Болат пен металдардың физикалық қасиеттері Олар материалдың температураның, электр өрістерінің, магнит өрістерінің, акустикалық толқындардың және сәулеленудің әсерінен қалай әрекет ететінін анықтайды. Олар сондай-ақ оның тығыздығын, кристалдық құрылымын, күйі мен құрылымының ауысуын сипаттайды. Бұл параметрлер энергетика, химия, өлшеу және машина жасау салаларында қолданылатын құрылымдық, тот баспайтын, ыстыққа төзімді, дуплексті және супердуплексті болаттарды, сондай-ақ никель қорытпаларын таңдауға тікелей әсер етеді.
Сұрыптың жарамдылығы тек беріктікпен ғана анықталмайды. Жылу алмастырғыш тиісті жылу өткізгіштікті қажет етеді, айнымалы температурада жұмыс істейтін қондырғы жылу кеңеюін білуді талап етеді, ал магниттік элемент өткізгіштікті, коэрцитивтілікті және Кюри температурасын білуді талап етеді. Тіпті ұқсас химиялық құрамы бар материалдардың өзі микроқұрылым мен жеткізу жағдайындағы айырмашылықтарға байланысты қасиеттері бойынша ерекшеленуі мүмкін.
Негізгі ереже: физикалық қасиеттердің мәндері әрқашан сілтеме жасалуы керек материалдың нақты сыныбы, температурасы және жағдайы20°C температурадағы мәндер 500°C үшін жарамсыз болуы мүмкін, ал күйдірілген материалға арналған деректер суықтай қатайтылған өнімге сәйкес келмеуі мүмкін.
Металдардың физикалық қасиеттерінің бөлінуі – ең маңызды топтар
Инженерлік тәжірибеде физикалық қасиеттер жеті негізгі топпен сипатталады. Термиялық соққыға төзімділік сияқты кейбір ұғымдар бір материалдық тұрақты емес, бірнеше қасиеттердің үйлесімінен туындайтын өнімділік параметрлері болып табылады.
| топ | Ең маңызды шамалар мен құбылыстар | Техникалық мағынасы |
|---|---|---|
| Негізгі және құрылымдық | Тығыздық, меншікті көлем, балқу, BCC/FCC/HCP құрылымдары, аллотропия және фазалық ауысулар | Өнімнің салмағы, құю, термиялық өңдеу, құрылымдық тұрақтылық |
| Жылулық | Өткізгіштік, диффузия, меншікті жылу, кеңею, сәуле шығару, трансформация жылуы | Жылу алмастырғыштар, пештер, температура айырмашылықтары және термиялық кернеулер |
| Электр | Кедергі, өткізгіштік, кедергінің температуралық коэффициенті, термоэлектрлік әсерлер | Кедергілік қыздыру, сенсорлар, өткізгіштер және электромагниттік оқшаулау |
| Магниттік | Кюри, Нель, өткізгіштік, сезімталдық, мәжбүрлеу, реманенс, қанығу, гистерезис | Қозғалтқыштар, өзектер, сенсорлар, бөлгіштер және жабдықтар |
| Акустикалық | Дыбыс жылдамдығы, кедергі, ультрадыбыстық және дірілдің әлсіреуі | UT сынағы, диагностика, құрылымдық дірілдер |
| Оптикалық | Шағылыстыру, сәулеленуді сіңіру, беттік қасиеттер | Лазерлер, жылулық бейнелеу, байланыссыз өлшеулер |
| Тасымалдау және сұйық металдар | Диффузия, сұйық металл тұтқырлығы, беттік керілу, суланғыштық және қатаюдың кішіреюі | Құю, желімдеу, жабындар және диффузиялық процестер |
Ең маңызды физикалық параметрлер – символдар және өлшем бірліктері
Бірліктерді SI жүйесінде көрсету ең жақсы. Өндірушілердің деректер парақтарында тығыздық үшін г/см³, кедергі үшін мкΩ см, термиялық кеңею үшін мкм/(мК) және температура °C көрсетілген. Нәтижелерді түрлендіру кезінде формулаларда қолданылатын бірліктердің сәйкестігін сақтау маңызды.
