На сколько сжимается металл при охлаждении

Нагрев деталей больших габаритов представляет известную трудность и требует специального оборудования. Поэтому, когда охватывающая деталь неудобна для разогрева, а охватываемая деталь имеет сравнительно небольшие размеры, лучше пользоваться обратным методом, т.е. получать нужную разность температур сопрягаемых деталей за счет охлаждения охватываемой детали.

Сущность процесса заключается в том, что при охлаждении до весьма низкой температуры наступает временное уменьшение диаметра охватываемой детали и благодаря этому она свободно входит в отверстие другой детали, в которую должна быть установлена.

По сравнению с другими способами прессовые посадки, осуществляемые с применением низких температур, имеют ряд существенных преимуществ:

1. Обеспечивается большая прочность соединения в силу того, что при этом способе не происходит снятие отдельных гребешков и образования задиров на прессуемых поверхностях, а следовательно, менее вероятно возможное ослабление соединения в эксплуатации.

2. Не наблюдается неравномерной усадки металла, как это бывает при запрессовке деталей на прессе, а следовательно, нет опасности появления вредных остаточных напряжений.

3. На сопрягаемых поверхностях отсутствует слой окалины, что также способствует прочности соединения.

4. Применение охлаждения наиболее благоприятно сказывается при осуществлении посадок малых охватываемых деталей и крупных охватывающих, как, например, посадка седел клапанов в паровые пробки, посадка пальцев в регулирующее кольцо, запрессовка букс. В этих случаях требуется гораздо меньше затрат энергии на охлаждение малых охватываемых деталей, чем на нагрев больших охватывающих.

5. Глубокое охлаждение не вызывает изменений в структуре закаленном детали, поэтому метод охлаждения наиболее удачен для сопряжения термически обработанных деталей.

Обработку деталей холодом можно осуществить в специальных рефрижераторных установках, либо в примитивных холодильных устройствах в виде деревянных ящиков, с хорошей их изоляцией изнутри.

В качестве охлаждающей среды для указанных целей используются: жидкий воздух, сухой лед (твердая углекислота) и жидкий азот. Жидкий азот и воздух дают наиболее низкую температуру:- 180-195°С, чего вполне достаточно для посадки деталей с натягом от 0,05 до 0,08 мм.

Для осуществления прессовых посадок часто применяется комбинированный метод, т. е. охлаждение охватываемой детали с одновременным подогревом охватывающей. В данном случае гарантируется заведомо больший зазор и запрессовка деталей с большим натягом происходит гораздо надежнее.

• Величину усадки при охлаждении или величину расширения при нагревании подсчитывают по формуле:
• d=a(t2-t1)D,

где d – величина усадки, мм; а – коэффициент линейного расширения; t1 и t2 исходная и конечные температуры, град., D – посадочный диаметр.

Качество сборки прессовых соединений контролируется внешним осмотром для выявления возможных трещин и других пороков, которые не допускаются по техническим условиям, а также проверяется сохранение внешних размеров и габаритов собранного соединения.

Для проверки плотности взаимного прилегания поверхностей применяется простукивание мест соединений стальным молотком. Для тяжело нагруженных деталей и узлов, подвергающихся в эксплуатации воздействию высоких температур, допускается выборочный контроль путем распрессовки соединения с замером прилагаемых усилий.

Сборка прессовых соединений с помощью температурных воздействий требует особого внимания и безоговорочного выполнения всех правил техники безопасности. Грязь, захламленность рабочего места являются причиной производственного брака и травматизма.

При нагревании или охлаждении необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности:

• не прикасаться к нагретым или охлажденным деталям голыми руками, особенно после погружения их в жидкий газ. Для этого надо применять клещи, специальные захваты и рукавицы
• не допускать попадания жидкости на одежду и части тела, так как это может вызвать сильные ожоги.

Неосторожное обращение с нагревательными приборами или холодильными установками, особенно с теми, в которых содержится жидкий азот или воздух, часто приводит к возникновению загораний и другим недопустимым явлениям.

Помещения, где производится нагрев деталей и охлаждение, должны быть изолированы от общих сборочных цехов и иметь приточно-вытяжную вентиляцию.

Все лица, принимающие участие в нагревании и охлаждении деталей, должны быть специально проинструктированы.

Процессы, происходящие в металлах и сплавах при нагревании. Динамика изменения механических и теплофизических свойств

От активности металлов зависит их химические свойства. Простые вещества — металлы в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями. По положению металла в электрохимическом ряду можно судить о том, насколько активно он способен вступать в химические реакции (т. е. насколько сильно у металла проявляются восстановительные свойства).

Напоследок поделимся таблицей, которая поможет запомнить, с чем реагируют металлы, и подготовиться к контрольной работе по химии.

Температурный коэффициент линейного расширения металлов, твердых веществ, жидкостей (Таблица)

В таблице приведены средние значения температурного коэффициента линейного расширения ɑ металлов и сплавов в интервале от 0 до 100 °С (если не указана иная температура).

