Po'lat va metallarning fizik xususiyatlari Ular materialning harorat, elektr maydonlari, magnit maydonlari, akustik to'lqinlar va nurlanish ta'sirida qanday harakat qilishini aniqlaydi. Ular shuningdek, uning zichligi, kristall tuzilishi, holat va strukturaviy o'tishlarini tavsiflaydi. Bu parametrlar konstruktiv, zanglamaydigan, issiqqa chidamli, dupleks va superdupleks po'latlarni, shuningdek, energetika, kimyo, o'lchash va mashinasozlik sanoatida ishlatiladigan nikel qotishmalarini tanlashga bevosita ta'sir qiladi.
Narxning yaroqliligi faqat mustahkamlik bilan belgilanmaydi. Issiqlik almashtirgich tegishli issiqlik o'tkazuvchanligini talab qiladi, o'zgaruvchan haroratlarda ishlaydigan o'rnatish issiqlik kengayishi haqida bilim talab qiladi va magnit element o'tkazuvchanlik, koersitivlik va Kyuri harorati haqida bilim talab qiladi. Hatto o'xshash kimyoviy tarkibga ega materiallar ham mikrotuzilma va yetkazib berish holatidagi farqlar tufayli xususiyatlar jihatidan farq qilishi mumkin.
Asosiy qoida: jismoniy mulk qiymatlari har doim murojaat qilinishi kerak materialning o'ziga xos navi, harorati va holati20°C haroratdagi qiymatlar 500°C uchun to'g'ri bo'lmasligi mumkin va tavlangan material uchun ma'lumotlar sovuq qotib qolgan mahsulotga mos kelmasligi mumkin.
Metalllarning fizik xususiyatlarini taqsimlash - eng muhim guruhlar
Muhandislik amaliyotida fizik xususiyatlar yettita asosiy guruh bilan tavsiflanadi. Ba'zi tushunchalar, masalan, termal zarba qarshiligi, bitta material doimiysi emas, balki bir nechta xususiyatlarning kombinatsiyasi natijasida hosil bo'lgan ishlash parametrlaridir.
| guruh | Eng muhim miqdorlar va hodisalar | Texnik ma'no |
|---|---|---|
| Asosiy va strukturaviy | Zichlik, solishtirma hajm, erish, BCC/FCC/HCP tuzilmalari, allotropiya va fazaviy o'tishlar | Mahsulot og'irligi, quyish, issiqlik bilan ishlov berish, strukturaviy barqarorlik |
| Issiqlik | O'tkazuvchanlik, diffuziya, solishtirma issiqlik, kengayish, emissiya, transformatsiya issiqligi | Issiqlik almashtirgichlar, pechlar, harorat farqlari va termal kuchlanishlar |
| Elektr | Qarshilik, o'tkazuvchanlik, qarshilikning harorat koeffitsienti, termoelektrik effektlar | Qarshilik bilan isitish, sensorlar, o'tkazgichlar va elektromagnit izolyatsiya |
| Magnit | Kyuri, Néel, o'tkazuvchanlik, sezgirlik, majburlash, remanence, to'yinganlik, gisterezis | Motorlar, yadrolar, sensorlar, ajratgichlar va uskunalar |
| Akustik | Ovoz tezligi, impedans, ultratovush va tebranishning susayishi | UT sinovlari, diagnostika, strukturaviy tebranishlar |
| Optyczne | Qaytarish qobiliyati, nurlanishni yutish, sirt xususiyatlari | Lazerlar, termal tasvirlash, kontaktsiz o'lchovlar |
| Transport va suyuq metallar | Diffuziya, suyuq metallning yopishqoqligi, sirt tarangligi, namlanish va qattiqlashuv qisqarishi | Quyish, yopishtirish, qoplamalar va diffuziya jarayonlari |
Eng muhim jismoniy parametrlar - belgilar va birliklar
Birliklar SI tizimida eng yaxshi ifodalanadi. Ishlab chiqaruvchilarning ma'lumotlar varaqlarida zichlik uchun g/sm³, qarshilik uchun µΩ sm, issiqlik kengayishi uchun µm/(mK) va °C da harorat ham mavjud. Natijalarni o'zgartirishda formulalarda ishlatiladigan birliklarda izchillikni saqlash muhimdir.