| Параметр | символы | Джедностка | Ол нені сипаттайды? |
|---|---|---|---|
| Гестошч | ρ | кг/м³; г/см³ | Көлем бірлігіне шаққандағы масса |
| Нақты көлем | v | м³/кг | Масса бірлігінің көлемі: v = 1/ρ |
| Балқу температурасы / солидус / сұйық | Tm, TS, TL | °C немесе K | Қатты және сұйық фаза шекаралары |
| Жылу өткізгіштігі | λ | Ж / (м · К) | Жылу ағынының берілуі |
| Жылулық диффузия | a | м²/с | Материал ішіндегі температураның өзгеру жылдамдығы |
| Тұрақты қысымдағы меншікті жылу | cp | Дж/(кг·К) | Масса мен температура бірлігіне шаққандағы энергия мөлшері |
| Сызықтық кеңею коэффициенті | αL | K⁻¹ | Температура бірлігіне шаққандағы ұзындықтың салыстырмалы өзгерісі |
| Беттік сәулелену | ε | бірліксіз | Жылулық сәулелену шығарындыларының тиімділігі |
| Электрлік кедергі | ρe | Ω·м | Материалдың меншікті кедергісі |
| Электр өткізгіштігі | σ | С/м | Электр тогын өткізу қабілеті |
| Салыстырмалы магнит өткізгіштігі | μr | бірліксіз | Белгілі бір жағдайларда магниттік жауап |
| Магниттік сезімталдық | χ | бірліксіз | Магниттелу мен магнит өрісінің арасындағы байланыс |
| Магниттік индукция | B | T | Магнит ағынының тығыздығы |
| Магнит өрісінің кернеулігі | H | А/м | Магниттеу өрісі |
| Мәжбүрлеу | Hc | А/м | Магниттелудің белгілі бір компонентін болдырмау үшін қажетті өріс мәні |
| Реманенс | Br | T | Белгілі бір магниттелу циклінен кейін қалған индукция |
| Кюри температурасы / Неела | TC, TN | °C немесе K | Магниттік реттіліктің нақты күйлерінің шекаралары |
| Дыбыс толқынының жылдамдығы | c | м / с | Берілген толқын түрінің таралу жылдамдығы |
| Акустикалық кедергі | Z | кг/(м² с) | Дыбыс қысымы мен бөлшектердің жылдамдығының тәуелділігі |
| Диффузия коэффициенті | D | м²/с | Материалдағы компоненттердің тасымалдау жылдамдығы |
Физикалық қасиеттерді ажырату керек механикалық қасиеттерсозылу беріктігі, беріктік беріктігі, соққы беріктігі және қаттылық сияқты. Жылулық кернеу мен дыбыс жылдамдығына қатысты кейбір есептеулер физикалық және дыбыстық білімді талап етеді. Янг модулі.
Болаттың тығыздығы, меншікті көлемі және массасы
Гестошч ρ = м/В масса мен көлемнің бөлінуі болып табылады. Бұл шыбықтардың, парақтардың, құбырлардың, соғылмалардың және өндірістік қорлардың массасын есептеу үшін өте маңызды. Химиялық құрамы мен құрылымына байланысты болаттың мәндері әртүрлі болады; барлық қорытпалар үшін 7,85 г/см³ көрсеткіші дұрыс емес.
Никель мен молибденге бай қорытпаларда тығыздық әдеттегі көміртекті болаттармен салыстырғанда айтарлықтай жоғары болуы мүмкін. Салыстыру үшін, материалдық деректер парақтарында бөлек мәндер берілген 625 қорытпасы, 718 қорытпасы және тот баспайтын болат 1.4301Тығыздық температураға, кеуектілікке және мүмкін болатын фазалық ауысуларға да байланысты.
Массаны есептеу мысалы: өлшемдері 1000 × 500 × 10 мм металл парағының көлемі 0,005 м³. заложонеж тығыздығы 8000 кг/м³ болса, оның массасы келесідей болады 40 кгКоммерциялық тапсырыста нақты түрге сәйкес келетін мән пайдаланылуы керек.
Балқу температурасы, қатты дене, сұйықтық және фазалық ауысулар
Таза элементтің белгілі бір қысым жағдайында өзіне тән балқу температурасы болады. Болаттар мен көп компонентті металл қорытпалары әдетте белгілі бір диапазонда ериді. Қатты денелер қорытпаның толығымен қатты болатын шегін білдіреді, ал сұйықтық – оның үстінде ол толығымен сұйық. Олардың арасында қатты және сұйық фазалар қатар өмір сүреді.
Солидус-ликвидус диапазоны қатаюға, құрамның бөлінуіне, құю құбылыстарына және ыстық жарықшақтануға бейімділікке әсер етеді. Дәнекерлеу немесе құю кезінде солидус және ликвидус деректерін бірыңғай дәстүрлі температурамен алмастыруға болмайды. Таңдалған металдарға арналған кестелер қолжетімді Alfa-Tech балқу температурасы кестесі.
Темірдің кристалдық құрылымы және аллотропиясы
Металдардың құрамында, басқалармен қатар, торлар бар BCC (кеңістіктік орталықтандырылған тұрақты), FCC (қалыпты қабырғаға орталықтандырылған) және HCP (алтыбұрышты тығыз). Болаттарда BCC торы бар феррит және FCC торы бар аустенит маңызды. Кристалдық құрылым диффузияға, деформациялануға, магнетизмге және термиялық кеңеюге әсер етеді.