Металл, сплав	Коэффициента линейного расширения ɑ, 10-6°С-1
Алюминий	2,4
Бронза	13-21
Вольфрам (в интервале температур от 0 до 200 °С)	4,5
Дуралюмин (при t = 20 °С)	23
Золото	14
Железо	12
Инвар*	1,5
Иридий	6,5
Константан	42339
Латунь	17-19
Манганин	18
Медь	17
Нейзильбер	18
Никель	14
Нихром (от 20 до 100 °С)	14
Олово	26
Платина	9,1
Платинит** (при t = 20 °С)	41920
Платина-иридий*** (от 20 до 100 °С)	8,8
Свинец	29
Серебро	20
Сталь углеродистая	43009
Цинк	32
Чугун (от 20 до 100 °С).	41952
* Этот сплав имеет весьма малый температурный коэффициент линейного расширения. Используется для изготовления деталей точных измерительных приборов.** Проводниковый материал, коэффициент линейного расширения которого такой же, как и у стекла; применяется при изготовлении электрических ламп.*** Из этого сплава изготовлены прототипы килограмма и метра.

Температурный коэффициент линейного расширения твердых веществ

В таблице приведены средние значения температурного коэффициента линейного расширения ɑ твердых веществ в интервале от 0 до 100 °С (если не указана иная температура).

Вещество	Коэффициента линейного расширения ɑ, 10-6°С-1
Алмаз	1,2
Бетон (при t = 20 °С)	41913
Гранит (при t = 20 °С)	8
Графит	7,9
Древесина (при t = = 20 °С):
— вдоль волокон	5,5-5,5
— поперек волокон	34-60
Кварц плавленый (при * = 40 °С)	0,4
Кирпич (при t = 20 °С)	41885
Лед (в интервале температур от —20 до 0 °С)	51
Парафин (от 16 до 48 °С)	70*
Дуб (от 2 до 34 °С):
— вдоль волокон	4,9
— поперек волокон	54,4
Сосна (от 2 до 34 °С):
— вдоль волокон	5,4
— поперек волокон	34
Стекло лабораторное	41885
Стекло оконное (от 20 до 200 °С)	10
Фарфор	2,5-4,0
Шифер (при t = 20 °С)	10
* коэффициент объемного расширения парафина.

Температурный коэффициент обьемного расширения жидкостей

В таблице приведены средние значения температурного коэффициента обьемного расширения β жидкостей при температуре 20 °С (если не указана иная).

  Как сделать пружину: пошаговая инструкция и рекомендации

Жидкость	Коэффициента обьемного расширения β, 10-6°С-1
Бензин	1240
Вода	200
Вода (в интервале от 10 до 20 °С)	150
Вода (от 20 до 40 °С)	302
Воздух жидкий (от -259 до -253 °С)	12600
Глицерин	505
Керосин	960
Кислород (от -205 до -184 °С)	3850
Нефть	900
Раствор соли (6%)	300
Ртуть	181
Серная кислота	570
Скипидар	940
Спирт	1080
Эфир	1600
Хлор (в интервале температур от -101 до -34,1 °С)	1410
Примечание. Связь между коэффициентами объемного (β) и линейного (а) расширений определяется следующим соотношением: β = 3а

Инженеру про алюминий

Наиболее привлекательным для инженеров физическим свойством алюминия является его плотность 2,7 г/см3, что составляет всего лишь треть от плотности сталей.

Коррозионная стойкость алюминия

• Вторым по важности свойством является его хорошая коррозионная стойкость, хотя алюминий с точки зрения химии и не слишком благородный металл.
• Все это потому, что «свежий» алюминий (и алюминиевые сплавы) реагирует с кислородом и водяным паром в воздухе с образованием тонкой, плотной оксидной пленки, которая защищает нижележащий металл от дальнейшего взаимодействия с окружающей средой.
• Поэтому технический алюминий и большинство его сплавов без легирования медью показывают очень хорошее сопротивление коррозии в жидкостях с рН в кислотном интервале от 5 до 8, которому соответствуют и большинство атмосферных условий окружающей среды.

Температурное расширение алюминия

1. Линейное температурное расширение алюминия и его сплавов составляет 24·10-6 на 1 градус Цельсия – в два раза больше чем у сталей.
2. Это необходимо учитывать во многих конструкциях, в которых необходимо обеспечивать свободное температурное расширение элементов.
3. При ограничении температурного расширение (или сжатия) в алюминиевом элементе из-за более низкого модуля упругости возникают напряжения, величина которых составляет 2/3 от напряжений, которые возникли бы в аналогичном стальном элементе.

Модуль упругости алюминия

Модуль упругости алюминия – 70000 МПа, только треть от модуля упругости сталей. Это влечет за собой существенные последствия для геометрии конструкции, так как прогибы балок, несущая способность колонн, т.е. их боковое выпучивание или местное выпучивание прямо зависят от модуля упругости.

Жесткость алюминиевых профилей

• Во многих строительных конструкциях критическим параметром профилей является их жесткость.
• Если стальной профиль заменять на алюминиевый с сохранением его жесткости, то утолщать в три раза все стенки не совсем экономично, так как алюминий легче стали как раз в те же три раза.
• Однако облегчение конструкций за счет применения алюминия – это естественное стремление, как по физическим, так и по экономическим причинам.

При проектировании балок есть практичное и проверенное правило: увеличивайте все размеры кроме ширины в 1,4 раза и получите поперечное сечение с моментом инерции почти в три раза больше.

Тогда для профиля с той же жесткостью (Е · I) сэкономите около 50 % веса.

При этом в некоторой степени компенсируется потеря жесткости в отношении бокового выпучивания. С учетом того, что часто стандартные стальные профили являются весьма не оптимальными, можно сэкономить и больше чем 50 % веса. Это хорошо видно из рисунка 1.