| Parametr | belgi | Birlik | Bu nimani tasvirlaydi? |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | kg/m³; g/sm³ | Birlik hajmiga massa |
| Maxsus hajm | v | m³/kg | Massa birligining hajmi: v = 1/ρ |
| Erish nuqtasi / solidus / suyuqlik | Tm, TS, TL | °C yoki K | Qattiq va suyuq faza chegaralari |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi | λ | V / (m · K) | Issiqlik oqimining uzatilishi |
| Termal diffuziya | a | m²/s | Material ichidagi harorat o'zgarishi tezligi |
| Doimiy bosimdagi o'ziga xos issiqlik | cp | J/(kg·K) | Massa va harorat birligiga to'g'ri keladigan energiya miqdori |
| Chiziqli kengayish koeffitsienti | αL | K⁻¹ | Harorat birligiga qarab uzunlikning nisbiy o'zgarishi |
| Sirt emissiyasi | ε | birliksiz | Termal nurlanish emissiyasining samaradorligi |
| Elektr qarshiligi | ρe | Ō m | Materialning o'ziga xos qarshiligi |
| Elektr o'tkazuvchanligi | σ | S/m | Elektr tokini o'tkazish qobiliyati |
| Nisbiy magnit o'tkazuvchanlik | μr | birliksiz | Muayyan sharoitlarda magnit javob |
| Magnit sezgirlik | χ | birliksiz | Magnitlanish va magnit maydon o'rtasidagi bog'liqlik |
| Magnit induksiya | B | T | Magnit oqimi zichligi |
| Magnit maydon kuchi | H | A/m | Magnitlash maydoni |
| Majburlash | Hc | A/m | Magnitlanishning ma'lum bir komponentini bekor qilish uchun zarur bo'lgan maydon qiymati |
| Remanence | Br | T | Muayyan magnitlanish davridan keyin qolgan induksiya |
| Kyuri harorati / Neela | TC, TN | °C yoki K | Magnit tartiblashning o'ziga xos holatlarining chegaralari |
| Ovoz to'lqini tezligi | c | m / sek | Muayyan turdagi to'lqinning tarqalish tezligi |
| Akustik empedans | Z | kg/(m² s) | Ovoz bosimi va zarrachalar tezligining bog'liqligi |
| Diffuziya koeffitsienti | D | m²/s | Materialdagi komponentlarning tashish tezligi |
Fizik xususiyatlarni farqlash kerak mexanik xususiyatlar, masalan, cho'zilish kuchi, oqim kuchi, zarba kuchi va qattiqlik. Ba'zi hisob-kitoblar, masalan, termal stress va tovush tezligi bilan bog'liq hisob-kitoblar, ham jismoniy, ham bilimlarni talab qiladi. Young moduli.
Po'latning zichligi, solishtirma hajmi va massasi
Gęstość ρ = m/V massa va hajmning bo'linishidir. Bu armatura, list, quvurlar, zarb buyumlari va ishlab chiqarish zaxiralarining massasini hisoblash uchun juda muhimdir. Kimyoviy tarkibi va tuzilishiga qarab, po'lat uchun qiymatlar har xil bo'ladi; barcha qotishmalar uchun 7,85 g/sm³ ko'rsatmasi noto'g'ri.
Nikel va molibdenga boy qotishmalarda zichlik odatiy uglerodli po'latlarga qaraganda ancha yuqori bo'lishi mumkin. Taqqoslash uchun, material ma'lumotlari varaqlarida alohida qiymatlar berilgan Qotishma 625, Qotishma 718 va zanglamaydigan po'lat 1.4301Zichlik, shuningdek, harorat, g'ovaklik va mumkin bo'lgan fazaviy o'tishlarga bog'liq.
Massani hisoblash misoli: 1000 × 500 × 10 mm o'lchamdagi metall listning hajmi 0,005 m³ ni tashkil qiladi. asos solingan zichligi 8000 kg/m³ bo'lsa, uning massasi quyidagicha bo'ladi 40 kgTijorat buyurtmasida ma'lum turga mos keladigan qiymatdan foydalanish kerak.
Erish nuqtasi, qattiq jismlar, suyuqliklar va fazaviy o'tishlar
Sof element ma'lum bosim sharoitida o'ziga xos erish nuqtasiga ega. Po'latlar va ko'p komponentli metall qotishmalari odatda ma'lum bir oraliqda eriydi. Solidus qotishma to'liq qattiq bo'lgan chegarani bildiradi, shu bilan birga suyuqlik – undan yuqorida u butunlay suyuq. Ular orasida qattiq va suyuq fazalar birga mavjud.
Solidus-liquidus diapazoni qattiqlashishga, tarkibni ajratishga, quyish hodisalariga va issiq yorilishga moyillikka ta'sir qiladi. Payvandlash yoki quyishda solidus va liquidus ma'lumotlarini bitta an'anaviy harorat bilan almashtirib bo'lmaydi. Tanlangan metallar uchun jadvallar mavjud Alfa-Tech erish nuqtasi jadvali.
Temirning kristall tuzilishi va allotropiyasi
Metalllar, boshqalar qatori, tarmoqlarni ham o'z ichiga oladi BCC (muntazam fazoviy markazlashtirilgan), FCC (oddiy devor markazida) va HPC (olti burchakli ixcham). Po'latlarda BCC panjarali ferrit va FCC panjarali ostenit muhim ahamiyatga ega. Kristall tuzilishi diffuziya, deformatsiyalanish, magnitlanish va issiqlik kengayishiga ta'sir qiladi.
Sof uchun żelaza α (BCC) ↔ γ (FCC) transformatsiyasi taxminan 912°C haroratda sodir bo'ladi va γ temir undan ham yuqori haroratda δ (BCC) fazasiga aylanadi. Po'latlarda transformatsiya harorati uglerod miqdori va qotishma elementlarga bog'liq; ularni sof Fe diagrammasidan to'g'ridan-to'g'ri o'tkazib bo'lmaydi.
