怎麼計算鋼材線膨脹系數

㈠ 鋼材的線膨脹系數

鋼材的線膨脹系數分三種情況：

1、銅17.7X10^-6/。無氧銅18.6X10^-8/。鋁23X10^-6/。鐵12X10^-6/。普通碳鋼、馬氏體不銹鋼的熱膨脹系數為1.01，奧氏體不銹鋼為1；

2、普通碳鋼1米1度1絲，即1米的鋼溫度升高1℃放大0.01mm，而 不銹鋼為0.016mm。鋼筋和混凝土具有相近的溫度線膨脹系數(鋼筋的溫度線膨脹系數為1.2×10^(-5)/℃， t混凝土的溫度線膨脹系數為1.0×10^(-5)～1.5×10^(-5)/℃)；

3、鋼質材的膨脹系數為:1.2*10^-5/℃ 長度方向增加：100mmX1.2X10^-5X(250-20)=0.276mmXH7G$^bc8；寬度方向增加：200mmX1.2X10^-5X(250-20)=0.552mm。

拓展資料：

影響線膨脹系數的因素：

1、化學礦物組成。熱膨脹系數與材料的化學組成、結晶狀態、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同，結構不同的物質，膨脹系數不相同。通常情況下，結構緊密的晶體，膨脹系數較大；而類似於無定形的玻璃，往往有較小的膨脹系數。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數；

2、相變。材料發生相變時，其熱膨脹系數也要變化。純金屬同素異構轉變時，點陣結構重排伴隨著金屬比容突變，導致線膨脹系數發生不連續變化；

3、合金元素對合金熱膨脹有影響。簡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介於內組元膨脹系數之間。而多相合金膨脹系數取決於組成相之間的性質和數量，可以近似按照各相所佔的體積百分比，利用混合定則粗略計算得到；

4、織構的影響。單晶或多晶存在織構，導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異，導致熱膨脹各項異性，平行晶體主軸方向熱膨脹系數大， 垂直方向熱膨脹系數小。

㈡ 鋼材的膨脹系數是每米每度膨脹0.012mm有計算公式嗎

鋼材的膨脹系數是每米每度膨脹0.012mm。也就是這根管子在這個條件下要伸長1.2mm。
如果管道的直徑是108的話
那麼重0度到100度管子要大10絲左右

㈢ 鋼管的膨脹系數公式

管道熱膨脹伸長量計算公式：
其中：碳素鋼的線膨脹系數12X10-6/℃
△L=
(t1-t2)L
△L—管道熱膨脹伸長量（m）回
--碳素鋼答的線膨脹系數12X10-6/℃
t1—管道運行時的介質溫度(℃)
t2—管道安裝時的溫度(℃)，
L—計算管段的長度(m)

㈣ 鋼板熱脹冷縮計算

熱脹冷縮變化量可用公式：△L=α×△T×L 計算，其中△L是變化尺寸，α是線膨脹系數，△T是溫差，L是原長度。

在一般情況下，β≈3α，因此實用上採用線膨脹系數α來表示。它隨材料的組成和溫度的變化而異，是固體材料受熱沖擊時反映其性能變化的物理參數。

鋼材的線性膨脹系數與鋼材的成分是有關系，但鋼材成分和環境溫度對鋼材的線漲系數影響在工程中看來也不是很大，所以在一般機械工程和建築工程中常常取鋼材的線漲系數為：1.2×lO-5／℃。

零件外形和工序設計

採用冷沖壓工藝的零件，其外形設計自由度相對較大，並可以通過3-5道工序來成形所需外形、尺寸的零件。鋼板熱沖壓原則上只能一道沖壓成形，因此零件的外形設計要充分考慮其工藝特點。對於沖壓深度很深、成形難度很大的中通道類零件，可以先採用冷沖壓進行預成形，然後再進行熱沖壓，但設備投資和零件價格會相對較高。