Если нет ограничений по высоте, и боковое выпучивание не является конструкционным параметром, то можно сэкономить до 60 % веса.

Если жесткость элемента не важна, а прочность стали близка к прочности алюминиевого сплава, то экономия может быть и до 70 %, но это уже окончательный предел возможной экономии веса.

  Краткий исторический обзор развития токарного станка

Рисунок 1

Эти рассуждения приводят ко второму важному моменту. Если момент инерции профиля увеличивается в три раза при увеличении высоты профиля только в 1,4 раза, то момент сопротивления сечения увеличится соответственно в 3:1,4=2,1 раза.

Поэтому напряжения в алюминиевой балке по сравнению со стальной будут в два с лишним раза меньше.

Теперь понятно, почему конструктору не надо сразу «хвататься» за высокопрочные алюминиевые сплавы, и почему менее легированные алюминиевые сплавы 6060 и 6063 (АД31) настолько популярны.

Нагрев алюминия

Как и у других металлов прочность алюминия с повышением температуры снижается. До некоторых температур это явление обратимо, то есть после охлаждения материал возвращается к тем же свойствам, что и до нагрева.

До температуры около 80 °С падением прочности можно пренебречь для всех сплавов и состояний. Выше 80 °С некоторые конструкторские ситуации могут потребовать учета эффекта ползучести.

Термически упрочненные сплавы начинают терять прочность при температурах выше 110 °С, причем степень этого явления зависит от длительности нагрева.

Сплавы, не упрочняемые термической обработкой, в нагартованных состояниях начинают терять прочность при температурах выше 150 °С и также в зависимости от длительности нагрева. После нагрева термически не упрочняемых сплавов в отожженном состоянии «О» необратимой потери прочности не происходит.

Считается, что короткий нагрев термически упрочненных алюминиевых профилей до температуры 180-200 °C в течение 10-15 минут, который происходит при «оплавлении» порошковых красок, не приводит к серьезной потере прочности.

Сварка алюминиевых сплавов

Намного серьезней является потеря прочности алюминиевых сплавов при сварке. Здесь температура поднимается настолько высоко из-за локального плавления, что падение прочности вблизи сварного шва надо обязательно принимать во внимание. Термически не упрочняемые сплавы теряют всю свою прочность, полученную при нагартовке, и возвращаются к отожженному состоянию «О».

Термически упрочняемые алюминиевые сплавы в состоянии Т6 теряют приблизительно 40 % их прочности (рисунок 2) за исключением сплава 7020, который теряет только 20 %. Все эти сплавы не доходят до состояния полного отжига, поскольку неизбежен определенный эффект закалки при охлаждении шва.

Требования к прочностным характеристикам материала в зоне сварного шва устанавливают и контролируют по результатам испытаний образцов.

Рисунок 2

Что происходит с алюминием при нагревании?

С концентрированными серной и соляной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли, окислов и воды.

Интересные материалы:

Сколько часов в сутки должен спать годовалый ребенок? Сколько человек должно быть в комиссии по электробезопасности? Сколько человек должно быть в подчинении у начальника? Сколько человек должно быть в управлении? Сколько дб должно быть в наушниках? Сколько денег должно быть в финансовой подушке? Сколько детей должно быть в группе на одного воспитателя? Сколько детей должно быть в комбинированной группе? Сколько дней должен быть дренаж после операций? Сколько дней должен составлять отпуск?

При нагреве металл расширяется или сужается

В таблице представлены значения коэффициента температурного расширения металлов (коэффициент линейного расширения металлов) в зависимости от температуры.

Значения коэффициента температурного расширения металлов даны для следующих металлов: алюминий Al, бериллий Be, висмут Bi, вольфрам W, галлий Ga, железо Fe, золото Au, иридий Ir, кадмий Cd, кобальт Co, магний Mg, марганец Mn, медь Cu, молибден Mo, никель Ni, олово Sn, платина Pt, родий Rh, свинец Pb, серебро Ag, сурьма Sb, титан Ti, хром Cr, цинк Zn.

Коэффициент линейного теплового расширения металлов в таблице приведен со множителем 106. Например, значение коэффициента температурного расширения металлов в таблице для алюминия при 0°С указано 22,8, а с учетом множителя 106, это значение составляет 22,8·10-6 1/град.

Следует отметить, что к металлам с низким коэффициентом расширения относятся такие металлы, как вольфрам, молибден, сурьма, титан и хром. Наименьшее линейное удлинение при нагревании испытывает вольфрам — коэффициент линейного расширения этого металла составляет величину от 4,3·10-6 при 0°С до 5,8·10-6 1/град при температуре 2100°С.

Металлом, который максимально хорошо расширяется при нагреве, является цинк — его коэффициент температурного расширения имеет значение от 22·10-6 до 34·10-6 1/град. Также хорошо расширяются при нагревании такие металлы, как алюминий, кадмий и магний.

Примечание: температурные коэффициенты линейного расширения сталей (более 300 марок) представлены в этой статье.

Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975.- 368 с.

Тепловое расширение металла

Известно, что все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения.

1. Таким образом, длина l0 какой-то детали после нагрева на температуруt° составит:
2. где а — коэффициент линейного расширения.
3. При наблюдении за изменением объема детали используют коэффициент объемного расширения, который определяется как утроенный коэффициент линейного расширения.