Haroratlar Ac₁, Ac₃, Ar₁, Ar₃, Ms va Mf
Belgilar Ac isitish vaqtida qayd etilgan o'zgarishlarga murojaat qiling va Ar – sovutish paytida; raqamlar va indekslar mos keladigan xarakterli o'zgarish nuqtalarini ko'rsatadi. Ms i Mf berilgan sharoitlarda martensit transformatsiyasining boshlanish va tugash haroratini aniqlang. Ularning haqiqiy qiymatlari tarkibiga, issiqlik va sovutish tarixiga bog'liq.
Strukturaviy o'zgarishlar dilatometrik, termal va magnit effektlar bilan birga bo'lishi mumkin. Biroq, har bir strukturaviy o'tish nuqtasi Kyuri harorati bilan bog'liq bo'lmasligi kerak: ferromagnit tartibning yo'qolishi kristall panjara turining o'zgarishini anglatmaydi.
Issiqlik xususiyatlari – o'tkazuvchanlik, diffuziya va o'ziga xos issiqlik
Issiqlik o'tkazuvchanligi λ va issiqlik diffuziyasi a
Issiqlik o'tkazuvchanligi materialning issiqlik energiyasini harorat gradiyenti bo'ylab qanchalik samarali o'tkazilishini tavsiflaydi. Bu issiqlik almashtirgichlar, asboblar, pech komponentlari va sovutilgan qismlar uchun muhimdir. Ostenitik po'latlar ko'plab odatiy uglerodli po'latlarga qaraganda ancha past o'tkazuvchanlikka ega, shuning uchun o'xshash o'lchamlarga qaramay, detalni isitish va sovutish farq qilishi mumkin.
Termal diffuziya materialda harorat o'zgarishi tarqalish tezligini aniqlaydi. Tegishli qiymatlar va birliklarni hisobga olgan holda, uni formuladan hisoblash mumkin a = λ/(ρ cp)Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega material, agar u yuqori zichlik yoki issiqlik sig'imiga ega bo'lsa, bir xil darajada yuqori diffuziyaga ega bo'lishi shart emas.
Solishtirma issiqlik, issiqlik sig'imi va transformatsiya issiqligi
Maxsus issiqlik cp o'zgarmas bosimda birlik massa haroratini 1 K ga oshirish uchun zarur bo'lgan energiyani aniqlaydi. Taxminan, agar c bo'lsap ko'rib chiqilgan diapazonda doimiy bo'lib qoladi, bog'liqlik haqiqiydir Q = m cp · ΔTAniq dizayn uchun c munosabatini hisobga olish kerakp haroratga va fazaviy o'zgarishlar yaqinida - ularning issiqlik ta'siriga ham ta'sir qiladi.
Energiya hisoblash misoli: 10 kg material uchun, taxmin qilingan c bilanp = 500 J/(kg K) va harorat 100 K ga oshsa, Q = 500 000 J ni olamiz, ya'ni. 0,5 MJNatijada issiqlik yo'qotishlari yoki mumkin bo'lgan fazaviy o'zgarishlar hisobga olinmaydi.
Termal kengayish va termal zarba qarshiligi
Chiziqli kengayish koeffitsienti αL harorat bilan uzunlikning nisbiy o'zgarishini tavsiflaydi. Doimiy o'rtacha koeffitsient ishlatilishi mumkin bo'lgan kichik harorat oralig'i uchun formula ΔL = αL · L0 · ΔTKatta diapazonlar uchun haroratga bog'liq ma'lumotlardan foydalanish va mumkin bo'lgan fazaviy o'tishlarni hisobga olish kerak.
Masalan, uzunligi 1000 mm bo'lgan, o'rtacha α deb taxmin qilingan elementL = 16 × 10-6 K-1 va harorat 100 K ga oshsa, u taxminan uzayadi 1,6 mmKoeffitsientlardagi kichik farqlar turli materiallarni birlashtirgan tizimlarda sezilarli kuchlanishlarga olib kelishi mumkin. Invar va Kovar Bu, boshqa narsalar qatori, o'zgaruvchan haroratlarda maxsus o'lchovli nazorat muhim bo'lgan hollarda qo'llaniladi.
Termik zarba qarshiligi yagona asosiy jismoniy doimiy emas. U issiqlik o'tkazuvchanligi, kengayish, elastiklik, mustahkamlik, komponent geometriyasi va sovutish yoki isitish sharoitlarining o'zaro ta'siri natijasida yuzaga keladi.
Emissivlik, yutilish va termal nurlanish
Emissiya ε Odatda u 0 dan 1 gacha bo'lgan diapazonda o'zgarib turadi va sirtning mos sharoitlarda mukammal qora jismga nisbatan termal nurlanish chiqarish qobiliyatini tavsiflaydi. Bu nafaqat material turiga, balki pürüzlülüğe, oksidlanishga, haroratga va to'lqin uzunligiga ham bog'liq. Sayqallangan va masshtablangan sirt turli xil pirometr ko'rsatkichlarini berishi mumkin.
