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不銹鋼的熱膨脹系數

2017-4-13 10:49:08      點擊:

物質都會熱脹冷縮,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

熱膨脹系數,英文簡稱CTE,是指物質在熱脹冷縮效應作用之下,幾何特性隨著溫度的變化而發生變化的規律性系數。

 

熱膨脹系數有三個指標,線膨脹系數(α),面膨脹系數(β),和體膨脹系數(γ)。實際應用中,α最常用,γ次之,β較少使用。

 

☆線膨脹系數

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值本身。

 

嚴格來說,在較大的溫度區間內,線膨脹系數通常不是常量,其數值與溫度密切相關。所以在實際應用中,測定的是平均線膨脹系數。

 

平均線膨脹系數指在某一溫度區間內,溫度每升高1℃,單位長度材料的平均伸長量。在機械檢測中,實驗室標準溫度為20℃,以此溫度作為溫度區間的基準溫度,如20~100℃等。

 

☆面膨脹系數

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。

面膨脹系數與線膨脹系數的關系:β=2α。

 

☆體膨脹系數

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。

體膨脹系數與面膨脹系數、線膨脹系數的關系:γ=1.5β=3α。

 

熱膨脹性的實用意義

熱膨脹系數大的金屬材料,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械零件(構件),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)件,如火車鋼軌,要預留伸縮縫;精密儀器儀表的關鍵零件等,考慮到溫度變化導致的變形,熱膨脹系數要盡量小;工程中一些過盈量較大的機械零件,可利用材料的熱膨脹性來配合裝配或拆卸。