㈤ 鋼材線性膨脹系數

碳鋼瞬時線性熱膨脹系數計算模型的建立 當材料的溫度由Tref(基準的參考溫度)變化到T時，材料長度L的相對變化為： (1) 根據密度ρ與L3成反比，可推導出εth與ρ間存在以下關系： (2) 則瞬時線性熱膨脹系數定義為： (3) 由此可見，欲求出瞬時線性熱膨脹系數，關鍵在於確定碳鋼在不同溫度下的密度值。 以〔C〕≤0.8 %的碳鋼為研究對象，根據其冷卻時凝固組織的特點(見圖1)，按照碳含量分為以下4組： Ⅰ.〔C〕＜0.09 %: L→L+δ→δ→δ+γ→γ→α+γ→α+Fe3C Ⅱ.〔C〕=0.09 %～0.16 %: L→L+δ→δ+γ→γ→α+γ→α+Fe3C Ⅲ.〔C〕=0.16 %～0.51 %: L→L+δ→L+γ→γ→α+γ→α+Fe3C Ⅳ.〔C〕=0.51 %～0.80 %: L→L+γ→γ→α+γ→α+Fe3C 碳鋼凝固組織為多相混合體系，其密度按照式(4)和式(5)確定，即： (4) f1+f2+…+fi=1 (5) 其中，fi為體系中組分i的質量分數，可利用相圖，根據杠桿規則由程序計算確定。組分i(i為L、δ、γ、α或Fe3C)的密度為溫度和碳含量的函數：ρ〔T,(i)〕=ρi(T,C)，其值取自文獻〔6〕。 計算線性熱膨脹系數時，選固相線溫度為基準參考溫度。熱膨脹系數由固相線處的數值線性地降低到零強度溫度(即固相分率fs=0.8對應的溫度)處的零值，在零強度溫度以上范圍，熱膨脹系數保持為零。這樣，就可以避免液相區產生熱應力。 圖1 鐵碳相圖 Fig.1 Fe-C phase diagram 1.2 鑄坯熱—彈—塑性應力模型簡介 利用有限元法，先計算鑄坯溫度場，然後將計算結果以熱載荷的形式引入應力場。 1.2.1 鑄坯溫度場的計算 忽略拉坯方向傳熱，並根據對稱性，取鑄坯1/4斷面薄片，其四邊形4節點等參單元網格如圖2所示。非穩態二維傳熱控制方程為： 圖2 計算域及鑄坯單元網格示意圖 Fig.2 Simulation domain and FEM meshused for analysis (6) 初始溫度為澆鑄溫度，鑄坯表面散熱熱流採用現場實測值：q=2 688-420 t1/2 kW/m2，中心對稱線處為絕熱邊界。模型中採用的熱物理性能參數均隨溫度而變化，並且利用等效比熱容c來考慮潛熱的影響。另外，液相區對流效果通過適當放大液相區導熱系數來實現。 1.2.2 鑄坯應力場的計算 為利用溫度場計算結果，採用與溫度場一致的鑄坯網格劃分方法。體系中結晶器銅板為剛性接觸邊界，通過控制其運動軌跡(包括運動方向和速度)來表徵結晶器錐度。若鑄坯表面某個節點與銅板間距離小於規定的接觸判據，則認為在此處發生接觸，對該節點施加接觸約束(避免節點穿越銅板表面)，否則按自由邊界處理。 計算時將液、固區域作為一個整體，對高於液相線溫度的材料的力學參數作特殊處理，使液相區應力狀態保持均勻的靜壓力狀態，且施加在外部的鋼水靜壓力可基本保持原值地傳遞到固態坯殼內側。根據對稱性，應在中心對稱線上施加垂直方向的固定位移約束，但由於只關心坯殼的位移場，且坯殼厚度一般不會超過15 mm，所以只在距表面15 mm的范圍內施加約束。超出15 mm的范圍基本上為液相區，在其外邊緣(對稱線處)施加鋼水靜壓力(壓力值正比於離彎月面的距離)。 上述體系的力平衡方程為： (7) 式中，〔K〕為系統的總剛矩陣；{δi}為節點位移列陣；{Rexter}為系統外力(鋼水靜壓力和結晶器銅壁的接觸反力)引起的等效節點載荷列陣；{Rε0}為熱應變引起的等效節點載荷列陣。考慮包晶相變的影響，在計算{Rε0}時採用前面計算出的碳鋼線性熱膨脹系數曲線。 計算採用熱—彈—塑性模型，假定鑄坯斷面處於廣義平面應變狀態，服從Mises屈服准則和等向強化規律，其硬化曲線為分段線性〔7〕。 2 計算結果及討論 以碳含量為0.045 %、0.100 %和0.200 %的3種碳鋼作為計算對象，採用相同的計算條件，即：鑄坯斷面尺寸為：150 mm×150 mm， 拉 坯 速 度1.5 m/min，澆鑄溫度1 550 ℃，結晶器長700 mm、錐度0.8 %，彎月面距結晶器上口距離100 mm。 2.1 3種碳鋼的瞬時熱膨脹系數 圖3為計算出的碳鋼的瞬時線性熱膨脹系數曲線。可以看出：當〔C〕=0.045 %時，熱膨脹系數在固相線溫度以下區域突然變化。這是因為鋼液凝固後發生初生的δ相→γ相的轉變，並伴隨有比容變化，使得熱膨脹系數急劇上升；當〔C〕=0.100 %時，熱膨脹系數從兩相區開始發生突變。這是因為鋼液凝固時，液相和δ相發生包晶反應，轉變成γ相，剩餘的δ相繼續向γ相轉變。轉變過程中的比容變化也引起熱膨脹系數的急劇上升。 圖3 碳鋼的瞬時線性熱膨脹系數曲線 3條曲線中，非零值起始點為零強度溫度對應點； A、B、C為固相線溫度對應點 Fig.3 Instant linear thermal expansion coefficient of carbon steel 另外，〔C〕=0.045 %的δ相→γ相轉變溫度區間較窄，轉變較快(見圖1)，因此線性熱膨脹系數突變值較大。相比之下，〔C〕=0.100 %的熱膨脹系數突變值要小一些。雖然如此，但由於後者的相變溫度區間較寬，其熱膨脹系數突變的溫度區間也較寬。由此可推斷，〔C〕=0.100 %時發生的包晶相變對初生坯殼凝固收縮的影響將大於〔C〕=0.045 %時發生的δ相→γ相轉變的影響。 〔C〕=0.200 %鋼的熱膨脹系數沒有發生突變。這是因為，雖然也有包晶相變發生，但它只發生在某個溫度水平上(約1 495 ℃)，故對熱膨脹系數的影響很小。 2.2 鑄坯表面收縮量 圖4示出〔C〕=0.045 %、0.100 %和0.200 % 3種鋼的鑄坯表面收縮量沿拉坯方向和橫斷面方向的變化情況 ( 其中底部的空間斜平面為結晶器銅板 圖4 鑄坯表面收縮量 (a) 〔C〕=0.045 %； (b) 〔C〕=0.100 %； (c) 〔C〕=0.200 % Fig.4 Surface shrinkage of billet 內壁面)。從圖中可以看出：鑄坯角部在凝固的初期就收縮並脫離結晶器銅板，而靠近中間處幾乎始終與銅板接觸(只有〔C〕=0.100 %的鋼在靠近出口處才保持分離)。越靠近角部收縮脫離越早，收縮量也越大。 在鋼水靜壓力作用下，收縮的坯殼會被壓回結晶器銅板，從而使坯殼收縮發生波動〔收縮面曲面圖呈犬牙狀(見圖4)〕。靠近彎月面區域坯殼較薄，波動現象較為明顯。另外，越靠近角部波動也越明顯。初生坯殼的這種收縮波動會導致應力集中，容易誘發裂紋等表面缺陷。 比較3種碳鋼鑄坯的表面收 縮 量 可 知：〔C〕=0.100 %鋼的收縮最顯著，收縮波動最大(彎月面區域)，且波動沿橫斷面方向擴展最廣；〔C〕=0.200 %鋼的收縮量最小。 2.3 彎月面區域角部初生坯殼收縮狀況 圖5示出3種碳鋼的鑄坯角部在靠近彎月面區域的收縮情況。可以看出：在離彎月面20 mm范圍內，鑄坯角部就脫離了結晶器銅板，其中〔C〕=0.045 %鋼脫離最早，這是因為該鋼種的固相線溫度最高，最早凝固形成坯殼；〔C〕=0.100 %鋼在形成初生坯殼後發生強烈收縮，但在離彎月面50 mm處被增大的鋼水靜壓力壓回，然後又繼續收縮。該鋼種初生坯殼收縮最顯著，收縮波動也最大，因此最容易誘發鑄坯表面缺陷；〔C〕=0.045 %鋼的初生坯殼收縮量和收縮波動程度明顯地降低；〔C〕=0.200 %鋼的初生坯殼收縮量和收縮波動程度最小。 圖5 彎月面區域初生坯殼角部收縮量 Fig.5 Shrinkage of initial shell ofbillet corner at meniscus 3 結 論 (1)對於碳含量在0.1 %附近的包晶鋼，其初生坯殼在結晶器上部和靠近角部區域的收縮很不規則，容易誘發鑄坯表面缺陷。 (2)坯殼不規則收縮主要集中在彎月面下100 mm范圍內。由此可知，結晶器上部的錐度並不適合坯殼收縮。因此，應通過優化結晶器錐度來提高拉坯速度。一個重要的指導原則是在結晶器上部採用較大錐度，以促使坯殼與銅板良好接觸。