Shu sababli, termal tasvir kamerasi bilan haroratni o'lchash sirtning emissivligini to'g'ri taxmin qilishni talab qiladi. Termal nurlanish balansida emissivlikni yutilish qobiliyati va aks ettirishdan ajratish ham zarur.
Metalllarning elektr xususiyatlari
Qarshilikning qarshiligi, o'tkazuvchanligi va harorat koeffitsienti
Elektr qarshiligi ρe o'tkazgichning solishtirma qarshiligini va elektr o'tkazuvchanligini ifodalaydi s = 1/re uning o'zaro ta'siridir. Uzunligi L va ko'ndalang kesim maydoni A bo'lgan to'g'ri bir hil o'tkazgich uchun qarshilik bog'liqlik bilan berilgan R = ρe · L/AQarshilikdan farqli o'laroq, qarshilik R element geometriyasiga ham bog'liq.
Ko'pgina metallar uchun qarshilik harorat oshishi bilan ortadi, ammo bu bog'liqlikning qiymati va shakli qotishma va harorat oralig'iga bog'liq. Qarshilikning harorat koeffitsienti uchun chiziqli formula faqat ma'lum bir diapazon uchun amal qiladigan taxminiy qiymatdir. Bu qarshilikli isitish, haroratni o'lchash va o'tkazgichlar va elektron komponentlarni loyihalashda muhimdir.
Seebeck, Peltier va Thomson effektlari
Seebeck effekti mos material tizimidagi harorat farqi tufayli termoelektrik kuchlanish hosil qilishdan iborat; bu termojuftlarning ishlashi uchun asosdir. Peltier effekti oqim oqayotgan paytda birlashmada issiqlikning yutilishini yoki ajralib chiqishini anglatadi va Tomson effekti – tok o'tadigan harorat gradiyentiga ega o'tkazgichda issiqlik uzatish. Termoelektrik xususiyatlar tarkib va haroratga bog'liq.
Eddy oqimlari, teri effekti va supero'tkazuvchanlik
O'zgaruvchan magnit maydon o'tkazuvchan metallda induksiya qilishi mumkin quyuq oqimlarUlarning intensivligi, boshqa narsalar qatori, elektr o'tkazuvchanligi, magnit o'tkazuvchanligi, geometriyasi va chastotasiga bog'liq. Yuqori chastotalarda tok o'tkazgich yuzasiga yaqinroq to'planadi, bu esa teri effekti bilan tavsiflanadi. Bu hodisalar induksion isitish va buzmaydigan sinovlar paytida qo'llaniladi.
Supero'tkazuvchanlik - bu tanlangan materiallarda yetarlicha past haroratlar va magnit maydon sharoitida yuzaga keladigan o'ziga xos hodisa. Strukturaviy yoki zanglamaydigan po'latning an'anaviy navlari odatiy ish haroratida supero'tkazgich deb hisoblanmasligi kerak.
Magnit xususiyatlari - Kyuri harorati va po'lat xususiyatlari
Materialning magnit maydonidagi xatti-harakati magnit moment joylashuvi turiga, kristall tuzilishiga, kimyoviy tarkibiga, haroratiga va qayta ishlash tarixiga bog'liq. Shuning uchun, "zanglamaydigan po'lat magnit emas" degan gap juda umumiydir: ferrit va martensit po'latlari odatda ferromagnitdir, ostenit po'latlari esa ma'lum holatlarda zaif magnit javobni namoyon qiladi.
Diamagnetizm, paramagnetizm, ferromagnetizm va antiferromagnetizm
Diamagnetiklar tashqi maydonga qarama-qarshi zaif javobni ko'rsatish; paramagnetiklar ular maydonga qarab yomon javob berishadi. ferromagnitlar magnit momentlarining o'z-o'zidan joylashishi mavjud bo'lib, bu kuchli magnitlanishni ta'minlaydi. antiferromagnit panjara osti momentlari ideal holatda nol sof magnitlanishni ta'minlaydigan tarzda qarama-qarshi tartibda joylashtirilgan; ferrimagnetizm shuningdek, qarama-qarshi aylanadigan kichik tarmoqlarni ham o'z ichiga oladi, ammo kompensatsiya qilmaydigan momentlarga ega.
Kyuri harorati TC - bu nima va u nimani anglatadi?
