鋼材的熱膨脹系數(shù)是多少(超高強(qiáng)度鋼分類的綜述(包含中外型號(hào)))
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2、超高強(qiáng)度鋼分類的綜述(包含中外型號(hào))
鋼材的熱膨脹系數(shù)是多少 ♂
1.碳鋼的線膨脹系數(shù)為:在20300C時(shí),線膨脹系數(shù)為:12.113.510^-8(C^-1),2、對(duì)于鋼制零件的熱膨脹量計(jì)算是一個(gè)相對(duì)較復(fù)雜的過(guò)程,而且,其計(jì)算結(jié)果受制于多種因素的制約,包括材料的軋制方向,鋼材是有軋制方向的,所以,其線膨脹量是存在各項(xiàng)異性的,3、基于上述因素,一般在工程上基本不會(huì)在理論上去計(jì)算零件因溫度的變化而產(chǎn)生的膨脹量,因?yàn)橛?jì)算是很難與實(shí)際相符合的,基本上沒(méi)有多大的指導(dǎo)性意義,4、由碳鋼的線膨脹系數(shù)可知:在20300C時(shí),材料的膨脹量是非常微小的,5、對(duì)于薄壁管狀零件,其熱變形,其內(nèi)孔不見(jiàn)得是縮小,有可能是脹大的趨勢(shì),6、在機(jī)械設(shè)計(jì)中,大可不必去操心做這樣的繁復(fù)計(jì)算(也計(jì)算不準(zhǔn)),可以直接在設(shè)計(jì)時(shí)用常規(guī)的公差配合來(lái)調(diào)配即可,擴(kuò)展資料:。
一、熱膨脹系數(shù)的影響因素,1,化學(xué)礦物組成,熱膨脹系數(shù)與材料的化學(xué)組成、結(jié)晶狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、鍵的強(qiáng)度有關(guān),組成相同,結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì),膨脹系數(shù)不相同,通常情況下,結(jié)構(gòu)緊密的晶體,膨脹系數(shù)較大;而類似于無(wú)定形的玻璃,往往有較小的膨脹系數(shù),鍵強(qiáng)度高的材料一般會(huì)有低的膨脹系數(shù)。
2.相變,材料發(fā)生相變時(shí),其熱膨脹系數(shù)也要變化,純金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí),點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)重排伴隨著金屬比容突變,導(dǎo)致線膨脹系數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化,3.合金元素對(duì)合金熱膨脹有影響,簡(jiǎn)單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數(shù)介于內(nèi)組元膨脹系數(shù)之間,而多相合金膨脹系數(shù)取決于組成相之間的性質(zhì)和數(shù)量,可以近似按照各相所占的體積百分比,利用混合定則粗略計(jì)算得到。
4.織構(gòu)的影響,單晶或多晶存在織構(gòu),導(dǎo)致晶體在各晶向上原子排列密度有差異,導(dǎo)致熱膨脹各向異性,平行晶體主軸方向熱膨脹系數(shù)大,,垂直方向熱膨脹系數(shù)小,5.內(nèi)部裂紋及缺陷也會(huì)對(duì)熱膨脹產(chǎn)生影響,二、熱膨脹系數(shù)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):,1.GB/T,34183-2017。
建筑設(shè)備及工業(yè)裝置用絕熱制品,熱膨脹系數(shù)的測(cè)定,2.GB/T,3074.4-2016,石墨電極熱膨脹系數(shù)(CTE)測(cè)定方法,3.GB/T,16920-2015,玻璃,平均線熱膨脹系數(shù)的測(cè)定。
4.GB/T,28194-2011,玻璃,雙線法線熱膨脹系數(shù)的測(cè)定,5.GB/T,25144-2010,搪玻璃釉平均線熱膨脹系數(shù)的測(cè)定方法,6.GB/T,16535-2008,精細(xì)陶瓷線熱膨脹系數(shù)試驗(yàn)方法。
