怎么计算钢材线膨胀系数

㈠ 钢材的线膨胀系数

钢材的线膨胀系数分三种情况：

1、铜17.7X10^-6/。无氧铜18.6X10^-8/。铝23X10^-6/。铁12X10^-6/。普通碳钢、马氏体不锈钢的热膨胀系数为1.01，奥氏体不锈钢为1；

2、普通碳钢1米1度1丝，即1米的钢温度升高1℃放大0.01mm，而 不锈钢为0.016mm。钢筋和混凝土具有相近的温度线膨胀系数(钢筋的温度线膨胀系数为1.2×10^(-5)/℃， t混凝土的温度线膨胀系数为1.0×10^(-5)～1.5×10^(-5)/℃)；

3、钢质材的膨胀系数为:1.2*10^-5/℃ 长度方向增加：100mmX1.2X10^-5X(250-20)=0.276mmXH7G$^bc8；宽度方向增加：200mmX1.2X10^-5X(250-20)=0.552mm。

拓展资料：

影响线膨胀系数的因素：

1、化学矿物组成。热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同，结构不同的物质，膨胀系数不相同。通常情况下，结构紧密的晶体，膨胀系数较大；而类似于无定形的玻璃，往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数；

2、相变。材料发生相变时，其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时，点阵结构重排伴随着金属比容突变，导致线膨胀系数发生不连续变化；

3、合金元素对合金热膨胀有影响。简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量，可以近似按照各相所占的体积百分比，利用混合定则粗略计算得到；

4、织构的影响。单晶或多晶存在织构，导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异，导致热膨胀各项异性，平行晶体主轴方向热膨胀系数大， 垂直方向热膨胀系数小。

㈡ 钢材的膨胀系数是每米每度膨胀0.012mm有计算公式吗

钢材的膨胀系数是每米每度膨胀0.012mm。也就是这根管子在这个条件下要伸长1.2mm。
如果管道的直径是108的话
那么重0度到100度管子要大10丝左右

㈢ 钢管的膨胀系数公式

管道热膨胀伸长量计算公式：
其中：碳素钢的线膨胀系数12X10-6/℃
△L=
(t1-t2)L
△L—管道热膨胀伸长量（m）回
--碳素钢答的线膨胀系数12X10-6/℃
t1—管道运行时的介质温度(℃)
t2—管道安装时的温度(℃)，
L—计算管段的长度(m)

㈣ 钢板热胀冷缩计算

热胀冷缩变化量可用公式：△L=α×△T×L 计算，其中△L是变化尺寸，α是线膨胀系数，△T是温差，L是原长度。

在一般情况下，β≈3α，因此实用上采用线膨胀系数α来表示。它随材料的组成和温度的变化而异，是固体材料受热冲击时反映其性能变化的物理参数。

钢材的线性膨胀系数与钢材的成分是有关系，但钢材成分和环境温度对钢材的线涨系数影响在工程中看来也不是很大，所以在一般机械工程和建筑工程中常常取钢材的线涨系数为：1.2×lO-5／℃。

零件外形和工序设计

采用冷冲压工艺的零件，其外形设计自由度相对较大，并可以通过3-5道工序来成形所需外形、尺寸的零件。钢板热冲压原则上只能一道冲压成形，因此零件的外形设计要充分考虑其工艺特点。对于冲压深度很深、成形难度很大的中通道类零件，可以先采用冷冲压进行预成形，然后再进行热冲压，但设备投资和零件价格会相对较高。