Kyuri harorati berilgan sharoitlarda ferro- yoki ferrimagnit tartib holati va bu uzoq masofali tartibsiz holat o'rtasidagi o'tish haroratidir. Odatdagi ferromagnitlar uchun bu o'z-o'zidan magnitlanishning yo'qolishini anglatadi. T dan yuqori materialC hech qanday ma'noda jismonan "magnetizatsiyasizlanmaydi": u baribir paramagnetik javobni namoyon qilishi mumkin.
| narsa | Kyuri harorati – taxminiy | Muhim ogohlantirish |
|---|---|---|
| Sof temir (Fe) | taxminan 770°C | Sof Fe ga tegishli; Fe qotishmalari tarkibi va fazalariga qarab qiymatlarga ega. |
| Sof nikel (Ni) | taxminan 358°C | Bu raqam barcha nikel qotishmalariga berilmasligi kerak. |
Sof temirda magnit o'tish taxminan 770°C haroratda sodir bo'ladi BCC tuzilishini FCC ga o'zgartirmasdanBu ikkinchi o'tish harorati boshqacha. Bu Kyuri harorati va Ac₁/Ac₃ haroratlari bir xil emasligining eng muhim sabablaridan biridir.
Temir, nikel va kobalt qotishmalarida Kyuri harorati komponentlarning nisbatlariga va tuzilishga bog'liq. Murakkab fazali tuzilmalarga ega materiallarda mahsulotning butun magnit javobini tavsiflovchi bitta oddiy haroratni belgilash har doim ham mumkin emas.
Néel harorati TN
Néel harorati antiferromagnit tartibning yo'qolishi bilan bog'liq. Bu Kyuri haroratining o'rnini bosa olmaydi. To'g'ri tavsiflash uchun materialda mavjud bo'lgan magnit tartib turi va fazalarni aniqlash talab etiladi.
O'tkazuvchanlik, sezuvchanlik, majburlash va gisterezis halqasi
Magnit o'tkazuvchanligi μ i χ sezgirlik magnit maydonga javobni tasvirlab bering. Ferromagnitlar uchun ular odatda o'zgarmas emas: ular maydon kuchiga, chastotaga, magnitlanish yo'nalishiga va material tarixiga bog'liq. To'yinganlik induksiyasi magnitlanish o'sishi chegarasini anglatadi, qoldiqlik maydonni olib tashlaganidan keyin qoldiqlarga va majburlash yetarli demagnetizatsiya uchun zarur bo'lgan maydon o'lchamiga.
Gisterezis halqasi magnit holatining maydon tarixiga bog'liqligini ifodalaydi. Uning shakli tsiklik qayta magnitlanishda energiya yo'qotishlari uchun muhimdir. Magnit yumshoq materiallar, masalan, to'g'ri tayyorlangan Armco sof temir va oyoqlar Permalloy, doimiy magnitlar uchun mo'ljallangan po'latlardan farqli mezonlarga ko'ra tanlanadi.
Magnit anizotropiya va magnitostriktsiya
Magnit anizotropiya deganda xususiyatlarning maydon yo'nalishiga strukturaga yoki prokat yo'nalishiga bog'liqligi tushuniladi. Magnetron magnit holatining o'zgarishi bilan bog'liq o'lchamlarning o'zgarishidan iborat; u transformatorlarda, o'zgartirgichlarda va aniq qurilmalarda, boshqalar qatori tebranish va shovqin manbai sifatida muhim bo'lishi mumkin.
304, 316L yoki dupleks po'lat magnitlanganmi?
Ostenitik po'latlar 1.4301 / 304 i 1.4404 / 316 l To'g'ri ostenit holatida ular ko'pincha past magnit o'tkazuvchanlikka ega. Kuchli deformatsiyadan so'ng, ularning ba'zilari deformatsiya martensitini o'z ichiga olishi va magnitga ko'proq javob berishi mumkin; jarayondan keyin qolgan ferritning ta'siri ham mumkin. dupleks 1.4462 i superdupleks 1.4410 ferrit va ostenitni o'z ichiga oladi, shuning uchun ularning xatti-harakatlarini bir fazali ostenit po'lat bilan aniqlab bo'lmaydi.
Magnit sinovlarining o'zi ma'lum bir sinfni aniqlash yoki korroziyaga chidamliligini tasdiqlash uchun ishonchli usul emas. Agar magnit parametrlari talab qilinsa, o'tkazuvchanlik, sharoitlar va o'lchash usuli ko'rsatilishi kerak.
Akustik va ultratovush xususiyatlari
Metalldagi elastik to'lqinlarning tarqalish tezligi, boshqa narsalar qatori, uning zichligi va elastik xususiyatlariga bog'liq. Bo'ylama va ko'ndalang to'lqinlar turli tezliklarga ega; anizotrop materiallarda ular tarqalish yo'nalishiga ham bog'liq. Akustik empedans muhit chegarasida to'lqinlarning aks etishi va uzatilishi uchun muhimdir.
Ultratovushning susayishi qo'pol donador yoki murakkab tuzilmalarga ega materiallarda ko'proq bo'lishi mumkin, bu esa buzmaydigan sinov samaradorligiga ta'sir qiladi. Muayyan ostenitik po'latlar yoki nikel qotishmalaridan yasalgan zarb va quymalar uchun UT sinov parametrlari shunga mos ravishda tanlanishi kerak. Mexanik tebranishning susayishi shovqin, rezonans va mashina ishlashi uchun yana bir muhim xususiyatdir; uni magnit o'tkazuvchanlik va qattiqlikdan farqlash kerak.
