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(zhì)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(fā)明是世界冶金史上的重大成就,不銹鋼的發(fā)展為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和科技進步奠定了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。在熱傳導、熱膨脹、電阻、磁性、密度等方面,不銹鋼具有區(qū)別于其他材料的一般物理性能。
1、熱傳導
經(jīng)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(chǎn)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(jié)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(guī)格振動,彈性波浪形地,漸漸地在晶格中傳導)也有關(guān)系,熱傳導率根據(jù)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?yōu)長+dL的現(xiàn)象叫作為熱膨脹,線膨脹系數(shù)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(shù)(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(shù)大,SUS430的線膨脹系數(shù)小。另外,鋁、銅的膨脹系數(shù)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(shù)
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
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(gòu)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(fā)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(fā)”越高,電氣電導率“s”(比電阻的倒數(shù))也越高。兩者之間有Wiedermann-Franz法則的關(guān)系,關(guān)系如下所示:
l/s=TLo(Lo:Lorenz數(shù),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(guān)系的溫度系列數(shù)。
4、磁性
表3 各種材料的磁性性質(zhì)
5、密度
表4 各種材料密度(常溫下)
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