Таза үшін želaza α (BCC) ↔ γ (FCC) түрленуі шамамен 912°C температурада жүреді, ал γ темір одан да жоғары температурада δ (BCC) фазасына айналады. Болаттарда түрлену температуралары көміртек құрамына және легирлеуші элементтерге байланысты; оларды таза Fe диаграммасынан тікелей ауыстыру мүмкін емес.
Температуралар Ac₁, Ac₃, Ar₁, Ar₃, Ms және Mf
Означения Ac қыздыру кезінде тіркелген өзгерістерге қараңыз және Ar – салқындату кезінде; сандар мен индекстер сәйкес сипаттамалық трансформация нүктелерін көрсетеді. Ms i Mf берілген жағдайларда мартенситтік түрлендірудің басталу және аяқталу температураларын анықтаңыз. Олардың нақты мәндері құрамына, жылу және салқындату тарихына байланысты.
Құрылымдық өзгерістер дилатометриялық, термиялық және магниттік әсерлермен қатар жүруі мүмкін. Дегенмен, әрбір құрылымдық өтпелі нүкте Кюри температурасымен сәйкестендірілмеуі керек: ферромагниттік реттің жоғалуы міндетті түрде кристалдық тор түрінің өзгеруін білдірмейді.
Жылулық қасиеттер – өткізгіштік, диффузия және меншікті жылу сыйымдылығы
Жылу өткізгіштік λ және жылу диффузиясы a
Жылу өткізгіштік материалдың жылу энергиясын температура градиенті арқылы қаншалықты тиімді өткізетінін сипаттайды. Бұл жылу алмастырғыштар, құралдар, пеш компоненттері және салқындатылған бөлшектер үшін маңызды. Аустениттік болаттар көптеген типтік көміртекті болаттармен салыстырғанда айтарлықтай төмен өткізгіштікке ие, сондықтан ұқсас өлшемдерге қарамастан, бөлшекті қыздыру және салқындату әртүрлі болуы мүмкін.
Жылулық диффузия материалдағы температура өзгерісінің таралу жылдамдығын анықтайды. Тиісті мәндер мен бірліктерді ескере отырып, оны формуладан есептеуге болады a = λ/(ρ cp)Жоғары жылу өткізгіштігі бар материалдың тығыздығы немесе жылу сыйымдылығы жоғары болса, оның диффузияға төзімділігі бірдей болуы міндетті емес.
Меншікті жылу, жылу сыйымдылығы және түрлендіру жылуы
Меншікті жылу cp тұрақты қысым кезінде бірлік массаның температурасын 1 К-ге көтеру үшін қажетті энергияны анықтайды. Шамамен, егер c болсаp қарастырылып отырған диапазонда тұрақты болып қалады, қатынас жарамды Q = м сp ΔTДәл жобалау үшін c қатынасын ескеру қажетp температураға, ал фазалық өзгерістерге жақын жерде - олардың жылулық әсерлеріне де.
Энергияны есептеу мысалы: 10 кг материал үшін, c деп есептелгенp = 500 Дж/(кг К) және температура 100 К-ге артқанда, Q = 500 000 Дж аламыз, яғни. 0,5 МДжНәтиже жылу шығындарын немесе фазалық өзгерістерді ескермейді.
Термиялық кеңею және термиялық соққыға төзімділік
Сызықтық кеңею коэффициенті αL Температураға байланысты ұзындықтың салыстырмалы өзгерісін сипаттайды. Тұрақты орташа коэффициентті қолдануға болатын шағын температура диапазоны үшін формула ΔL = αL L0 ΔTҮлкен диапазондар үшін температураға тәуелді деректерді пайдалану керек және мүмкін болатын фазалық ауысуларды ескеру қажет.
Мысалы, ұзындығы 1000 мм, орташа α деп есептелетін элементL = 16 × 10-6 K-1 және температура 100 К-ге өссе, ол шамамен созылады 1,6 ммКоэффициенттердегі шағын айырмашылықтар әртүрлі материалдарды біріктіретін жүйелерде айтарлықтай кернеулер тудыруы мүмкін. Қорытпалар Инвар және Ковар Ол, басқалармен қатар, айнымалы температурада арнайы өлшемдік басқару маңызды болған кезде қолданылады.
Термиялық соққыға төзімділік бірыңғай негізгі физикалық тұрақты емес. Ол жылу өткізгіштіктің, кеңеюдің, серпімділіктің, беріктіктің, компонент геометриясының және салқындату немесе қыздыру жағдайларының өзара әрекеттесуінен туындайды.
Эмиссиялық, жұтылу және жылулық сәулелену
Эмиссия ε Әдетте ол 0 мен 1 аралығында болады және беттің тиісті жағдайларда мінсіз қара денеге қатысты жылу сәулеленуін шығару қабілетін сипаттайды. Бұл тек материал түріне ғана емес, сонымен қатар кедір-бұдырлыққа, тотығуға, температураға және толқын ұзындығына да байланысты. Жылтыратылған және масштабталған бет пирометрдің әртүрлі көрсеткіштерін бере алады.