Optik va sirt xususiyatlari
Metall yuzasi to'lqin uzunligi, tushish burchagi, qoplama, harorat va oksid qatlamiga qarab nurlanishni aks ettiradi va yutadi. Reflektivlik i absorpcja lazer bilan kesish va payvandlash, nurli isitish va optik o'lchovlar paytida muhimdir. Pürüzlülük yoki oksidlanishning o'zgarishi po'lat markasini o'zgartirmasdan ham natijani o'zgartirishi mumkin.
Laboratoriya amaliyotida spektral koeffitsientlarni o'rtacha qiymatlardan farqlash, termal o'lchovlarda esa asbob tomonidan qo'llaniladigan to'lqin uzunligi diapazonidagi emissivlikni to'g'ri aniqlash kerak.
Diffuziya, suyuq metall xossalari va qattiqlashishi
Diffuziya koeffitsienti D ma'lum sharoitlarda materialdagi atomlar yoki boshqa komponentlarning tashish tezligini tavsiflaydi. Bu haroratga, diffuziya qiluvchi elementga va fazaga juda bog'liq. Diffuziya karbürizasyon, nitridlash, gomogenizatsiya, diffuziya qoplama jarayonlari va cho'kmalarning hosil bo'lishi yoki erishi uchun muhimdir.
Suyuq metallning yopishqoqligi quyish paytida oqimga ta'sir qiladi, sirt tarangligi i namlanish suyuq metallning sirtlar va faza chegaralaridagi xatti-harakatlari haqida va qon ivishining qisqarishi qisqarish bo'shliqlari va quyish nuqsonlari ehtimoli. Bu parametrlar harorat va tarkibga bog'liq; quyish holatlarida ular issiqlik oqimi va qotish jarayoni bilan birgalikda ko'rib chiqilishi kerak.
Po'lat va qotishmalar guruhlarining fizik xususiyatlarini taqqoslash
Quyidagi jadvalda tekshirishni talab qiladigan odatiy tendentsiyalar va muammolar ko'rsatilgan. Bu kafolatlangan qiymatlar jadvali emas: xususiyatlar tanlangan nav uchun hujjatlarda harorat va yetkazib berish shartlarini ko'rsatib tasdiqlanishi kerak.
| Materiallar guruhi | Tanlashda muhim bo'lgan jismoniy xususiyatlar | Amaliy qo'llanma yoki eslatma |
|---|---|---|
| Uglerodli va kam qotishmali po'latlar (masalan, C45, 42CrMo4) | Zichlik, o'tkazuvchanlik va issiqlik kengayishi; odatiy holatlarda ferromagnetizm | Shaftlar, korpuslar, inshootlar va isitish moslamalari; xususiyatlari issiqlik bilan ishlov berishga bog'liq |
| Ostenitik po'latlar 1.4301, 1.4404 | Nisbatan past issiqlik o'tkazuvchanligi, sezilarli kengayish va ko'pincha past magnit o'tkazuvchanlik | Kimyoviy uskunalar, almashtirgichlar, cheklangan magnit javobga ega qismlar |
| Ferritik po'latlar (Masalan. 1.4016) | Ferromagnetizm va ko'plab ostenitik po'latlarga qaraganda boshqacha kengayish | Kengaytirishni boshqarishni talab qiladigan korpuslar, qurilma komponentlari va ilovalari |
| Martensit po'latlari (Masalan. 1.4021, 1.4057) | Magnit reaksiyasi va issiqlik bilan ishlov berishning strukturaga ta'siri | Mashina elementlari va armaturalari; strukturaviy holatni baholash |
| Dupleks 1.4462 | Qotishmaga xos bo'lgan ikki fazali ferritik-ostenitik tuzilish, magnitlanish va o'tkazuvchanlik | Korroziya qurilmalari va bosim uskunalari elementlari |
| Superdupleks 1.4410 | Termal siklining fazalar ulushi va funktsional xususiyatlariga ta'siri | Kimyoviy, dengiz inshootlari; 304/316 po'lat uchun ma'lumotlarni almashtirmang |
| Issiqlikka chidamli po'latlar (Masalan. 1.4841, 1.4845) | Oksidlangan sirtning kengayishi, emissiyasi, yuqori haroratda termal xususiyatlari | Pechlar va issiq ishlaydigan elementlar |
| Nikel qotishmalari Qotishma 625, Qotishma 718 | Zichlik, issiqlik o'tkazuvchanligi, solishtirma issiqlik va tarkib va holat bilan bog'liq o'zgarishlar | Kimyoviy, energiya va yuqori haroratli uskunalar |
| Maxsus qotishmalar Invar, Kovar, Permalloy | Belgilangan diapazonlar ichida past kengayish yoki boshqariladigan magnit javob | O'lchov uskunalari, elektronika, magnit yadrolar |
Harorat, yetkazib berish holati va mikrotuzilmaning ta'siri
Agar mahsulot tsiklik isitishga duchor bo'lsa, xona harorati ma'lumotlari odatda yetarli bo'lmaydi. Issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik diffuziyasi, solishtirma issiqlik, qarshilik, magnit o'tkazuvchanligi va kengayish koeffitsienti chiziqli bo'lmagan holda o'zgarishi va o'tishlar yaqinida xarakterli o'zgarishlarni ko'rsatishi mumkin.