㈥ 鋼的熱膨脹系數計算

計算公式有兩個：

(6)怎麼計算鋼材線膨脹系數擴展閱讀

熱膨脹系數檢測意義

在實際應用中，當兩種不同的材料彼此焊接或熔接時，選擇材料的熱膨脹系數顯得尤為重要，如玻璃儀器、陶瓷製品的焊接加工，都要求兩種材料具備相近的熱膨脹系數。

在電真空工業和儀器製造工業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的熱膨脹系數：如果選擇材料的膨脹系數相差比較大，焊接時由於膨脹的速度不同，在焊接處產生應力，降低了材料的機械強度和氣密性，嚴重時會導致焊接處脫落、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，由於兩種材料膨脹值不同，若仍連接在一起，體系中要採用——中間膨脹值，從而使一種材料中產生壓應力而另一種材料中產生大小相等的張應力，恰當的利用這個特性，可以增加製品的強度。因此，測定材料的熱膨脹系數具有重要意義。

㈦ 請問奧氏體、馬氏體等金相組織的線膨脹系數都怎麼算，或者怎麼可以查到

線膨脹系數
奧氏體：18*10的-6次方~20*10的-6次方
馬氏體：12*10的-6次方~14*10的-6次方
單位是/K
比容
奧氏體：0.1212+0.0033*C%
馬氏體：0.1271+0.0025*C%
滲碳體：0.131
鐵素體：0.1271
以上比容單位為立方厘米每克，C% 為百分含碳量，如50號鋼就代入0.5進行計算