金屬材料的性能

金屬材料的性能決定著材料的適用范圍及應(yīng)用的合理性。金屬材料的性能主要分為四個方面，即：機械性能、化學(xué)性能、物理性能、工藝性能。

3.1機械性能

（一）應(yīng)力的概念,物體內(nèi)部單位截面積上承受的力稱為應(yīng)力。由外力作用引起的應(yīng)力稱為工作應(yīng)力，在無外力作用條件下平衡于物體內(nèi)部的應(yīng)力稱為內(nèi)應(yīng)力（例如組織應(yīng)力、熱應(yīng)力、加工過程結(jié)束后留存下來的殘余應(yīng)力…等等）。

（二）機械性能,金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的機械性能（也稱為力學(xué)性能）。金屬材料承受的載荷有多種形式，它可以是靜態(tài)載荷，也可以是動態(tài)載荷，包括單獨或同時承受的拉伸應(yīng)力、壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，以及摩擦、振動、沖擊等等，因此衡量金屬材料機械性能的指標主要有以下幾項：

3.1.1.強度

這是表征材料在外力作用下抵抗變形和破壞的 能力，可分為抗拉強度極限（σb）、抗彎強度極限（σbb）、抗壓強度極限（σbc）等。由于金屬材料在外力作用下從變形到破壞有一定的規(guī)律可循，因而通常采用拉伸試驗進行測定，即把金屬材料制成一定規(guī)格的試樣，在拉伸試驗機上進行拉伸，直至試樣斷裂，測定的強度指標主要有：

（1）強度極限：材料在外力作用下能抵抗斷裂的 應(yīng)力，一般指拉力作用下的抗拉強度極限，以σb表示，如拉伸試驗曲線圖中 點b對應(yīng)的強度極限，常用單位為兆帕（MPa），換算關(guān)系有：1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPa。

（2）屈服強度極限：金屬材料試樣承受的外力超過材料的彈性極限時，雖然應(yīng)力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服，即材料承受外力到一定程度時，其變形不再與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形。產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力稱為屈服強度極限，用σs表示，相應(yīng)于拉伸試驗曲線圖中的S點稱為屈服點。對于塑性高的材料，在拉伸曲線上會出現(xiàn)明顯的屈服點，而對于低塑性材料則沒有明顯的屈服點，從而難以根據(jù)屈服點的外力求出屈服極限。因此，在拉伸試驗方法中，通常規(guī)定試樣上的標距長度產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應(yīng)力作為條件屈服極限，用σ0.2表示。屈服極限指標可用于要求零件在工作中不產(chǎn)生明顯塑性變形的設(shè)計依據(jù)。但是對于一些重要零件還考慮要求屈強比（即σs/σb）要小，以提高其可靠性，不過此時材料的利用率也較低了。

（3）彈性極限：材料在外力作用下將產(chǎn)生變形，但是去除外力后仍能恢復(fù)原狀的能力稱為彈性。金屬材料能保持彈性變形的 應(yīng)力即為彈性極限，相應(yīng)于拉伸試驗曲線圖中的e點，以σe表示，單位為兆帕（MPa）：σe=Pe/Fo式中Pe為保持彈性時的 外力（或者說材料 彈性變形時的載荷）。

（4）彈性模數(shù)：這是材料在彈性極限范圍內(nèi)的應(yīng)力σ與應(yīng)變δ（與應(yīng)力相對應(yīng)的單位變形量）之比，用E表示，單位兆帕（MPa）：E=σ/δ=tgα式中α為拉伸試驗曲線上o-e線與水平軸o-x的夾角。彈性模數(shù)是反映金屬材料剛性的指標（金屬材料受力時抵抗彈性變形的能力稱為剛性）。

3.1.2.塑性,

金屬材料在外力作用下產(chǎn)生 變形而不破壞的 能力稱為塑性，通常以拉伸試驗時的試樣標距長度延伸率δ（%）和試樣斷面收縮率ψ（%）延伸率δ=[(L1-L0)/L0]x，這是拉伸試驗時試樣拉斷后將試樣斷口對合起來后的標距長度L1與試樣原始標距長度L0之差（增長量）與L0之比。在實際試驗時，同一材料但是不同規(guī)格（直徑、截面形狀-例如方形、圓形、矩形以及標距長度）的拉伸試樣測得的延伸率會有不同，因此一般需要特別加注，例如常用的圓截面試樣，其初始標距長度為試樣直徑5倍時測得的延伸率表示為δ5，而初始標距長度為試樣直徑10倍時測得的延伸率則表示為δ10。斷面收縮率ψ=[(F0-F1)/F0]x，這是拉伸試驗時試樣拉斷后原橫截面積F0與斷口細頸處小截面積F1之差（斷面縮減量）與F0之比。實用中對于常用的圓截面試樣通?？赏ㄟ^直徑測量進行計算：ψ=[1-(D1/D0)2]x，式中：D0-試樣原直徑；D1-試樣拉斷后斷口細頸處小直徑。δ與ψ值越大，表明材料的塑性越好。