頂桿法,三、熱膨脹系數(shù)檢測(cè)意義,在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)兩種不同的材料彼此焊接或熔接時(shí),選擇材料的熱膨脹系數(shù)顯得尤為重要,如玻璃儀器、陶瓷制品的焊接加工,都要求兩種材料具備相近的熱膨脹系數(shù),在電真空工業(yè)和儀器制造工業(yè)中廣泛地將非金屬材料與各種金屬焊接,也要求兩者有相適應(yīng)的熱膨脹系數(shù):如果選擇材料的膨脹系數(shù)相差比較大,焊接時(shí)由于膨脹的速度不同,在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力,降低了材料的機(jī)械強(qiáng)度和氣密性,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油,如果層狀物由兩種材料迭置連接而成,則溫度變化時(shí),由于兩種材料膨脹值不同,若仍連接在一起,體系中要采用中間膨脹值,從而使一種材料中產(chǎn)生壓應(yīng)力而另一種材料中產(chǎn)生大小相等的張應(yīng)力,恰當(dāng)?shù)睦眠@個(gè)特性,可以增加制品的強(qiáng)度,因此,測(cè)定材料的熱膨脹系數(shù)具有重要意義。
四、熱膨脹系數(shù)測(cè)試試樣注意事項(xiàng):,1.最佳測(cè)試溫度范圍:,玻璃化溫度-30℃~玻璃化溫度+50℃,2,試樣無(wú)缺陷,無(wú)氣泡,表面光潔,可以用400目以上的砂紙打磨,3.高分子試樣膨脹模式測(cè)試,試樣需要在玻璃化溫度+30℃熱處理1h,然后緩慢降溫至室溫。
4,拉伸模式固體薄膜狀樣品,需要確定薄膜取向方向進(jìn)行測(cè)試,參考資料:百度百科熱膨脹系數(shù),參考資料:百度百科鋼。
超高強(qiáng)度鋼分類的綜述(包含中外型號(hào)) ♂
高強(qiáng)度鋼的定義是相對(duì)于時(shí)代要求的技術(shù)進(jìn)步程度而在變化的,一般講,屈服強(qiáng)度在1370MPa(140kgf/mm2)以上,抗拉強(qiáng)度在1620MPa(165kgf/mm2)以上的合金鋼稱超高強(qiáng)度鋼,按其合金化程度和顯微組織分為低合金中碳馬氏體強(qiáng)化超高強(qiáng)度鋼、中合金中碳二次沉淀硬化型超高強(qiáng)度鋼、高合金中碳NiCo型超高強(qiáng)度鋼、超低碳馬氏體時(shí)效硬化型超高強(qiáng)度鋼、半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼等,低合金中碳馬氏體強(qiáng)化型超高強(qiáng)度鋼是在低合金調(diào)質(zhì)鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,合金元素總量一般不超過(guò)6%,主要牌號(hào)包括傳統(tǒng)的鎳鉻鉬調(diào)質(zhì)鋼4340(40CrNiMo),碳含量0.45%的鎳鉻鉬釩鋼D6AC(45CrNiMoV),碳含量0.30%的鉻錳硅鎳鋼(30CrMnSiNi2A),在4340鋼基礎(chǔ)上通過(guò)加入硅(1.6%)和釩(0.1%)而研制成的300M鋼(43CrNiSiMoV)以及不含鎳的硅錳鉬釩或硅錳鉻鉬釩等,通過(guò)真空熔煉降低鋼中雜質(zhì)元素含量,改善鋼的橫向塑性和韌性,由于鋼中合金元素含量較低,成本低,工藝簡(jiǎn)單,廣泛用于飛機(jī)大梁、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)軸、高強(qiáng)度螺栓、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和化工高壓容器等,中合金中碳二次沉淀硬化型超高強(qiáng)度鋼是從5%Cr型模具鋼移而來(lái)的,由于它在高溫回火狀態(tài)下有很高的強(qiáng)度和較滿意的塑性和韌性,抗熱性好,組織穩(wěn)定,用于飛機(jī)起落架、火箭殼體等,典型鋼種為H11和H13等,其主要成分為:C0.32%0.45%;Cr4.75%5.5%;Mo1.1%1.75%;Si0.8%1.2%。