Материалы, имеющие большой коэффициент расширения, применяются в приборостроении для деталей автоматически действующих механизмов. При определенной температуре такие детали, удлиняясь, могут включать либо размыкать электрическую цепь.

Минимальный коэффициент линейного расширения имеет сплав Fe — Ni, называемый инваром. Его коэффициент расширения в 8 раз меньше железа.

Теплопроводность металлов

Различные детали теплотехнической аппаратуры — радиаторы автомобилей и самолетов, внутренние стенки рабочих камер холодильных установок, стенки котлов и т.д. — должны обладать способностью хорошо проводить тепло.

Детали и инструменты, подвергающиеся в процессе работы местным разогревай, также должны быстро отдавать это тепло, чтобы не (наступало оплавление.

Способность проводить тепло называется теплопроводностью

Лучшей теплопроводностью обладают чистые металлы, такие, как:

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

p=(R*S)/l.

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

• Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
• Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
• Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Удельное сопротивление металлов

Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.

Проводимость и электросопротивление

Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:

R=(p*l)/S.

Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:

g=1/R.

Проводимость жидкостей

Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.

Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.

При нагревании сталь расширяется или сужается

• Известно, что все металлы при нагревании
• расширяются,
• сжимаются.
• коэффициентом линейного расширения.

а при охлаждении Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется Таким образом, длина l какой-то детали после нагрева на температуруt°

1. составит:
2. где а
3. — коэффициент линейного расширения.
4. При наблюдении за изменением объема детали используют коэффициент объемного расширения,
5. который определяется как утроенный коэффициент линейного расширения.

Материалы, имеющие большой коэффициент расширения, применяются в приборостроении для деталей автоматически действующих механизмов. При определенной температуре такие детали, удлиняясь, могут включать либо размыкать электрическую цепь.

Минимальный коэффициент линейного расширения имеет сплав Fe — Ni, называемый инваром.

Его коэффициент расширения в 8 раз меньше железа.

Теплопроводность металлов

Различные детали теплотехнической аппаратуры — радиаторы автомобилей и самолетов, внутренние стенки рабочих камер холодильных установок, стенки котлов и т.д. — должны обладать способностью хорошо проводить тепло.

Детали и инструменты, подвергающиеся в процессе работы местным разогревай, также должны быстро отдавать это тепло, чтобы не (наступало оплавление.

Способность проводить тепло называется теплопроводностью

Лучшей теплопроводностью обладают чистые металлы, такие, как:

Источник

При какой температуре сужается металл

Страница 3

При охлаждении металл сжимается, его объем уменьшается, но удерживается расположенным вокруг металлом, длина и ширина которого не изменялась.

Необходимо, чтобы дополнительное утолщение, полученное при растяжении металла, было восстановлено после охлаждения.

Но так как металл имеет температуру, не соответствующую максимальной пластичности, то, сжимаясь, он поглощает небольшую часть удлинения окружающего металла.

• Усиление осаживания металла осуществляется различными способами:
• уменьшением скорости распространения теплоты путем создания кольца вокруг нагретой части металла из мокрой ветоши;
• противодействием деформации путем нажатия на металл ручкой молотка или другим предметом около нагретой точки;
• выстукиванием границ точки металла, нагретого докрасна, а затем и самой нагретой точки киянкой или рихтовочным молотком.
• Наибольшее применение имеет последний способ.

  Технология индукционной электротермической обработки

Рассмотрим порядок выполнения технологических операций рихтовки различными способами.

При рихтовке нагреванием и выстукиванием горелку быстро подводят к центру пузыря, прогревают его и горелку отводят, когда разогретое докрасна пятно достигнет диаметра, равного максимум 12 мм.

При нагреве необходимо следить, чтобы металл не начал плавиться. Если нагретое пятно будет большего диаметра, это вызовет гораздо большую усадку, чем надо.

Если работа выполняется в одиночку, то горелку откладывают, под лист (почти под дефект) помещают наковаленку.

Быстро выстукивают не покрасневший металл вокруг нагретой точки, а затем и нагретую точку, пока металл еще остается темно-красным.

Обработку предпочтительнее вести деревянной киянкой. При рихтовке молотком-гладилкой сила удара должна быть небольшой, чтобы не создать растяжения металла вместо усаживания.

Если пузырь небольшой, то достаточно провести обработку одной точки.

Работу можно считать завершенной только тогда, когда металл остынет до температуры окружающей среды. Для ускорения охлаждения применяют мокрую ветошь или пропитанную водой губку. Если необходимы дополнительные точечные нагревы, то их делают не более двух-трех между каждым охлаждением. Их располагают вокруг центральной точки.

После охлаждения нагретого листа проводят легкую рихтовку прогретого сектора, чтобы выровнять поверхность металла, которая имела до этого деформацию.

Расположение точек усадки зависит от формы пузыря. Если пузырь круглый, то точки располагаются по радиусу. Если пузырь длинный и узкий, то точки нагрева располагают узкими рядами.

Коэффициенты температурного расширения металлов

В таблице представлены значения коэффициента температурного расширения металлов (коэффициент линейного расширения металлов) в зависимости от температуры.

Значения коэффициента температурного расширения металлов даны для следующих металлов: алюминий Al, бериллий Be, висмут Bi, вольфрам W, галлий Ga, железо Fe, золото Au, иридий Ir, кадмий Cd, кобальт Co, магний Mg, марганец Mn, медь Cu, молибден Mo, никель Ni, олово Sn, платина Pt, родий Rh, свинец Pb, серебро Ag, сурьма Sb, титан Ti, хром Cr, цинк Zn.

