熱學(xué)性能膨脹分析

關(guān)于熱學(xué)性能膨脹分析第1頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五2.1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(shí)，物體的相對(duì)伸長。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，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五二、體積膨脹系數(shù)第3頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第4頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五3、熱膨脹的物理本質(zhì)第5頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第6頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五4、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，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五（2）熱膨脹與溫度、熱容關(guān)系

第8頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第9頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五5、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：有序無序轉(zhuǎn)變，磁性轉(zhuǎn)變等第10頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第11頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第12頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五（2）成分和組織結(jié)構(gòu)的影響固溶體：第13頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)：多相體：第14頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五各向異性的物體：第15頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五2.2膨脹的測量一、光學(xué)膨脹儀（1）光杠桿法第16頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五（2）光干涉法第17頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五二、點(diǎn)測試膨脹儀（1）電感式膨脹儀第18頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五(2)電容式膨脹儀第19頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五2.3膨脹分析的應(yīng)用一、確定組織轉(zhuǎn)變溫度1、轉(zhuǎn)變點(diǎn)的測量第20頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第21頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五2、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(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，說明奧氏體的膨脹系數(shù)較珠光體大。第22頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五共析鋼和過共析鋼第23頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第24頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五二、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(shí)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(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)溫度測得轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)與終了點(diǎn)連成曲線即得共析鋼轉(zhuǎn)變的TTT圖。

第25頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第26頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五三、Ms點(diǎn)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(jī)構(gòu)和快速記錄裝置，一般用光學(xué)膨脹儀或全自動(dòng)膨脹儀測量。第27頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五第28頁，共31頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)21分，星期五四、建立鋼的連續(xù)冷