Осы себепті температураны жылу бейнелеу камерасымен өлшеу беттің сәулелену қабілетін дұрыс болжауды талап етеді. Жылулық сәулелену балансында сәулеленуді сіңіру қабілеті мен шағылыстыру қабілетінен ажырату қажет.
Металдардың электрлік қасиеттері
Кедергі, өткізгіштік және кедергінің температуралық коэффициенті
Электрлік кедергі ρe өткізгіштің меншікті кедергісін және электр өткізгіштігін білдіреді σ = 1/ρe оның кері мәні болып табылады. Ұзындығы L және көлденең қимасының ауданы А болатын түзу біртекті өткізгіш үшін кедергі қатынаспен беріледі R = ρe · L/AКедергіден айырмашылығы, R кедергісі элементтің геометриясына да байланысты.
Көптеген металдар үшін кедергі температураның жоғарылауымен артады, бірақ бұл байланыстың мәні мен пішіні қорытпаға және температура диапазонына байланысты. Кедергінің температуралық коэффициентінің сызықтық формуласы белгілі бір диапазон үшін жарамды жуықтау ғана. Бұл кедергілі қыздыруда, температураны өлшеуде және өткізгіштер мен электрондық компоненттерді жобалауда маңызды.
Зеебек, Пельтье және Томсон эффектілері
Зеебек эффектісі қолайлы материалдық жүйедегі температура айырмашылығына байланысты термоэлектрлік кернеудің пайда болуынан тұрады; ол термопаралардың жұмыс істеуінің негізі болып табылады. Пельтье эффектісі ток ағымы кезінде түйіспеде жылудың жұтылуын немесе бөлінуін білдіреді және Томсон эффектісі – ток өтетін температура градиенті бар өткізгіштегі жылу алмасу. Термоэлектрлік қасиеттер құрам мен температураға байланысты.
Құйынды токтар, тері әсері және асқын өткізгіштік
Өзгермелі магнит өрісі өткізгіш металда индукциялауы мүмкін құйынды ағындарОлардың қарқындылығы, басқалармен қатар, электр өткізгіштігіне, магнит өткізгіштігіне, геометриясына және жиілігіне байланысты. Жоғары жиіліктерде ток өткізгіштің бетіне жақын шоғырланады, бұл тері эффектісімен сипатталады. Бұл құбылыстар индукциялық қыздыру және бұзбайтын сынау кезінде пайдаланылады.
Асқын өткізгіштік - бұл таңдалған материалдарда жеткілікті төмен температуралар мен магнит өрісі жағдайларында пайда болатын ерекше құбылыс. Құрылымдық немесе тот баспайтын болаттың дәстүрлі түрлерін әдеттегі жұмыс температураларында асқын өткізгіштер деп санауға болмайды.
Магниттік қасиеттер - Кюри температурасы және болат сипаттамалары
Материалдың магнит өрісіндегі әрекеті магниттік моменттің орналасу түріне, кристалдық құрылымға, химиялық құрамға, температураға және өңдеу тарихына байланысты. Сондықтан, «тот баспайтын болат магниттік емес» деген тұжырым тым жалпылама: ферриттік және мартенситті болаттар әдетте ферромагниттік, ал аустениттік болаттар белгілі бір күйлерде әлсіз магниттік реакция көрсетеді.
Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм және антиферромагнетизм
Диамагниттер сыртқы өріске қарама-қарсы әлсіз реакцияны көрсету; парамагниттер олар өріске байланысты нашар жауап береді. ферромагниттер магниттік моменттердің өздігінен орналасуы күшті магниттелуді қамтамасыз етеді. антиферромагниттік тор асты моменттері идеалды жағдайда нөлдік таза магниттелуді беретіндей етіп қарама-қарсы реттелген; ферримагнетизм сонымен қатар қарама-қарсы айналатын қосалқы желілерді қамтиды, бірақ өтемақысыз моменттері бар.
Кюри температурасы TC – бұл не және ол нені білдіреді?
Кюри температурасы берілген жағдайларда ферро- немесе ферримагниттік ретті күй мен осы ұзақ қашықтықтағы реттіліксіз күй арасындағы өтпелі температура болып табылады. Әдеттегі ферромагниттер үшін бұл өздігінен магниттелудің жоғалуын білдіреді. Т-дан жоғары материалC ешқандай мағынада физикалық түрде «магниттенбейді»: ол әлі де парамагниттік реакция көрсетуі мүмкін.
| материал | Кюри температурасы – шамамен | Маңызды ескерту |
|---|---|---|
| Таза темір (Fe) | шамамен 770°C | Таза Fe-ге қолданылады; Fe қорытпаларының құрамы мен фазаларына байланысты мәндері бар. |
| Таза никель (Ni) | шамамен 358°C | Бұл нөмір барлық никель қорытпаларына берілмеуі керек. |
Таза темірде магниттік ауысу шамамен 770°C температурада жүреді BCC құрылымын FCC-ге өзгертпейБұл екінші ауысудың температурасы басқаша. Бұл Кюри температурасы мен Ac₁/Ac₃ температураларының бірдей болмауының ең маңызды себептерінің бірі.