Коэффициент линейного теплового расширения металлов в таблице приведен со множителем 10 6 . Например, значение коэффициента температурного расширения металлов в таблице для алюминия при 0°С указано 22,8, а с учетом множителя 10 6 , это значение составляет 22,8·10 -6 1/град.

Следует отметить, что к металлам с низким коэффициентом расширения относятся такие металлы, как вольфрам, молибден, сурьма, титан и хром. Наименьшее линейное удлинение при нагревании испытывает вольфрам — коэффициент линейного расширения этого металла составляет величину от 4,3·10 -6 при 0°С до 5,8·10 -6 1/град при температуре 2100°С.

Металлом, который максимально хорошо расширяется при нагреве, является цинк — его коэффициент температурного расширения имеет значение от 22·10 -6 до 34·10 -6 1/град. Также хорошо расширяются при нагревании такие металлы, как алюминий, кадмий и магний.

Примечание: температурные коэффициенты линейного расширения сталей (более 300 марок) представлены в этой статье.

Источник

  Металлические защитные покрытия (анодные, катодные).

Учебные материалы

Около 10…15 % всей энергии, затраченной на пластическую деформацию, поглощается металлом и накапливается в нем. Остальная часть энергии идет на нагрев металла.

Деформированный металл находится в неравновесном, неустойчивом состоянии, и в нем могут протекать процессы, направленные на достижение устойчивого состояния. Этот переход связан с уменьшением искажений в кристаллической решетке и снятием напряжений, что в свою очередь определяется возможностью перемещения атомов.

С повышением температуры подвижность атомов увеличивается и начинают развиваться процессы, приводящие металл к равновесному состоянию. По мере нагрева деформированный металл проходит стадии возврата и рекристаллизации, в результате чего изменяются его структура и свойства (рисунок 20).

В области возврата (при нагреве до 0,3 Тпл) происходит повышение структурного совершенства металла в результате уменьшения плотности дефектов строения. При этом не наблюдается заметных изменений структуры, видимой в оптический микроскоп. Механические свойства металла изменяются незначительно, порядка на 5…7 %.

При низких температурах (ниже 0,2 Тпл) протекает первая стадия возврата — отдых, когда происходит уменьшение точечных дефектов (вакансий) и перераспределение дислокаций без образования субграниц. При нагреве вакансии поглощаются дислокациями, которые двигаются к границам зерен. Часть дислокаций противоположного знака уничтожается.

Рисунок 20 — Изменение структуры и свойств деформированного металла при нагреве

Вторая стадия возврата — полигонизация, под которой понимают дробление (фрагментацию) кристаллов на субзерна (полигоны). При нагреве беспорядочно распределенные дислокации одного знака выстраиваются в дислокационные стенки, что приводит к образованию в монокристалле или в зерне поликристалла субзерен (полигонов), свободных от дислокаций и отделенных дислокационными границами (рисунок 21).

Этот процесс протекает обычно при небольших деформациях при температуре (0,25…0.3)Тпл, и им создаются условия для образования в структуре металла зародышей новых зерен.

Рисунок 21 — Схема процесса полигонизации

Стадия первичной рекристаллизации в деформированном металле происходит при его нагреве выше 0,3Тпл. При высоких температурах подвижность атомов возрастает и образуются новые равноосные зерна.

Образование новых, равноосных зерен вместо ориентированной волокнистой структуры деформированного металла называется первичной рекристаллизацией.

В деформированном металле на участках с повышенной плотностью дислокаций образуются и растут зародыши. Образуется совершенно новое зерно, по размерам отличающееся от исходного до деформации. Наклеп практически полностью снимается, и свойства приближаются к их исходным значениям.

Температура, при которой начинается процесс рекристаллизации называется температурным порогом рекристаллизации.

Температурный порог рекристаллизации (Тр) связан с температурой плавления металла зависимостью А.А.Бочвара:

1. Тр = а∙Тпл ,
2. где Тпл — абсолютная температура плавления, К;
3. а — коэффициент, зависящий от чистоты металла.
4. Для металлов высокой чистоты а = 0,1…0,2; для технически чистых металлов а=0,4; для сплавов твердых растворов а = 0,5…0,6.
5. Для некоторых металлов значение температурного порога рекристаллизации приведено в таблице 2.
6. Рекристаллизационный отжиг малоуглеродистых сталей проводят при 600…700 0С, латуней и бронз при 560…700 0С, алюминиевых сплавов при 350…450 0С, титановых сплавов при 550…750 0С.

Собирательная рекристаллизация проходит после завершения первичной рекристаллизации в процессе дальнейшего нагрева. Она заключается в росте образовавшихся новых зерен. Движущей силой собирательной рекристаллизации является поверхностная энергия зерен. При укрупнении зерен общая протяженность их границ становится меньше, что соответствует переходу металла в более равновесное состояние.

Таблица 2 — Температура начала рекристаллизации технически чистых металлов

Металл	Температура плавления, 0С	Температура рекристаллизации, 0С
Вольфрам	3400	1200
Молибден	2625	900
Железо	1539	450
Медь	1083	200
Алюминий	660	100

Особенность собирательной рекристаллизации состоит в том, что рост происходит не в результате слияния нескольких мелких зерен в одно более крупное зерно, а одни зерна растут за счет других зерен, ”поедая” их вследствие перехода атомов через границы раздела. Зерна с вогнутыми границами растут за счет зерен с выпуклыми границами (рисунок 22).