Sovuq shakllangan metallarda deformatsiya, tekstura va yangi fazalarning shakllanishi magnit va elektr xususiyatlarini o'zgartirishi mumkin. qayta kristallanish tavlash va issiqlik bilan ishlov berish strukturani va natijada fizik xususiyatlarni o'zgartiradi. Shuning uchun, eritma bilan qattiqlashtirilgan namunaning o'lchov natijasi har doim ham sovuq prokatlangan namunaga bevosita bog'liq bo'la olmaydi.
Ba'zi po'lat va qotishmalarda yuqori harorat fizik xususiyatlar uchun muhim bo'lgan transformatsiyalarga, cho'kmalarga yoki strukturaviy o'zgarishlarga olib kelishi mumkin. Cho'kma bilan mustahkamlangan qotishmalarda, masalan, Qotishma 718, natijalarni talqin qilishda issiqlik bilan ishlov berishdan keyingi holatni hisobga olish kerak.
Fizik xususiyatlar uchun sinov usullari va o'lchov standartlari
Texnik hujjatlarda quyidagilar o'rtasida farq bo'lishi kerak o'lchov usulini belgilovchi standartlar sifat standartlari va mahsulot talablari bo'yicha. Quyida tanlangan parametrlarni sinash uchun ishlatiladigan usullarga misollar keltirilgan. Har bir usulning o'ziga xos qo'llanilish doirasi, namunaviy talablar va sinov shartlari mavjud.
| Usul yoki hujjat | O'lchangan mulk | Qo'llanilish doirasi va eslatmalar |
|---|---|---|
| ASTM E1461 | Termal diffuziya | Mos keladigan qattiq materiallar uchun chaqnash usuli. |
| ASTM E1225 | Issiqlik o'tkazuvchanligi | Barqaror issiqlik oqimini taqqoslash usuli. |
| ASTM E1269 | Maxsus issiqlik | Differentsial skanerlash kalorimetriyasi DSC. |
| ASTM E228 | Chiziqli kengayish | Itaruvchi dilatometr; uzunlik va haroratni o'lchash. |
| ASTM B193 | Elektr qarshiligi | Metalllar elektr o'tkazuvchan materiallardir; diapazonni tekshirish kerak. |
| ASTM E1004 | Elektr o'tkazuvchanligi | Asosan magnit bo'lmagan materiallar uchun eddy oqimi usuli. |
| IEC 60404 seriyasi | Magnit xususiyatlari | Muayyan magnit materiallar va mahsulotlar uchun usullar; tegishli qismni tanlash. |
| Gidrostatik/piknometrik usullar | Gęstość | Usulni tanlash materialning g'ovakliligiga, shakliga va turiga bog'liq. |
| SI tizimi – BIPM | O'lchov birliklari | Fizik birliklarni qayd etish, o'zgartirish va aniqlash tamoyillari. |
Dizayn talablari bilan qamrab olingan ilovalar uchun havola qilingan standartning joriy nashrini, uning sinovdan o'tkazilayotgan materialga qo'llanilishini va o'lchash shartlarini tekshirish kerak. Masalan, magnit bo'lmagan materiallarning o'tkazuvchanligini tavsiflash uchun quyuq oqim usuli barcha ferromagnit po'latlarni o'lchashning universal usuli sifatida avtomatik ravishda qaralishi mumkin emas.
Jismoniy xususiyatlarga qarab materiallarni qanday tanlash mumkin?
Muhandislik vazifasi dominant jismoniy hodisani va haqiqiy ish sharoitlarini aniqlashdan, so'ngra tasdiqlangan material xususiyatlari qiymatlarini taqqoslashdan boshlanishi kerak. Harorat sharoitlari, yuk turi, muhit va ish o'zgaruvchanligi ayniqsa muhimdir.