Темір, никель және кобальт қорытпаларында Кюри температурасы компоненттердің пропорцияларына және құрылымына байланысты. Күрделі фазалық құрылымдары бар материалдарда өнімнің бүкіл магниттік реакциясын сипаттайтын бірыңғай, қарапайым температураны тағайындау әрқашан мүмкін емес.
Нель температурасы TN
Нель температурасы антиферромагниттік реттің жоғалуымен байланысты. Ол Кюри температурасының орнын баса алмайды. Тиісті сипаттама материалдағы магниттік реттің түрін және фазаларды анықтауды талап етеді.
Өткізгіштік, сезімталдық, коэрцитивтілік және гистерезис циклі
Магниттік өткізгіштік μ i χ сезімталдығы магнит өрісіне реакцияны сипаттаңыз. Ферромагнетиктер үшін олар әдетте тұрақты емес: олар өріс кернеулігіне, жиілігіне, магниттелу бағытына және материалдың тарихына байланысты. Қанықтық индукциясы магниттелудің өсу шегін білдіреді, қалдық өрісті алып тастағаннан кейінгі қалдықтарға және мәжбүрлеу жеткілікті демагнетизация үшін қажетті өріс өлшеміне дейін.
Гистерезис циклі магниттік күйдің өріс тарихына тәуелділігін көрсетеді. Оның пішіні циклдік қайта магниттелу кезіндегі энергия шығындары үшін маңызды. Магниттік жұмсақ материалдар, мысалы, дұрыс дайындалған Armco таза темірі және аяқтар Пермаллой, тұрақты магниттерге арналған болаттардан басқа критерийлер бойынша таңдалады.
Магниттік анизотропия және магнитострикция
Магниттік анизотропия дегеніміз - қасиеттердің өріс бағытына құрылымға немесе домалау бағытына қатысты тәуелділігі. Магнетрон магниттік күйдің өзгеруімен байланысты өлшемдердің өзгеруінен тұрады; ол трансформаторларда, түрлендіргіштерде және дәлдік құрылғыларында, басқалармен қатар діріл мен шу көзі ретінде маңызды болуы мүмкін.
304, 316L немесе дуплексті болат магнитті ме?
Аустениттік болаттар 1.4301 / 304 i 1.4404 / 316л Дұрыс аустениттік күйде олардың магниттік өткізгіштігі көбінесе төмен болады. Қатты деформациядан кейін олардың кейбіреулерінде деформациялық мартенсит болуы мүмкін және магнитке үлкен жауап беруі мүмкін; процесстен кейін қалған ферриттің әсері де мүмкін. дуплекс 1.4462 i супердуплекс 1.4410 құрамында феррит пен аустенит бар, сондықтан олардың мінез-құлқын бір фазалы аустениттік болатпен анықтау мүмкін емес.
Магниттік сынақтың өзі белгілі бір сортты анықтау немесе коррозияға төзімділікті растау үшін сенімді әдіс емес. Егер магниттік параметрлер қажет болса, өткізгіштігі, шарттары және өлшеу әдісі көрсетілуі керек.
Дыбыс және ультрадыбыстық қасиеттер
Металлдағы серпімді толқындардың таралу жылдамдығы, басқалармен қатар, оның тығыздығы мен серпімді қасиеттеріне байланысты. Бойлық және көлденең толқындардың жылдамдықтары әртүрлі; анизотропты материалдарда олар таралу бағытына да байланысты. Акустикалық кедергі орта шекарасында толқындардың шағылуы және берілуі үшін маңызды.
Ірі түйіршікті немесе күрделі құрылымдары бар материалдарда ультрадыбыстық әлсіреу көбірек болуы мүмкін, бұл бұзбайтын сынаудың тиімділігіне әсер етеді. Белгілі бір аустениттік болаттардан немесе никель қорытпаларынан жасалған соғулар мен құймалар үшін UT сынау параметрлері сәйкесінше таңдалуы керек. Механикалық дірілдің әлсіреуі шу, резонанс және машина жұмысының тағы бір маңызды қасиеті болып табылады; оны магнит өткізгіштігі мен қаттылығынан ажырату керек.
