不銹鋼的熱膨脹系數(shù)
物質(zhì)都會熱脹冷縮,金屬也不例外。不銹鋼的熱脹冷縮程度很小,肉眼難以分辨。對材料人來說,如何判斷一種金屬(不銹鋼)的熱脹冷縮性能呢?
熱膨脹系數(shù)
熱膨脹系數(shù),英文簡稱CTE,是指物質(zhì)在熱脹冷縮效應(yīng)作用之下,幾何特性隨著溫度的變化而發(fā)生變化的規(guī)律性系數(shù)。
熱膨脹系數(shù)有三個指標(biāo),線膨脹系數(shù)(α),面膨脹系數(shù)(β),和體膨脹系數(shù)(γ)。實(shí)際應(yīng)用中,α最常用,γ次之,β較少使用。
☆線膨脹系數(shù)
英文簡稱CLTE,表示材料膨脹或收縮的程度,指溫度每升高1℃,單位長度材料的伸長量,與其在0℃時原始長度的比值。原始單位長度為1,比值就等于伸長量數(shù)值本身。
嚴(yán)格來說,在較大的溫度區(qū)間內(nèi),線膨脹系數(shù)通常不是常量,其數(shù)值與溫度密切相關(guān)。所以在實(shí)際應(yīng)用中,測定的是平均線膨脹系數(shù)。
平均線膨脹系數(shù)指在某一溫度區(qū)間內(nèi),溫度每升高1℃,單位長度材料的平均伸長量。在機(jī)械檢測中,實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)溫度為20℃,以此溫度作為溫度區(qū)間的基準(zhǔn)溫度,如20℃~100℃等。
☆面膨脹系數(shù)
指溫度每升高1℃,材料的面積增加量與0℃時原始面積的比值。
面膨脹系數(shù)與線膨脹系數(shù)的關(guān)系:β=2α。
☆體膨脹系數(shù)
指溫度每升高1℃,材料的體積增加量與0℃時原始體積的比值。
體膨脹系數(shù)與面膨脹系數(shù)、線膨脹系數(shù)的關(guān)系:γ=1.5β=3α。
熱膨脹性的實(shí)用意義
熱膨脹系數(shù)大的金屬材料,受熱后尺寸增加較多,制成工件后,如是常溫下工作的普通機(jī)械零件(構(gòu)件),可不考慮熱膨脹性,但在一些特殊場合,則必須充分考慮其影響。
例如,工作在溫差較大場合的長零(構(gòu))件,如火車鋼軌,要預(yù)留伸縮縫;精密儀器儀表的關(guān)鍵零件等,考慮到溫度變化導(dǎo)致的變形,熱膨脹系數(shù)要盡量小;工程中一些過盈量較大的機(jī)械零件,可利用材料的熱膨脹性來配合裝配或拆卸。
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