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            不銹鋼知識

            不銹鋼的一般物理性能

            摘要:不銹鋼(Stainless Steel)是不銹耐酸鋼的簡稱,耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼,在熱傳導、熱膨脹、電阻、磁性、密度等方面有自身的特征..

            不銹鋼(Stainless Steel)是不銹耐酸鋼的簡稱,耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼。(來源:不銹鋼百科詞條)。自問世以來,不銹鋼已有100余年歷史,不銹鋼的發明是世界冶金史上的重大成就,不銹鋼的發展為現代工業發展和科技進步奠定了重要物質基礎。在熱傳導、熱膨脹、電阻、磁性、密度等方面,不銹鋼具有區別于其他材料的一般物理性能。

            1、熱傳導

            經常說不銹鋼的熱傳遞較慢,與其它材料相比較,如下文表1所示。例如:不銹鋼的熱傳導率和鋁相比SUS430為1/8,SUS304為1/13。與碳鋼相比分別為1/2和1/4,由此可見,不銹鋼鐵的熱傳導率是較低的。

            由于熱傳導率差,在進行不銹鋼退火時,就會產生許多困難。不銹鋼是在鐵中加入Cr和Ni的合金材料。為什么熱傳導會比鐵差呢?簡單地說,可以解釋為Cr和Ni阻礙了承擔熱傳導的金屬結晶中的自由電子的活動(電子熱傳導),自由電子的活動當然會受溫度的影響,因此與晶格熱傳導(原子不規格振動,彈性波浪形地,漸漸地在晶格中傳導)也有關系,熱傳導率根據溫度而變化,像不銹鋼這樣的高合金鋼,溫度越高,熱傳導率就越大。

            2、熱膨脹

            我們把溫度為T,長度為L的物體,當溫度為T+dt,長度變為L+dL的現象叫作為熱膨脹,線膨脹系數為a的表示式如下所示:

            a=(1/L)(dL/dT)

            另外,各向鋼性固體的體膨脹系數(b)為b=3a。各種材料的線膨脹系列如表1所示,與碳鋼相比SUS304的線膨脹系數大,SUS430的線膨脹系數小。另外,鋁、銅的膨脹系數要比不銹鋼大。

            表1  各種材料在常溫下的熱傳導和線膨脹系數

            表1  各種材料在常溫下的熱傳導和線膨脹系數

            3、電阻

            通過電的難易程度叫作電阻或比電阻,通常講的電阻用下式來表示:

            電阻=比電阻′(導體的長度/斷面積)

            表2 各種材料的電比電阻

            各種材料的電比電阻

            在多種金屬之中,不銹鋼是比較容易通過電流的材料。與純金屬相比,合金的比電阻一般較大,不銹鋼也是如此,與其構成元素的Fe、Cr、Ni相比,值明顯地要大。

            SUS304要比SUS430大,象SUS310S那樣,合金元素越多,電阻就越大。

            這樣合金化使電比電阻增大的原因,是由于帶電的自由電子的運行因合金元素影響發生了混亂的緣故。如前所述,自由電子同時也擔任熱傳導。因此,許多金屬如果它的熱傳導率“l”越高,電氣電導率“s”(比電阻的倒數)也越高。兩者之間有Wiedermann-Franz法則的關系,關系如下所示:

            l/s=TLo(Lo:Lorenz數,T:溫度)

            與熱傳導相同,電比阻也因溫度而變化,表2表示這種關系的溫度系列數。

            4、磁性

            表3  各種材料的磁性性質

            各種材料磁性性質

            5、密度

            表4  各種材料密度(常溫下)

            各種材料密度

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