Оптикалық және беттік қасиеттер
Металл беті толқын ұзындығына, түсу бұрышына, өңіне, температурасына және оксид қабатына байланысты сәулеленуді шағылыстырады және сіңіреді. Шағылысу i сіңіру лазерлік кесу және дәнекерлеу, сәулелік қыздыру және оптикалық өлшеулер кезінде маңызды. Кедір-бұдырлықтың немесе тотығудың өзгеруі болаттың маркасын өзгертпесе де нәтижені өзгерте алады.
Зертханалық тәжірибеде спектрлік коэффициенттерді орташа мәндерден ажырату қажет, ал термиялық өлшеулерде құрал пайдаланатын толқын ұзындығы диапазонындағы сәулеленуді дұрыс анықтау қажет.
Диффузия, сұйық металдардың қасиеттері және қатаюы
Диффузия коэффициенті D белгілі бір жағдайларда материалдағы атомдардың немесе басқа компоненттердің тасымалдау жылдамдығын сипаттайды. Ол температураға, диффузиялайтын элементке және фазаға қатты тәуелді. Диффузия карбюризациялау, нитридтеу, гомогендеу, диффузиялық жабу процестері және тұнбалардың пайда болуы немесе еруі үшін маңызды.
Сұйық металдың тұтқырлығы құю кезінде ағынға әсер етеді, беттік керілу i ылғалдану сұйық металдың беттер мен фазалық шекаралардағы әрекеті туралы және қан ұюының қысқаруы қуыстардың кішіреюі және құю ақауларының мүмкіндігі. Бұл параметрлер температура мен құрамға байланысты; құймалар жағдайында оларды жылу ағыны мен қатаю процесімен бірге қарастыру қажет.
Болат пен қорытпа топтарының физикалық қасиеттерін салыстыру
Келесі кестеде тексеруді қажет ететін типтік үрдістер мен мәселелер көрсетілген. Бұл кепілдендірілген мәндер кестесі емес: қасиеттер таңдалған сорттың құжаттамасында температурасы мен жеткізу шартын көрсете отырып тексерілуі керек.
| Материалдық топ | Таңдау кезінде маңызды физикалық қасиеттер | Практикалық қолданылуы немесе ескертпесі |
|---|---|---|
| Көміртекті және төмен легирленген болаттар (мысалы, C45, 42CrMo4) | Тығыздық, өткізгіштік және жылулық кеңею; типтік күйлердегі ферромагнетизм | Біліктер, корпустар, құрылымдар және жылыту құрылғылары; қасиеттері термиялық өңдеуге байланысты |
| Аустениттік болаттар 1.4301, 1.4404 | Салыстырмалы түрде төмен жылу өткізгіштік, айтарлықтай кеңею және көбінесе төмен магнит өткізгіштік | Химиялық жабдықтар, алмастырғыштар, магниттік реакциясы шектеулі бөлшектер |
| Ферриттік болаттар (Мысалы. 1.4016) | Көптеген аустениттік болаттармен салыстырғанда ферромагнетизм және әртүрлі кеңею | Кеңейтуді басқаруды қажет ететін корпустар, құрылғы компоненттері және қолданбалар |
| Мартенситтік болаттар (Мысалы. 1.4021, 1.4057) | Магниттік реакция және термиялық өңдеудің құрылымға әсері | Машина элементтері мен арматурасы; құрылымдық жағдайын бағалау |
| Дуплекс 1.4462 | Қорытпаға тән екі фазалы ферриттік-аустениттік құрылым, магнетизм және өткізгіштік | Коррозияға қарсы қондырғылар мен қысым жабдықтарының элементтері |
| Супердуплекс 1.4410 | Жылулық циклдің фазалық үлеске және функционалдық қасиеттерге әсері | Химиялық, теңіз қондырғылары; 304/316 болаттың деректерін алмастырмаңыз |
| Ыстыққа төзімді болаттар (Мысалы. 1.4841, 1.4845) | Тотыққан беттің кеңеюі, сәулеленуі, жоғары температурадағы жылулық қасиеттері | Пештер және ыстық жұмыс элементтері |
| Никель қорытпалары 625 қорытпасы, 718 қорытпасы | Тығыздық, жылу өткізгіштік, меншікті жылу сыйымдылығы және құрамы мен күйіне байланысты өзгерістер | Химиялық, энергетикалық және жоғары температуралы жабдықтар |
| Арнайы қорытпалар Инвар, Ковар, Пермаллой | Белгіленген диапазондардағы төмен кеңею немесе бақыланатын магниттік жауап | Өлшеу жабдықтары, электроника, магниттік өзектер |
Температураның, жеткізу жағдайының және микроқұрылымның әсері
Егер өнім циклдік қыздыруға ұшыраса, бөлме температурасының деректері әдетте жеткіліксіз болады. Жылу өткізгіштік, жылу диффузиясы, меншікті жылу, кедергі, магнит өткізгіштігі және кеңею коэффициенті сызықты емес өзгеруі мүмкін және өтпелі кезеңдерге жақын сипаттамалық өзгерістерді көрсетуі мүмкін.