Атом на вогнутой поверхности имеет большее число соседей и, следовательно, меньшую энергию, по сравнению с атомами на выпуклой поверхности. Малые зерна постепенно исчезают.

Собирательная рекристаллизация, вызывающая образование крупного зерна и разнозернистости, способствует снижению механических свойств металлов и поэтому чаще всего недопустима для наклепанного металла.

  Характеристики, свойства, виды и применение чугуна

Рисунок 22 — Схема роста зерен при собирательной рекристаллизации

На свойства металла большое влияние оказывает размер зерен, получившихся при рекристаллизации. Основными факторами, определяющими величину зерен металла при рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень производительной пластической деформации (рисунок 23).

Величина зерна возрастает с повышением температуры нагрева и времени выдержки. При температурах Т1 и Т2 (выше Тр) образование рекристаллизованного зерна происходит не сразу, а через некоторый отрезок времени t1 и t2, который называется инкубационным.

• Рисунок 23 — Влияние температуры (а), продолжительности нагрева (б) и степени деформации (в) на величину рекристаллизованного зерна
• Наиболее крупные зерна образуются после незначительной предварительной деформации, обычно порядка 3…15 %, такую степень деформации называют критической.
• Критической называют такую минимальную степень деформации, выше которой при нагреве становится возможной первичная рекристаллизации.
• Холодная и горячая деформация > Дальше >

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Тепловое расширение

Изменение линейных размеров тела при нагревании пропорционально изменению температуры.

Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплоты, поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее.

В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется.

Так же и жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул (см. Закон Бойля—Мариотта, Закон Шарля, Уравнение состояния идеального газа).

Основной закон теплового расширения гласит, что тело с линейным размером L в соответствующем измерении при увеличении его температуры на ΔТ расширяется на величину ΔL, равную:

    ΔL = αLΔT

где α — так называемый коэффициент линейного теплового расширения. Аналогичные формулы имеются для расчета изменения площади и объема тела.

В приведенном простейшем случае, когда коэффициент теплового расширения не зависит ни от температуры, ни от направления расширения, вещество будет равномерно расширяться по всем направлениям в строгом соответствии с вышеприведенной формулой.

Для инженеров тепловое расширение — жизненно важное явление. Проектируя стальной мост через реку в городе с континентальным климатом, нельзя не учитывать возможного перепада температур в пределах от —40°C до +40°C в течение года.

Такие перепады вызовут изменение общей длины моста вплоть до нескольких метров, и, чтобы мост не вздыбливался летом и не испытывал мощных нагрузок на разрыв зимой, проектировщики составляют мост из отдельных секций, соединяя их специальными термическими буферными сочленениями, которые представляют собой входящие в зацепление, но не соединенные жестко ряды зубьев, которые плотно смыкаются в жару и достаточно широко расходятся в стужу. На длинном мосту может насчитываться довольно много таких буферов.

Однако не все материалы, особенно это касается кристаллических твердых тел, расширяются равномерно по всем направлениям. И далеко не все материалы расширяются одинаково при разных температурах. Самый яркий пример последнего рода — вода.

При охлаждении вода сначала сжимается, как и большинство веществ.

Однако, начиная с +4°C и до точки замерзания 0°C вода начинает расширяться при охлаждении и сжиматься при нагревании (с точки зрения приведенной выше формулы можно сказать, что в интервале температур от 0°C до +4°C коэффициент теплового расширения воды α принимает отрицательное значение). Именно благодаря этому редкому эффекту земные моря и океаны не промерзают до дна даже в самые сильные морозы: вода холоднее +4°C становится менее плотной, чем более теплая, и всплывает к поверхности, вытесняя ко дну воду с температурой выше +4°C.

То, что лед имеет удельную плотность ниже плотности воды, — еще одно (хотя и не связанное с предыдущим) аномальное свойство воды, которому мы обязаны существованием жизни на нашей планете. Если бы не этот эффект, лед шел бы ко дну рек, озер и океанов, и они, опять же, вымерзли бы до дна, убив всё живое.

Насколько сильно сжимается металл в холодном состоянии?

Professor

около 489 фунтов на кубический фут Используйте то, что я называю «каннибализмом чисел», чтобы запомнить, сколько весит сталь. Факт: большая часть стали весит около 489 фунтов на кубический фут.

Professor

Улучшения при перепродаже дома Современная металлическая крыша дома может повысить его стоимость при перепродаже на 1–6 процентов по сравнению с домом, облицованным асфальтовой черепицей. Кроме того, вы окупите в среднем 85,9% затрат на металлическую крышу.

Professor

Гости, у которых установлены металлические имплантаты, могут сильнее ощущать холод в области имплантата при более низких температурах. Кожа, тело и мозг очень чувствительны к потере тепла и холоду и влажной среде. Когда нам холодно, наше тело выделяет тепло, чтобы согреться.

Professor

да. Охлаждение чего угодно до температур жидкого азота делает его более хрупким, чем при более высоких температурах. Металлы становятся хрупкими при температурах намного более высоких, чем температура жидкого азота. Холодной зимней ночью в Айове дверь машины моего брата замерзла.

Professor

Когда металл замерзает, весь металл сжимается, поэтому отверстие становится больше.