高合金中碳NiCo(9Ni4Co)型超高強(qiáng)度鋼,是在具有高韌性、低脆性轉(zhuǎn)變溫度的9%Ni型低溫鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,在9%Ni鋼中添加鉆是為了提高鋼的Ms(馬氏體轉(zhuǎn)變)溫度,減少鋼中的殘余奧氏體,同時(shí),鉆在鎳鋼中起固溶強(qiáng)化作用,還通過(guò)加鉆來(lái)獲得鋼的自回火特性,從而使這類鋼具有優(yōu)良的焊接性能,碳在這類鋼中起強(qiáng)化作用,鋼中還含有少量鉻和鉬,以便在回火時(shí)產(chǎn)生彌散強(qiáng)化效應(yīng),主要牌號(hào)有HP9-4-25,HP9-4-30,HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16%C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V)等,這類鋼綜合力學(xué)性能高,抗應(yīng)力腐蝕性好,具有良好的工藝性能和焊接性能,廣泛用于航空、航天和潛艇亮體等產(chǎn)品上。
超低碳馬氏體時(shí)效硬化型超高強(qiáng)度鋼,通常稱馬氏體時(shí)效鋼,鋼的基體為超低碳的鐵鎳或鐵鎳鈷?cǎi)R氏體,其特點(diǎn)是,馬氏體形成時(shí)不需要快冷,可變溫及等溫形成;具有體心立方結(jié)構(gòu);硬度約為HRC20,塑性很好;再加熱時(shí)不出現(xiàn)像在低碳馬氏體中發(fā)生的回火現(xiàn)象,并有很大的逆轉(zhuǎn)變溫度遲滯,因而可以在較高溫度進(jìn)行馬氏體基體內(nèi)的時(shí)效硬化,在這樣的高鎳馬氏體中含有能引起時(shí)效強(qiáng)化的合金元素,借助于時(shí)效強(qiáng)化,從過(guò)飽和的馬氏體中析出彌散分布的金屬間化合物,使鋼獲得高強(qiáng)度和高韌性,按鎳含量,馬氏體時(shí)效鋼分為25%Ni、20%Ni、18%Ni和12%Ni等類型.18%Ni型應(yīng)用較廣,為含有鉬、鈦等強(qiáng)化原素的超低碳鐵-鎳(18%)-鉆(8.5%)合金,包括3個(gè)牌號(hào):18%Ni(200)、18%Ni(250)、和18%Ni(300)(200、250、300為抗拉強(qiáng)度等級(jí),單位為Ksi),這種鋼是通過(guò)金屬間化合物的析出使鋼強(qiáng)化,借無(wú)碳的馬氏體基體取得高塑性,最后達(dá)到很高的強(qiáng)度塑性配合,這類鋼具有良好的成形性能、焊接性能和尺寸穩(wěn)定性,熱處理工藝也較簡(jiǎn)單,用于航空、航天器構(gòu)件和冷擠、冷沖壓模具等,半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼是一類高合金的超高強(qiáng)度鋼,如常見(jiàn)的17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)等,這類鋼經(jīng)固溶化處理,冷卻到室溫為奧氏體組織,再經(jīng)過(guò)冷加工、冷處理或者加熱到750℃進(jìn)行調(diào)整處理后,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。
最后在400-550℃時(shí)效,便得到在回火馬氏體基體上彌散分布著第二相強(qiáng)化組織的超高強(qiáng)度鋼,這類鋼在315℃以上長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),會(huì)因?yàn)榻饘匍g化合物沉淀而使材料變脆,所以使用溫度要限制在315℃以下,這類鋼主要用于制造航空器件構(gòu)件、高壓容器和高應(yīng)力腐蝕化工設(shè)備零件等。
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