Суықтай түзілген металдарда деформация, құрылым және жаңа фазалардың пайда болуы магниттік және электрлік қасиеттерді өзгертуі мүмкін. қайта кристалдану күйдіру және термиялық өңдеу құрылымды және, тиісінше, физикалық қасиеттерді өзгертеді. Сондықтан, ерітіндімен қатайтылған үлгінің өлшеу нәтижесі әрқашан суықтай илектелген үлгімен тікелей байланысты бола бермейді.
Кейбір болаттар мен қорытпаларда жоғары температура физикалық қасиеттер үшін маңызды болып табылатын түрленулерге, тұнбаға немесе құрылымдық өзгерістерге әкелуі мүмкін. Тұнбамен нығайтылған қорытпаларда, мысалы, 718 қорытпасы, нәтижелерді түсіндіру кезінде термиялық өңдеуден кейінгі жағдайды ескеру қажет.
Физикалық қасиеттерді сынау әдістері және өлшеу стандарттары
Техникалық құжаттамада мыналардың аражігін ажырату керек өлшеу әдісін көрсететін стандарттар сапа стандарттары мен өнімге қойылатын талаптар туралы. Төменде таңдалған параметрлерді тексеру үшін қолданылатын әдістердің мысалдары келтірілген. Әрбір әдістің нақты қолданылу аясы, үлгі талаптары және сынақ шарттары бар.
| Әдіс немесе құжат | Өлшенген қасиет | Қолдану аясы және ескертпелер |
|---|---|---|
| ASTM E1461 | Жылулық диффузия | Қатты материалдарға арналған жарқыл әдісі. |
| ASTM E1225 | Жылу өткізгіштігі | Тұрақты күйдегі жылу ағынын салыстыру әдісі. |
| ASTM E1269 | Меншікті жылу | DSC дифференциалды сканерлеу калориметриясы. |
| ASTM E228 | Сызықтық кеңею | Итергіш дилатометр; ұзындық пен температураны өлшеу. |
| ASTM B193 | Электрлік кедергі | Металдар электр өткізгіш материалдар болып табылады; диапазонын тексеру қажет. |
| ASTM E1004 | Электр өткізгіштігі | Негізінен магниттік емес материалдарға арналған құйынды ток әдісі. |
| IEC 60404 сериясы | Магниттік қасиеттер | Нақты магниттік материалдар мен бұйымдарға арналған әдістер; тиісті бөлшекті таңдау. |
| Гидростатикалық/пикнометриялық әдістер | Гестошч | Әдісті таңдау материалдың кеуектілігіне, пішініне және түріне байланысты. |
| SI жүйесі – BIPM | Өлшем бірліктері | Физикалық өлшем бірліктерін жазу, түрлендіру және анықтау принциптері. |
Жобалау талаптарымен қамтылған қолданбалар үшін сілтеме жасалған стандарттың ағымдағы басылымын, оның сыналатын материалға қолданылуын және өлшеу шарттарын тексеру қажет. Мысалы, магниттік емес материалдардың өткізгіштігін сипаттауға арналған құйынды ток әдісін барлық ферромагниттік болаттарды өлшеудің әмбебап әдісі ретінде автоматты түрде қарастыруға болмайды.
Материалдарды физикалық қасиеттеріне қарай қалай таңдауға болады?
Инженерлік тапсырма басым физикалық құбылысты және нақты жұмыс жағдайларын анықтаудан басталуы керек, содан кейін материалдық қасиеттердің расталған мәндерін салыстыру керек. Температура жағдайлары, жүктеме түрі, қоршаған орта және жұмыс өзгергіштігі ерекше маңызды.
| Уимагани | Негізгі параметрлер | Олар не үшін қажет? |
|---|---|---|
| Қыздыру кезінде өлшемдердің шамалы өзгеруі | αL(T), температура диапазоны | Шектеулі саңылаулар, термиялық кернеулер және кеңею ауытқулары |
| Жылдам жылу таралуы | λ(T), a(T), cp(T) | Жылу балансы және қыздыру немесе салқындату жылдамдығы |
| Төмен магниттік жауап | μr, құрылым күйі, өрісі және температурасы | Өлшеу құралдары, дәлдік құрылғылары |
| Айнымалы өрістегі циклдік операция | B–H, Hc, шығындар, жиілік | Өзекті таңдау және жылу шығынын азайту |
| Қарсыласу қыздыруды басқару | ρe(T), σ(T) | Қыздыру элементінің қуаты мен өлшемдерін таңдау |
| Ірі өнімдерді ультрадыбыстық тексеру | Толқын жылдамдығы, әлсіреуі және құрылымы | Жабдықты орнату және ақауларды анықтаудың сенімділігі |
| Құймалар мен дәнекерлеу өндірісі | TS, TLтұтқырлық, ылғалдану, кішірею | Зеңді толтыру, қатаю және ақаулардың қаупі |
| Пирометриялық өлшеулер | ε, беттік күй, толқын ұзындығы | Байланыссыз температура көрсеткіштерін дұрыс түсіндіру |
Тот баспайтын болаттан немесе никель қорытпасынан жасалған бұйымдарды таңдау үшін физикалық параметрлердің химиялық төзімділікпен, механикалық талаптармен, өнім стандартымен және күтілетін жеткізу жағдайымен тепе-теңдігі қажет. Жылу өткізгіштік немесе марканың белгіленуі жалпы жобаға сәйкестікті қамтамасыз етпейді.
