钢的导热率表示在温度梯度作用下，热量通过金属的难易程度，通常用 k 或 λ 表示，单位为 W/(m·K)。数值随牌号、温度和材料状态变化。20°C 的公开参考数据中，碳钢 UNS G10200 为 52 W/(m·K)，304 和 316 为 15，铁素体不锈钢 430 为 25。这些数值适合在注明条件后比较，不能视为所有供货产品的保证值。
计算实际传热量还需要尺寸和边界条件。即使不锈钢的导热率低于许多碳钢，一张很薄的不锈钢板在厚度方向上的导热热阻仍可能很小。
导热率描述什么
导热率将局部热流密度与温度梯度联系起来。一维导热的傅里叶定律为 q″ = −k(dT/dx)，其中 q″ 是单位面积的传热速率，单位 W/m²；dT/dx 是温度梯度，单位 K/m。负号表示热量沿温度降低的方向传递。
对于均匀平板，在 k 为常数时，稳态传热速率为 Q̇ = kA(T₁ − T₂)/L。A 是垂直于热流方向的面积，L 是导热路径长度，T₁ 和 T₂ 分别是高温面和低温面的温度。这个简化式要求一维传热、无内热源，并可忽略边缘散热。计算结果的单位为 W，表示单位时间传递的能量，不能直接当作蓄热量。
在相同温度下比较数值
| 材料 | k，W/(m·K) | 温度 | 参考依据 |
|---|---|---|---|
| 碳钢 UNS G10200 | 52 | 20°C | SSINA 物理性能表 |
| 304 / EN 1.4301，奥氏体 | 15 | 20°C | worldstainless 技术数据表 |
| 316 / EN 1.4401，奥氏体 | 15 | 20°C | worldstainless 技术数据表 |
| 430 / EN 1.4016，铁素体 | 25 | 20°C | worldstainless 技术数据表 |
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表中的数据只支持这些具体条目之间的比较，不能代替批次证书，也不能直接作为所有钢种通用的设计值。所引条目没有完整说明实际供货产品的加工历史和测量方向；这些因素影响计算时，应向供应商或试验机构补齐信息。牌号对应关系沿用来源中的对照，不能据此认定它们在采购标准下可以无条件互换。
304 和 316 在这里采用相同的取整数值，但二者成分和耐腐蚀性能仍有区别，选材不能只看导热率。430 的数值也说明，仅写“不锈钢”不足以确定一个可靠的导热系数。
为什么导热率会变化
金属中的热量通过电子和晶格振动等机制传递。合金元素和组织变化会改变这些热载流子的散射行为，因此成分、热处理、冷加工和缺陷都可能影响导热率。强度等级或表面光亮程度无法单独确定 k。
温度变化带来的趋势也取决于材料。SSINA 列出的 UNS G10200 数据从 20°C 时的 52 W/(m·K) 降至 400°C 时的 43；同一来源的 304 数据则从 100°C 时的 16.2 升至 500°C 时的 21.4。不能据此为所有钢材建立同一个温度修正系数。应选用对应牌号和材料状态的数据曲线，并限于其声明的适用温区。
NIST 的 304 导热率拟合式以开尔文为温度单位，数据范围为 4–300 K，公式标注的适用范围为 1–300 K。低温拟合式不能直接外推到炉内高温工况。若平板两面之间的 k 变化明显，可在两面温度范围内对经过验证的 k(T) 关系积分，或采用合适的数值模型；直接取两个端点数值的算术平均，也需要论证其合理性。
用平板算例核对单位和条件
设一块假想的 304 平板，面积 A = 0.10 m²，厚度 L = 10 mm = 0.010 m，两面分别保持在 30°C 和 20°C。为说明计算方法，暂将这一温区内的 k 视为常数 15 W/(m·K)。20°C 的表值本身并没有验证这个温区的平均导热率。
- 温差：ΔT = 10 K。
- 传热速率：Q̇ = 15 × 0.10 × 10 / 0.010 = 1,500 W。
- 热流密度：q″ = Q̇/A = 15,000 W/m²。
- 平板热阻：R = L/(kA) = 0.00667 K/W。
在其余条件相同时，厚度加倍会使 Q̇ 减半，面积加倍会使 Q̇ 加倍。这个较大的结果以两面温度持续保持不变为前提。若把房间空气温度直接代入表面温度的位置，就漏掉了空气与钢板之间的换热热阻。
开尔文温差与摄氏温差数值相同。k 采用 W/(m·K) 时，长度必须以米输入；本例若把厚度直接输入为 10，结果会相差一千倍。还要区分单位为 W/m² 的热流密度与单位为 W 的总传热速率。
区分导热率、热导和热扩散率
本例平板的热导 G = kA/L = 150 W/K，已经包含几何尺寸。k 表示材料性能，G 则描述特定路径的导热能力。单位面积热阻为 R″ = L/k = 0.000667 m²·K/W。将多个热阻相加前，必须确认数值是否已经包含面积因素。
热扩散率 a = k/(ρcₚ)，单位 m²/s，将导热率与密度 ρ、比热容 cₚ 联系起来，可用于描述材料内部温度变化的传播。具体升温时间还取决于尺寸、表面换热和初始条件。热膨胀描述尺寸随温度的变化，其系数不能代替 k；伸缩量计算可参阅钢的热膨胀 。
把材料层、接触面和外部环境计入
对于面积均为 A、无内热源且各层导热率分别视为常数的平面多层结构，在稳态一维导热条件下，各项串联热阻可相加：R_total = 1/(h₁A) + Σ[Lᵢ/(kᵢA)] + ΣR_contact + 1/(h₂A)。随后用 Q̇ = (T∞,₁ − T∞,₂)/R_total 计算传热速率。T∞,₁ 和 T∞,₂ 是两侧流体主体温度；h 是表面与邻近流体之间的对流换热系数，单位 W/(m²·K)。这里每一项热阻的单位均为 K/W。
若给出的接触热阻采用 m²·K/W，应先除以 A，再代入上述公式。接触压力、间隙和表面状态都需要考虑。保温层或导热较差的界面可能占总热阻的大部分，因此更换钢种对总传热量的影响，可能远小于仅比较 k 时的预期。
紧固件和框架还可能形成并联热流路径。辐射、弯曲壁面、热流扩散、变化的接触面积以及非稳态蓄热，可能需要另建模型。涂层钢板或板材系统的整体传热系数 U 还取决于构造和环境，不能只用基钢导热率确定。
使用结果前记录哪些输入
- 明确牌号、产品形态、材料状态和热流方向。
- 记录数据来源、单位、温度范围，以及数据属于典型值、实测值还是规定值。
- 明确实际表面温度或流体温度，并确定相应的几何尺寸。
- 计入界面、涂层、保温层和外部换热。
- 判断稳态、一维和常物性的假设是否足够准确。
- 用于重要设计时，按项目要求核验数据与方法，并评估不确定度。
委托试验时，应要求报告试样状态、测量方法、温度范围和不确定度。若导热率由热扩散率、密度和比热容换算，各项输入必须对应相容的材料状态和温度。手册中的单个数值无法代替这套可追溯记录。