熱學(xué)性能膨脹分析

關(guān)于熱學(xué)性能膨脹分析第1頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三2.1熱膨脹系數(shù)

一、線膨脹系數(shù)熱膨脹:物體的體積或長度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象。不同的材料升高相同的溫度膨脹量不相同。膨脹系數(shù)：溫度升高1K時，物體的相對伸長。用αι表示固體材料的膨脹系數(shù)并不是一個常數(shù)，也就是說相同的材料的膨脹系數(shù)隨溫度的變化而變化。因此用平均膨脹系數(shù)表示第2頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三二、體積膨脹系數(shù)第3頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第4頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三3、熱膨脹的物理本質(zhì)第5頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第6頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三4、膨脹系數(shù)和其他性能的關(guān)系（1）熱膨脹和結(jié)合能、熔點的關(guān)系質(zhì)點間結(jié)合力越強，結(jié)合能越大，熔點越高，熱膨脹系數(shù)越小第7頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三（2）熱膨脹與溫度、熱容關(guān)系

第8頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第9頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三5、影響膨脹性能的因素（1）相變的影響一級相變：A→PMF及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二級相變：有序無序轉(zhuǎn)變，磁性轉(zhuǎn)變等第10頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第12頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三（2）成分和組織結(jié)構(gòu)的影響固溶體：第13頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)：多相體：第14頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三各向異性的物體：第15頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三2.2膨脹的測量一、光學(xué)膨脹儀（1）光杠桿法第16頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三（2）光干涉法第17頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三二、點測試膨脹儀（1）電感式膨脹儀第18頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三(2)電容式膨脹儀第19頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三2.3膨脹分析的應(yīng)用一、確定組織轉(zhuǎn)變溫度1、轉(zhuǎn)變點的測量第20頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第21頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三2、碳鋼的膨脹分析曲線亞共析鋼的加熱膨脹曲線如圖示，根據(jù)亞共析鋼的加熱膨脹曲線分析亞共析鋼在奧氏體化過程中組織隨曲線的變化情況。

從圖中可看出，亞共析鋼的加熱膨脹曲線分為共析轉(zhuǎn)變和自由鐵素體兩個階段。曲線上ae段對應(yīng)與珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體過程，由于奧氏體的比容比珠光體小，因此組織轉(zhuǎn)變使試樣產(chǎn)生明顯的收縮導(dǎo)致曲線陡直下降。曲線eb段對應(yīng)于鐵素體溶解于奧氏體的過程，由于加熱時在一個溫度區(qū)逐漸完成，因此曲線緩慢下降。轉(zhuǎn)變結(jié)束后直線的斜率增加，說明奧氏體的膨脹系數(shù)較珠光體大。第22頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三共析鋼和過共析鋼第23頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第24頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三二、研究鋼的等溫轉(zhuǎn)變（TTT圖）

用膨脹分析法繪制共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變的動力學(xué)曲線，并簡述其原理及過程。1）AC是加熱膨脹曲線，加熱過程中，由于奧氏體的比容較小，試樣收縮，轉(zhuǎn)變結(jié)束，試樣繼續(xù)隨溫度的增加而增加，完成奧氏體化過程。2）OE為試樣冷卻等溫轉(zhuǎn)變曲線，冷卻過程中由于等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的比容大于奧氏體，曲線隨時間增加而伸長，由于試樣的伸長和轉(zhuǎn)變量成正比，可用試樣的伸長表示轉(zhuǎn)變量，即該曲線表示轉(zhuǎn)變量與時間的關(guān)系曲線，B點和E是曲線的拐點，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)變的開始時間點t1和轉(zhuǎn)變終了時間t2點。4）把每一個溫度測得轉(zhuǎn)變開始點與終了點連成曲線即得共析鋼轉(zhuǎn)變的TTT圖。

第25頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第26頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三三、Ms點的測量奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生明顯的體積效應(yīng)，用膨脹分析法可獲得較好的測量效果但A→M冷卻速度較快，因此必須具有相應(yīng)的淬火機構(gòu)和快速記錄裝置，一般用光學(xué)膨脹儀或全自動膨脹儀測量。第27頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三第28頁，講稿共31頁，2023年5月2日，星期三四