Жиі қойылатын сұрақтар – Жиі қойылатын сұрақтар
Физикалық қасиеттер механикалық қасиеттерден қалай ерекшеленеді?
Физикалық қасиеттер, басқалармен қатар, тығыздықты, жылу және электр өткізгіштігін, магнетизмді және құрылымдық өзгерістерді сипаттайды. Механикалық қасиеттер жүктемеге реакцияны, мысалы, беріктік, беріктік, қаттылық және соққы беріктігі сияқты факторларды қарастырады. Екі топ өзара байланысты.
Темірдің Кюри температурасы қандай?
Таза темір үшін ол шамамен 770°C құрайды. Болаттар мен Fe қорытпалары үшін құрамы мен фазалық күйіне тәуелсіз бірыңғай ортақ мән жоқ.
Кюри температурасы болаттың балқитынын білдіре ме?
Жоқ. Кюри ауысуы магниттік реттілікті қамтиды және балқу температурасы немесе автоматты түрде BCC–FCC ауысу температурасы емес.
Тот баспайтын болат магнитті емес пе?
Әрқашан емес. Ферриттік және мартенситті болаттар әдетте ферромагниттік болады, ал тиісті жағдайда аустениттік болаттар әдетте төмен магниттік жауап береді. Жұмыстың беріктендіруі немесе басқа фазалардың болуы мұны өзгертуі мүмкін.
304 және 316L бірдей жылу қасиеттеріне ие ме?
Мұны болжауға болмайды. Құрамындағы, температурасындағы және жеткізу жағдайындағы айырмашылықтар кеңеюге, өткізгіштікке және меншікті жылуға әсер етуі мүмкін. Есептеулер үшін тиісті марканың деректері пайдаланылуы керек.
Термиялық диффузия нені білдіреді?
Материал ішіндегі температураның теңестіру жылдамдығын сипаттайды; тиісті жағдайларда ол a = λ/(ρ cₚ) тең. Бұл жылу өткізгіштікпен бірдей емес.
Неліктен аустениттік болат қыздыру кезінде ферриттік болатқа қарағанда басқаша ұзарады?
Фазалық құрылымға, химиялық құрамға және температураға байланысты айырмашылықтар туындайды. Сондықтан, әртүрлі материалдарды біріктірген кезде, бүкіл жұмыс диапазонындағы кеңею коэффициенттерін тексеру қажет.
Болаттың маркасын анықтау үшін магнитпен өлшеу жеткілікті ме?
Жоқ. Магниттік тартылыс құрылымға тәуелді қасиет болып табылады және белгілі бір түрдің немесе химиялық үйлесімділіктің растауын білдірмейді.
Белгілі тығыздық бойынша қаңылтыр металдың массасын қалай есептеуге болады?
Біркелкі өлшем бірліктерін сақтай отырып, парақтың көлемін материалға тән тығыздыққа көбейту қажет: m = ρ V.
Болаттың сәулелену қабілеті тұрақты ма?
Жоқ. Бұл температураға, толқын ұзындығына және бетінің жағдайына, мысалы, жылтырату, тотығу немесе жабынның болуына байланысты.
Солидус және ликвидус нені білдіреді?
Солидус - қорытпа толығымен қатты болатын температура немесе фазалық шекара; ликвидус үстінде қорытпа толығымен сұйық болады. Бұл шекаралардың арасында сұйық және қатты фазалар қатар өмір сүре алады.
Материалды физикалық тұрғыдан таңдау үшін қандай деректер қажет?
Келесі талаптар қойылады: маркасы, жеткізу шарты, температура диапазоны, қажетті физикалық параметрлері, геометриясы, жұмыс ортасы және тиісті стандарттар мен сынақ әдістері.
Жобаға арналған материалды таңдау: Alfa-Tech компаниясына берген сұрауыңызда өнімнің түрін, өлшемдерін, температуралық жағдайларын және қажетті физикалық параметрлерді көрсеткен жөн. Бұл сізге материалды іздеу көлемін және қажетті техникалық құжаттаманы анықтауға мүмкіндік береді.