Professional

Когда толстое стекло помещено в горячую воду, поверхность сначала нагревается и расширяется. Более глубокое стекло не так быстро нагревается и не так сильно расширяется. Когда одна часть стекла расширяется больше, чем другая, это создает напряжение в стекле. Когда это напряжение превышает прочность стекла, оно трескается.

Professional

Итак, почему еда прилипает к кастрюлям из нержавеющей стали? Сковороды из нержавеющей стали выглядят гладкими, но на поверхности для готовки есть крошечные поры. При нагревании сковороды сталь расширяется, а поры сужаются. Сужающиеся поры захватывают пищу, вызывая ее прилипание.

Professional

При литье по выплавляемым моделям используется керамическая, гипсовая или пластиковая оболочка, которая образуется вокруг воскового узора, в который заливается металл. В процессе используется жертвенный узор с теми же деталями, что и готовая деталь, за исключением того, что есть поправка на тепловое сжатие (усадку).

Professional Professional

Калибры и вес листового металла

User

Средние затраты на металлический каркасСредняя стоимость 21000 долларов США Высокая стоимость 25000 долларов США Низкая стоимость 19000 долларов США

User

* Нагревание металла и обливание его холодной водой может немного сжать его, но при этом возникает деформация и становится твердой сталь. Почему бы просто не нагреть его и аккуратно забить опухоль? Это работает, другое — нет. * НЕ перегревайте сталь.

User

Когда вы касаетесь куска металла, который холоднее вашей руки, ваши пальцы быстро теряют тепло и становятся холодными — и наоборот, когда вы касаетесь металла, более горячего, чем ваша рука. Теплоизоляторы, такие как пластик и дерево, не так легко передают тепло.

User

Материалы, которые дают усадку при нагревании. Инвар, также известный как FeNi36, представляет собой сплав железа и никеля, отличающийся отсутствием расширения или сжатия при изменении температуры.

User

Сварка может ослабить сталь, особенно в зоне термического влияния (или ЗТВ) при сварке при высоких температурах. Ослабление сваркой наиболее характерно для холоднокатаной стали.

Guest

Холодная ковка очень похожа на горячую ковку, только при комнатной температуре или близкой к ней. Более низкая температура означает, что сталь намного прочнее и ее труднее подделать. Это также означает, что сталь более хрупкая и, следовательно, более склонна к растрескиванию во время ковки или прокатки.

Guest

Стандартный размер датчика: ТолщинаВес на площадь Манометр фунт / фут²110.11964.879120.10464.267130.08973.65933 другие строки

Guest

Поскольку пластическая деформация возникает в результате движения дислокаций, металлы можно упрочнять, предотвращая это движение. Когда металл изгибается или приобретает форму, возникают и перемещаются дислокации. Это укрепит металл, и его будет труднее деформировать. Этот процесс известен как холодная обработка.

Guest

Магний Магний — это металл, который быстро вступает в реакцию с водой только в мелкодисперсном порошке.

Guest

Железо не реагирует с холодной и горячей водой, но реагирует с паром.

Guest

Нет, двери разбухают, когда впитывают влагу, дождь или сырость. Когда они высыхают, они дают усадку, открывая зазоры и сквозняки. Только деревянная дверь, металлические двери могут разбухать из-за теплового расширения, но в реальной жизни это очень мало.

Guest

Средняя стоимость стального здания 30 × 40 составляет от 13 650 до 16 500 долларов *.

В разбивке по цене за квадратный фут, цены на стальные здания 30 × 40 в настоящее время колеблются от 11,25 до 13,50 долларов за квадратный фут *.

Guest

Диапазон затрат на металлическое здание 50 × 100 составляет от 46 500 до 54 700 долларов *, исходя из текущих цен на стальные материалы. При расчете стоимости стального здания на квадратный фут для стального здания 50 × 100 вы можете рассчитывать заплатить ставку от 9,30 до 10,95 долларов * за квадратный фут.

Guest

Металлический натрий оценивается в количестве от 15 до 20 центов за фунт.

Guest

Они дольше сохраняют воду горячей или холодной. Благодаря тому, что напитки остаются горячими до 12 часов, а холодными — до 24 часов, бутылки из нержавеющей стали помогут вам распрощаться с теплым кофе и слишком теплой лимонной водой!

Guest

Если вы ищете универсальные металлоискатели более высокого класса, ваш начальный бюджет должен составлять около 300-400 долларов.

Guest

Bounty Hunter Gold Digger Металлоискатель Цена списка: $ 99.95 Подробнее Вы экономите: $ 37.24 (37%) Еще 1 строка

Guest

В зависимости от соотношения массы и теплопроводности, горячий металл сжимается на некоторую величину, а холодный металл на некоторую величину расширяется. (Это также зависит от температуры окружающей среды, потому что будет излучаться некоторое количество тепла). Передача тепла от горячего изделия к холодному; первый сжимается, второй расширяется.

Guest

Все смолы сжимаются, когда они переходят из жидкого состояния в твердое, и все они выделяют тепло при полимеризации («экзотермическая» реакция), и это вызывает проблемы. Поскольку тепло ускоряет химические реакции, все смолы отверждаются изнутри.

Guest

Так сколько же стоит металлочерепица? В среднем домовладельцы могут рассчитывать заплатить от 6 до 20 долларов за квадратный фут металлической крыши плюс оплата труда, цена зависит от качества материалов крыши.