| Wymaganie | Asosiy parametrlar | Nima uchun ular kerak? |
|---|---|---|
| Isitilganda o'lchamlarning kichik o'zgarishi | αL(T), harorat oralig'i | Cheklovchi klirenslar, termal kuchlanishlar va kengayish o'zgarishlari |
| Tez issiqlik tarqalishi | λ(T), a(T), cp(T) | Issiqlik balansi va isitish yoki sovutish tezligi |
| Kam magnitli javob | μr, struktura holati, maydon va harorat | O'lchov uskunalari, aniqlik moslamalari |
| O'zgaruvchan maydonda tsiklik operatsiya | B–H, Hc, yo'qotishlar, chastota | Yadro tanlash va issiqlik yo'qotishlarini kamaytirish |
| Qarshilik isitishni boshqarish | ρe(T), σ(T) | Isitish elementining quvvatini va o'lchamlarini tanlash |
| Katta mahsulotlarni ultratovush tekshiruvi | To'lqin tezligi, susayishi va tuzilishi | Uskunani sozlash va nuqsonlarni aniqlashning ishonchliligi |
| Quyma va payvandlash mahsulotlari ishlab chiqarish | TS, TL, yopishqoqlik, namlanish, qisqarish | Mog'orni to'ldirish, qattiqlashish va nuqsonlar xavfi |
| Pirometrik o'lchovlar | ε, sirt holati, to'lqin uzunligi | Kontaktsiz harorat ko'rsatkichlarini to'g'ri talqin qilish |
Zanglamaydigan po'lat yoki nikel qotishmasini tanlash fizik parametrlar, kimyoviy qarshilik, mexanik talablar, mahsulot standarti va kutilgan yetkazib berish shartlari bilan muvozanatni talab qiladi. Faqat issiqlik o'tkazuvchanligi yoki sinf belgisi umumiy dizaynga muvofiqligini kafolatlamaydi.
Tez-tez so'raladigan savollar – FAQ
Fizik xususiyatlar mexanik xususiyatlardan qanday farq qiladi?
Fizik xususiyatlar, boshqa narsalar qatori, zichlik, issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, magnitlanish va strukturaviy o'zgarishlarni tavsiflaydi. Mexanik xususiyatlar yukga javoban, masalan, oqim kuchi, mustahkamlik, qattiqlik va zarba kuchi bilan bog'liq. Bu ikki guruh o'zaro bog'liq.
Temirning Kyuri harorati qanday?
Sof temir uchun bu taxminan 770°C ga teng. Po'lat va Fe qotishmalari uchun tarkibi va fazaviy holatidan mustaqil ravishda yagona umumiy qiymat yo'q.
Kyuri harorati po'latning erishini anglatadimi?
Yo'q. Kyuri o'tishi magnit tartiblashni o'z ichiga oladi va erish nuqtasi yoki avtomatik ravishda BCC-FCC o'tish harorati emas.
Zanglamaydigan po'lat magnit emasmi?
Har doim ham emas. Ferrit va martensit po'latlari odatda ferromagnit bo'ladi, mos holatdagi ostenit po'latlari esa odatda past magnit javobga ega. Ishning qattiqlashishi yoki boshqa fazalarning mavjudligi bunga ta'sir qilishi mumkin.
304 va 316L bir xil termal xususiyatlarga egami?
Buni taxmin qilmaslik kerak. Tarkibi, harorati va yetkazib berish holatidagi farqlar kengayish, o'tkazuvchanlik va solishtirma issiqlikka ta'sir qilishi mumkin. Hisob-kitoblar uchun tegishli sinf uchun ma'lumotlardan foydalanish kerak.
Termal diffuziya nimani anglatadi?
Material ichidagi harorat tenglashuv tezligini tavsiflaydi; tegishli sharoitlarda u a = λ/(ρ cₚ) ga teng. Bu issiqlik o'tkazuvchanligi bilan bir xil emas.
Nima uchun ostenitik po'lat qizdirilganda ferritli po'latdan farqli ravishda uzayadi?
Farqlar faza tuzilishi, kimyoviy tarkibi va haroratidan kelib chiqadi. Shuning uchun, turli materiallarni birlashtirishda butun ish diapazoni bo'ylab kengayish koeffitsientlarini tekshirish kerak.
Po'lat markasini aniqlash uchun magnit bilan o'lchash yetarlimi?
Yo'q. Magnit tortishish tuzilishga bog'liq xususiyat bo'lib, ma'lum bir tur yoki kimyoviy moslikni tasdiqlamaydi.
Ma'lum zichlikdagi metall listning massasini qanday hisoblash mumkin?
Bir xil birliklarni saqlab turganda, varaq hajmini material uchun xos zichlikka ko'paytirish kerak: m = ρ V.
Po'latning emissiyasi doimiymi?
Yo'q. Bu harorat, to'lqin uzunligi va sirt holatiga, masalan, abrazivlash, oksidlanish yoki qoplamaning mavjudligiga bog'liq.
Solidus va likvidus nimani anglatadi?
Solidus - bu qotishma to'liq qattiq bo'lgan harorat yoki faza chegarasi; liquidusdan yuqorida qotishma to'liq suyuq bo'ladi. Bu chegaralar orasida suyuq va qattiq fazalar birga mavjud bo'lishi mumkin.
Fizik nuqtai nazardan materialni tanlash uchun qanday ma'lumotlar kerak?
Quyidagilar talab qilinadi: nav, yetkazib berish holati, harorat diapazoni, kerakli fizik parametrlar, geometriya, ish muhiti va tegishli standartlar va sinov usullari.
Loyiha uchun material tanlash: Alfa-Tech kompaniyasiga bergan so'rovingizda mahsulotning navi, turi, o'lchamlari, harorat sharoitlari va talab qilinadigan fizik parametrlarni ko'rsatishingiz kerak. Bu sizga materialni qidirish doirasini va zarur texnik hujjatlarni aniqlash imkonini beradi.