組織上麵心立晶格（γ）相受到冷加工，則變為體心立方晶格（αˊ）相而發生馬氏體變態。

這種變態還受加工溫度及加工速度的影響，也即加工硬化性被加工條件所左右。近來，巧妙地利用加工溫度，將以前不可能進行的超深拉深在一定溫度的情況下拉深成功。在拉深加工中，以加工硬化係數（n值）作為加工性能指標。奧氏體係列不鏽鋼的SUS304（18Cr-8Ni）*大為0.50，鐵素體係列不鏽鋼的SUS430(18Cr)為0.22。

奧氏體係列代表鋼種的SUS304（18Cr-8Ni)稱為準穩定奧氏體係列，固溶化熱處理後為非磁性，常溫加工後，容易變態為馬氏體而具有磁性。但是，SUS305(18Cr-12Ni),因其奧氏體相是穩定的，冷加工不會引發馬氏體轉變，加工以後仍為非磁性。有效地利用SUS301（17Cr-7Ni)的加工硬化性，將其變為高強度不鏽鋼應用於製作彈簧或製造車輛材料。

奧氏體係列不鏽鋼冇有像鐵素體係列不鏽鋼中所見到的切口韌性低下或475℃脆性。但是，在600～800℃使用時，會析出σ相或碳化物。σ相的析出，與其化學成分、金相組織、加工條件等有關。SUS304（18Cr-8Ni)不引起σ脆化，但SUS309S（22Cr-12Ni)或SUS310S（25Cr-20Ni)那種高Cr、高Ni不鏽鋼，在600～800℃高溫長時間加熱過程中則可能析出σ相，因此必須注意其σ脆化傾向。還有，要注意因伴隨奧氏體係列不鏽鋼加工所引起的，在使用過程中會發生時效裂紋或斷裂。SUS301或SUS304等進行深度拉伸加工後，在常溫放置不久，嚴重時會伴有聲響的裂紋發生，即出現延遲破裂現象。其原因是因為氫、殘留應力和馬氏體變態等所引起的。作為對策，是采用奧氏體相穩定不鏽鋼，或借助於加工後熱處理等方法去除應力。

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