熱學(xué)性能膨脹分析

關(guān)于熱學(xué)性能膨脹分析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(zhǎng)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(shí)，物體的相對(duì)伸長(zhǎng)。用αι表示固體材料的膨脹系數(shù)并不是一個(gè)常數(shù)，也就是說(shuō)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(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、體積膨脹系數(shù)第3頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第4頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、熱膨脹的物理本質(zhì)第5頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(diǎn)的關(guān)系質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力越強(qiáng)，結(jié)合能越大，熔點(diǎn)越高，熱膨脹系數(shù)越小第7頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）熱膨脹與溫度、熱容關(guān)系

第8頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第9頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、影響膨脹性能的因素（1）相變的影響一級(jí)相變：A→PMF及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二級(jí)相變：有序無(wú)序轉(zhuǎn)變，磁性轉(zhuǎn)變等第10頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第11頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第12頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）成分和組織結(jié)構(gòu)的影響固溶體：第13頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)：多相體：第14頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天各向異性的物體：第15頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2膨脹的測(cè)量一、光學(xué)膨脹儀（1）光杠桿法第16頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）光干涉法第17頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、點(diǎn)測(cè)試膨脹儀（1）電感式膨脹儀第18頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天(2)電容式膨脹儀第19頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(diǎn)的測(cè)量第20頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第21頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(guò)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(gè)階段。曲線上ae段對(duì)應(yīng)與珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體過(guò)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(duì)應(yīng)于鐵素體溶解于奧氏體的過(guò)程，由于加熱時(shí)在一個(gè)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(shuō)明奧氏體的膨脹系數(shù)較珠光體大。第22頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天共析鋼和過(guò)共析鋼第23頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、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(dòng)力學(xué)曲線，并簡(jiǎn)述其原理及過(guò)程。1）AC是加熱膨脹曲線，加熱過(guò)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(guò)程。2）OE為試樣冷卻等溫轉(zhuǎn)變曲線，冷卻過(guò)程中由于等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的比容大于奧氏體，曲線隨時(shí)間增加而伸長(zhǎng)，由于試樣的伸長(zhǎng)和轉(zhuǎn)變量成正比，可用試樣的伸長(zhǎng)表示轉(zhuǎn)變量，即該曲線表示轉(zhuǎn)變量與時(shí)間的關(guān)系曲線，B點(diǎn)和E是曲線的拐點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)變的開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)t1和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間t2點(diǎn)。4）把每一個(gè)溫度測(cè)得轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)與終了點(diǎn)連成曲線即得共析鋼轉(zhuǎn)變的TTT圖。

第25頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第26頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、Ms點(diǎn)的測(cè)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(cè)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(jī)構(gòu)和快速記錄裝置，一般用光學(xué)膨脹儀或全自動(dòng)膨脹儀測(cè)量。第27頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天第28頁(yè),共31頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、建立鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖第29