物理性能是指物質(zhì)本身的屬性,即材料、物品所具有的性質(zhì)和功能。一般來說,凡物質(zhì)的性質(zhì)改變時,不涉及物質(zhì)分子化學(xué)組成的改變,這種性質(zhì)就屬于物理性能。
1. 密度
密度:物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值,即物質(zhì)單位體積的質(zhì)量。
奧氏體系列不銹鋼的代表鋼種06Cr19Ni10(304)的密度比碳鋼大,馬氏體系列不銹鋼12Cr13(410)和鐵素體系列不銹鋼10Cr17(430)的密度比碳鋼小。與其他材料相比較,如比塑料(為1.2g/cm3)、玻璃(為2.5g/cm3)、鋁(為2.7g/cm3)、鈦(為4.5g/cm3)的密度大,比銅的密度(為8.9g/cm3)略小。常見不銹鋼的密度,見表2-1所列。
2. 導(dǎo)熱性
導(dǎo)熱,又稱傳熱,它是由于物體內(nèi)部溫度較高的分子或自由電子,因振動或碰撞將熱能以動能的形式傳給相鄰溫度較低的分子,它的特點是物體內(nèi)的分子沒有宏觀的相對位移。固體的傳熱都屬于這一類。
一般說不銹鋼的導(dǎo)熱性“不好”。但如果用于需要保溫的情況下,這個“不好”倒成了它的優(yōu)點。不銹鋼在常溫狀態(tài)下,其熱導(dǎo)率比較低,與鋁相比較,10Cr17(430)為鋁的1/8左右;06Cr19Ni10(304)為鋁的1/13左右;與碳鋼相比較,分別為1/2左右和1/4左右。
純金屬中,熱是因自由電子的運動而傳遞的,不銹鋼是鐵和鉻(Cr)及鎳(Ni)的合金,自由電子的運動因鉻及鎳的抑制而變小。自由電子的運動也受溫度的影響,熱導(dǎo)率根據(jù)溫度而變化。對于50~800℃的高溫段,按溫度連續(xù)地單調(diào)增加。其增加的程度,Cr-Ni系列不銹鋼比Cr系列不銹鋼要小一些。對低溫段,也隨著溫度降低的同時熱導(dǎo)率減少,超低溫時,變?yōu)闃O小。常見不銹鋼的熱導(dǎo)率,見表2-1。
3. 熱膨脹性
熱膨脹是指當(dāng)溫度改變時物體發(fā)生脹縮的現(xiàn)象為熱膨脹。
在溫度T時,長度為l、體積為V的物體,溫度保持在T+dT時,其長度和體積的變化則分別為l+dl及V+dV的現(xiàn)象稱為熱膨脹。線[膨]脹系數(shù)為α,體膨脹系數(shù)為β,可分別以下式表示:
對各向同性的固體而言,可以近似的取β=3α。
不銹鋼與碳鋼相比較,06Cr19Ni10(304)的線膨脹系數(shù)大,10Cr17(430)則小。而鋁和銅的線膨脹系數(shù)比不銹鋼大。常用不銹鋼的膨脹系數(shù),見表2-1。
4. 電阻率
電阻是物質(zhì)阻礙電流通過的性質(zhì)。電阻率是表征物質(zhì)導(dǎo)電性能的物理量。
通常電阻以下式表示: 電阻=電阻率x(導(dǎo)體長度/斷面積)
銀或銅的電阻率非常小,是電流最容易通過的材料。然而和這些純金屬相比較,它們的合金的電阻率一般都要大很多。由于不銹鋼是在鐵(Fe)中加入鉻(Cr)或鎳(Ni)的合金,與純金屬相比較,其電阻率明顯地增大。在不銹鋼中,從12Cr13(410)、10Cr17(430)進而到06Cr19Ni10(304),隨著其中所含合金量的增加,電阻率增大。
和純金屬相比,合金電阻率增加的原因,如同其熱導(dǎo)率增加一樣,也是因輸送電流的自由電子在運動中,由于合金元素的存在,而使其運動紊亂不規(guī)律所致。在多數(shù)金屬中,熱導(dǎo)率(λ)越高,則其電導(dǎo)率亦越高。
常用不銹鋼電阻率,列于表2-1。