Guest

«Сталь будет расширяться с 0,06 до 0,07 процента по длине на каждые 100oF повышения температуры. Скорость расширения увеличивается с повышением температуры. Нагретая до 1000oF, стальной элемент расширяется на 9½ дюймов на 100 футов длины….

Guest

Когда концентрированная серная кислота окисляет металлы, она может восстанавливаться до H₂S, S и SO₂. С холодной концентрированной серной кислотой не вступают в реакцию такие металлы, как железо и алюминий, так как они покрыты оксидной пленкой.

Guest

SiO. Подсказка: оксид металла, который желтый в горячем состоянии и белый в холодном состоянии, имеет амфотерную природу, что означает, что он может реагировать как с кислотой, так и с основанием и образовывать соединения. Он также используется в резиновой промышленности.

Guest

Для сублимации стаканов используйте термоусадочную пленку на стакане и поместите стакан из нержавеющей стали в духовку! Я купил термоусадочную пленку в Конде. Продукт называется термоусадочной пленкой SubliShrink ™.

Guest

Стандартный размер датчика: ТолщинаВес на площадьГрун. Фунт / фут²260.01790.730270.01640.669280.01490.60833 другие строки

Guest

Калибры и вес листового металла Калибр (га) Стандартная сталь Толщина Вес 260.01790.750270.01640.688280.01490.62532 другие строки

Guest

Средняя цена на стальное здание 60 × 100 составляет 19 000–22 005 долларов США.

Guest

Что такое сарай на столбах и сколько стоит построить сарай с столбами 30 × 30? Амбар с столбами — это фермерское здание с металлическими стенками и без фундамента, поэтому многие наши металлические постройки можно использовать в качестве сараев с столбами. Вы можете рассчитывать потратить от 8 585 до 9735 долларов на прочный сарай с металлическими столбами 30 × 30.

Guest

Сколько стоит изменить размер кольца из нержавеющей стали? Изменение размера кольца начинается от 35 долларов США плюс доставка и может увеличиваться в зависимости от типа металла и / или количества размеров. Это для нержавеющей стали.

Guest

При любой температуре выше абсолютного нуля (-273 градуса Цельсия) атомы будут двигаться. Когда холодно, кинетическая энергия уменьшается, поэтому атомы занимают меньше места и материал сжимается. Некоторые металлы расширяются больше, чем другие из-за различий в силах между атомами / молекулами.

Guest

Это может помочь вашей лошади стать более устойчивой к жаре или холоду на некоторых из представленных этапов пробега по стальным шарикам. Вы можете дать своей лошади «корм для лошадей» при входе в конюшню возле Йонгича.

Guest

Гости, у которых установлены металлические имплантаты, могут сильнее ощущать холод в области имплантата при более низких температурах. Кожа, тело и мозг очень чувствительны к потере тепла и холоду и влажной среде.

Guest

Когда большинство металлов затвердевает, атомная структура сжимается при замерзании жидкости. Потому что молекулы водорода при замораживании проходят процесс связывания, который заставляет молекулы связываться уникальным образом, образуя пространство, таким образом, оно расширяется. Большинство других материалов сжимаются на холоду из-за замедления движения молекул.

Guest

Температура влияет на ощущение металлических имплантатов. Металлические имплантаты, например те, которые используются при замене суставов и сращивании позвоночника, передают тепло и холод лучше, чем ткани человека. Представьте металлическую сковороду в духовке, которая на ощупь горячее жаркого, или металлическую дверцу машины, которая на ощупь намного холоднее тканевого автокресла.

Guest

Металлы становятся хрупкими при температурах намного более высоких, чем температура жидкого азота. Холодной зимней ночью в Айове дверь машины моего брата замерзла.

Guest

Это означает, что каждый атом будет занимать больше места из-за своего движения, поэтому материал будет расширяться. Когда холодно, кинетическая энергия уменьшается, поэтому атомы занимают меньше места и материал сжимается. Некоторые металлы расширяются больше, чем другие, из-за различий в силах между атомами / молекулами.

Guest

В зависимости от соотношения массы и теплопроводности, горячий металл сжимается на некоторую величину, а холодный металл на некоторую величину расширяется. Помните, что тепло движется, а холод — нет, потому что это просто отсутствие тепла, поэтому энергия движется от горячего к холодному.

Guest

Это означает, что каждый атом будет занимать больше места из-за своего движения, поэтому материал будет расширяться. Когда холодно, кинетическая энергия уменьшается, поэтому атомы занимают меньше места и материал сжимается. Некоторые металлы расширяются больше, чем другие, из-за различий в силах между атомами / молекулами.

Guest

Когда холодно, кинетическая энергия уменьшается, поэтому атомы занимают меньше места и материал сжимается. Некоторые металлы расширяются больше, чем другие, из-за различий в силах между атомами / молекулами. Газ будет расширяться в наибольшей степени, поскольку его атомы свободны друг от друга, поэтому они могут максимально увеличивать скорость.

Guest

Нержавеющая сталь нагревается только до тех пор, пока на поверхности не станет темно-коричневого цвета, при температуре ниже 900 ° F, потому что нержавеющая сталь плохо проводит тепло и может быть повреждена из-за перегрева. Нержавеющая сталь расширяется примерно в 1,5 раза больше, чем сталь, поэтому для получения тех же результатов требуется менее агрессивная усадка.