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奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能分析
日期：2025-04-29 00:09
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摘要：
奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能分析
奧氏體系列不銹鋼為Fe-Cr-Ni系列或Fe-Cr-Mn系列。從低溫到高溫都具有穩(wěn)定的優(yōu)良的力學(xué)性能。在920～1150℃溫度進(jìn)行固溶化熱處理無變態(tài)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。奧氏體系列不銹鋼的力學(xué)性能如下表所示：
| 奧氏體系列不銹鋼的力學(xué)性能 | |||||
| 鋼種 | 狀態(tài) | 0.2%屈服強(qiáng)度 /MPa | 抗拉強(qiáng)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 |
| 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 |
奧氏體系列不銹鋼與馬氏體、鐵素體系列不銹鋼相比較，因富有延伸性和屈服比（屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度）小等，所以其加工性十分優(yōu)越。但其加工硬化性大，其中SUS301（17Cr-7Ni)*容易硬化。依據(jù)鋼中不同所表現(xiàn)出的加工硬化性，依靠奧氏體穩(wěn)定程度的不同而定。
奧氏體穩(wěn)定度可由含有結(jié)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(chǎn)生50%的馬氏體的溫度）越小，則奧氏體相就越穩(wěn)定，而加工硬化性小。這種現(xiàn)象是由于加工感應(yīng)而變態(tài)所產(chǎn)生的；在金相組織上面心立晶格（γ）相受到冷加工，則變?yōu)轶w心立方晶格（αˊ）相而發(fā)生馬氏體變態(tài)。
這種變態(tài)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(jìn)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，以加工硬化系數(shù)（n值）作為加工性能指標(biāo)。奧氏體系列不銹鋼的SUS304（18Cr-8Ni）*大為0.50，鐵素體系列不銹鋼的SUS430(18Cr)為0.22。
奧氏體系列代表鋼種的SUS304（18Cr-8Ni)稱為準(zhǔn)穩(wěn)定奧氏體系列，固溶化熱處理后為非磁性，常溫加工后，容易變態(tài)為馬氏體而具有磁性。但是，SUS305(18Cr-12Ni),因其奧氏體相是穩(wěn)定的，冷加工不會引發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變，加工以后仍為非磁性。有效地利用SUS301（17Cr-7Ni)的加工硬化性，將其變?yōu)楦邚?qiáng)度不銹鋼應(yīng)用于制作彈簧或制造車輛材料。
奧氏體系列不銹鋼沒有像鐵素體系列不銹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(xué)成分、金相組織、加工條件等有關(guān)。SUS304（18Cr-8Ni)不引起σ脆化，但SUS309S（22Cr-12Ni)或SUS310S（25Cr-20Ni)那種高Cr、高Ni不銹鋼，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系列不銹鋼加工所引起的，在使用過程中會發(fā)生時效裂紋或斷裂。SUS301或SUS304等進(jìn)行深度拉伸加工后，在常溫放置不久，嚴(yán)重時會伴有聲響的裂紋發(fā)生，即出現(xiàn)延遲破裂現(xiàn)象。其原因是因為氫、殘留應(yīng)力和馬氏體變態(tài)等所引起的。作為對策，是采用奧氏體相穩(wěn)定不銹鋼，或借助于加工后熱處理等方法去除應(yīng)力。
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