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，不銹鋼鋼管的消費量不斷增加，不銹鋼無縫鋼管的需求量日趨擴大，市場前景看好。不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強韌性等系列特點，在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。Φ89mm以下300系列奧氏體不銹鋼無縫鋼管因其具有良好的綜合性能，在鍋爐、石化行業(yè)中得到大量使用。特別是在鍋爐行業(yè)中作為熱交換器的重要母材來使用。 

  自Φ89mm以下300系列不銹鋼無縫鋼管國產(chǎn)化以來，涌現(xiàn)出大量的生產(chǎn)加工企業(yè)，主要包括江蘇武進不銹鋼股份有限公司、浙江久立特材科技股份有限公司以及攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司等；主要的生產(chǎn)工藝路線有：“穿孔+多道次冷軋（拔）”或“擠壓+多道次冷軋（拔）”。因每道次變形量有限，要制成成品常需要多道次的冷軋或冷拔。由于不銹鋼的冷加工硬化和表面質(zhì)量等原因，在進行每道次的冷軋或冷拔前，需進行退火熱處理、酸洗、潤滑等一系列處理。繁雜的工序帶來生產(chǎn)流程長、生產(chǎn)周期長、產(chǎn)量低、成材率低、成本高以及酸洗污染環(huán)境等問題。 

  在生產(chǎn)奧氏體不銹鋼無縫鋼管時存在以下技術(shù)難點： 

  （1）確定不銹鋼鋼管坯料加熱工藝制定有一定難度。不銹鋼加熱溫度范圍窄，其導(dǎo)熱率與碳鋼差別也較大。在加熱制度設(shè)計上，為保證加熱質(zhì)量，必須將加熱速度控制在合理的范圍之內(nèi)。而在高溫時，過長的高溫保溫時間和過高的保溫溫度易導(dǎo)致坯料晶粒組織產(chǎn)生δ鐵素體以及出現(xiàn)晶粒長大嚴重現(xiàn)象，從而造成鋼管內(nèi)表面缺陷。 

  （2）變形工藝參數(shù)設(shè)定需重新選擇，明顯不同于碳鋼鋼管。與碳鋼鋼管相比，不銹鋼鋼管具有變形抗力大、熱膨脹系數(shù)大、低溫段熱導(dǎo)率低、寬展大、易黏鋼的特點，在穿孔、定（減）徑工藝參數(shù)的設(shè)定上與碳鋼鋼管有明顯差異。 

  （3）不銹鋼鋼管在線水冷熱處理技術(shù)需要確立。在線水冷不同于離線固溶，在線水冷不需再次對鋼管進行加熱，如何利用變形余熱進行在線處理，保證鋼管的力學(xué)性能可滿足后續(xù)加工要求。 

  攀鋼集團成都鋼釩有限公司為達到局部以熱代冷、簡化工序、降低成本、縮短生產(chǎn)周期的目的，通過生產(chǎn)工藝優(yōu)化、創(chuàng)新，開發(fā)出一種在熱軋機組進行軋制和在線水冷的工藝，直接生產(chǎn)出接近終冷軋成品尺寸的不銹鋼無縫鋼管坯料。 

  設(shè)計開發(fā)的“熱軋（穿孔+定徑）+在線水冷”生產(chǎn)Φ89mm以下不銹鋼無縫鋼管坯料生產(chǎn)工藝，可減少中間冷軋（拔）道次，極大地簡化工藝流程。 

  采用在線水冷熱處理，將不銹鋼無縫鋼管坯料的入水溫度控制在920～950℃，可有效保證各方面性能滿足后續(xù)冷加工要求，能夠?qū)崿F(xiàn)代替離線固溶的目的。

公司經(jīng)銷批發(fā)的不銹鋼無縫管、不銹鋼熱軋板、不銹鋼冷軋板、不銹鋼角鋼、不銹鋼焊接圓管、不銹鋼H型鋼、工字鋼、不銹鋼帶、不銹鋼法蘭、盲板、不銹鋼焊接方管、不銹鋼花紋板、不銹鋼彎頭、三通、大小頭等配件暢銷消費者市場，在消費者當(dāng)中享有較高的地位，公司與多家零售商和代理商建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。