㈤ 钢材线性膨胀系数

碳钢瞬时线性热膨胀系数计算模型的建立 当材料的温度由Tref(基准的参考温度)变化到T时，材料长度L的相对变化为： (1) 根据密度ρ与L3成反比，可推导出εth与ρ间存在以下关系： (2) 则瞬时线性热膨胀系数定义为： (3) 由此可见，欲求出瞬时线性热膨胀系数，关键在于确定碳钢在不同温度下的密度值。 以〔C〕≤0.8 %的碳钢为研究对象，根据其冷却时凝固组织的特点(见图1)，按照碳含量分为以下4组： 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 碳钢凝固组织为多相混合体系，其密度按照式(4)和式(5)确定，即： (4) f1+f2+…+fi=1 (5) 其中，fi为体系中组分i的质量分数，可利用相图，根据杠杆规则由程序计算确定。组分i(i为L、δ、γ、α或Fe3C)的密度为温度和碳含量的函数：ρ〔T,(i)〕=ρi(T,C)，其值取自文献〔6〕。 计算线性热膨胀系数时，选固相线温度为基准参考温度。热膨胀系数由固相线处的数值线性地降低到零强度温度(即固相分率fs=0.8对应的温度)处的零值，在零强度温度以上范围，热膨胀系数保持为零。这样，就可以避免液相区产生热应力。 图1 铁碳相图 Fig.1 Fe-C phase diagram 1.2 铸坯热—弹—塑性应力模型简介 利用有限元法，先计算铸坯温度场，然后将计算结果以热载荷的形式引入应力场。 1.2.1 铸坯温度场的计算 忽略拉坯方向传热，并根据对称性，取铸坯1/4断面薄片，其四边形4节点等参单元网格如图2所示。非稳态二维传热控制方程为： 图2 计算域及铸坯单元网格示意图 Fig.2 Simulation domain and FEM meshused for analysis (6) 初始温度为浇铸温度，铸坯表面散热热流采用现场实测值：q=2 688-420 t1/2 kW/m2，中心对称线处为绝热边界。模型中采用的热物理性能参数均随温度而变化，并且利用等效比热容c来考虑潜热的影响。另外，液相区对流效果通过适当放大液相区导热系数来实现。 1.2.2 铸坯应力场的计算 为利用温度场计算结果，采用与温度场一致的铸坯网格划分方法。体系中结晶器铜板为刚性接触边界，通过控制其运动轨迹(包括运动方向和速度)来表征结晶器锥度。若铸坯表面某个节点与铜板间距离小于规定的接触判据，则认为在此处发生接触，对该节点施加接触约束(避免节点穿越铜板表面)，否则按自由边界处理。 计算时将液、固区域作为一个整体，对高于液相线温度的材料的力学参数作特殊处理，使液相区应力状态保持均匀的静压力状态，且施加在外部的钢水静压力可基本保持原值地传递到固态坯壳内侧。根据对称性，应在中心对称线上施加垂直方向的固定位移约束，但由于只关心坯壳的位移场，且坯壳厚度一般不会超过15 mm，所以只在距表面15 mm的范围内施加约束。超出15 mm的范围基本上为液相区，在其外边缘(对称线处)施加钢水静压力(压力值正比于离弯月面的距离)。 上述体系的力平衡方程为： (7) 式中，〔K〕为系统的总刚矩阵；{δi}为节点位移列阵；{Rexter}为系统外力(钢水静压力和结晶器铜壁的接触反力)引起的等效节点载荷列阵；{Rε0}为热应变引起的等效节点载荷列阵。考虑包晶相变的影响，在计算{Rε0}时采用前面计算出的碳钢线性热膨胀系数曲线。 计算采用热—弹—塑性模型，假定铸坯断面处于广义平面应变状态，服从Mises屈服准则和等向强化规律，其硬化曲线为分段线性〔7〕。 2 计算结果及讨论 以碳含量为0.045 %、0.100 %和0.200 %的3种碳钢作为计算对象，采用相同的计算条件，即：铸坯断面尺寸为：150 mm×150 mm， 拉 坯 速 度1.5 m/min，浇铸温度1 550 ℃，结晶器长700 mm、锥度0.8 %，弯月面距结晶器上口距离100 mm。 2.1 3种碳钢的瞬时热膨胀系数 图3为计算出的碳钢的瞬时线性热膨胀系数曲线。可以看出：当〔C〕=0.045 %时，热膨胀系数在固相线温度以下区域突然变化。这是因为钢液凝固后发生初生的δ相→γ相的转变，并伴随有比容变化，使得热膨胀系数急剧上升；当〔C〕=0.100 %时，热膨胀系数从两相区开始发生突变。这是因为钢液凝固时，液相和δ相发生包晶反应，转变成γ相，剩余的δ相继续向γ相转变。转变过程中的比容变化也引起热膨胀系数的急剧上升。 图3 碳钢的瞬时线性热膨胀系数曲线 3条曲线中，非零值起始点为零强度温度对应点； A、B、C为固相线温度对应点 Fig.3 Instant linear thermal expansion coefficient of carbon steel 另外，〔C〕=0.045 %的δ相→γ相转变温度区间较窄，转变较快(见图1)，因此线性热膨胀系数突变值较大。相比之下，〔C〕=0.100 %的热膨胀系数突变值要小一些。虽然如此，但由于后者的相变温度区间较宽，其热膨胀系数突变的温度区间也较宽。由此可推断，〔C〕=0.100 %时发生的包晶相变对初生坯壳凝固收缩的影响将大于〔C〕=0.045 %时发生的δ相→γ相转变的影响。 〔C〕=0.200 %钢的热膨胀系数没有发生突变。这是因为，虽然也有包晶相变发生，但它只发生在某个温度水平上(约1 495 ℃)，故对热膨胀系数的影响很小。 2.2 铸坯表面收缩量 图4示出〔C〕=0.045 %、0.100 %和0.200 % 3种钢的铸坯表面收缩量沿拉坯方向和横断面方向的变化情况 ( 其中底部的空间斜平面为结晶器铜板 图4 铸坯表面收缩量 (a) 〔C〕=0.045 %； (b) 〔C〕=0.100 %； (c) 〔C〕=0.200 % Fig.4 Surface shrinkage of billet 内壁面)。从图中可以看出：铸坯角部在凝固的初期就收缩并脱离结晶器铜板，而靠近中间处几乎始终与铜板接触(只有〔C〕=0.100 %的钢在靠近出口处才保持分离)。越靠近角部收缩脱离越早，收缩量也越大。 在钢水静压力作用下，收缩的坯壳会被压回结晶器铜板，从而使坯壳收缩发生波动〔收缩面曲面图呈犬牙状(见图4)〕。靠近弯月面区域坯壳较薄，波动现象较为明显。另外，越靠近角部波动也越明显。初生坯壳的这种收缩波动会导致应力集中，容易诱发裂纹等表面缺陷。 比较3种碳钢铸坯的表面收 缩 量 可 知：〔C〕=0.100 %钢的收缩最显著，收缩波动最大(弯月面区域)，且波动沿横断面方向扩展最广；〔C〕=0.200 %钢的收缩量最小。 2.3 弯月面区域角部初生坯壳收缩状况 图5示出3种碳钢的铸坯角部在靠近弯月面区域的收缩情况。可以看出：在离弯月面20 mm范围内，铸坯角部就脱离了结晶器铜板，其中〔C〕=0.045 %钢脱离最早，这是因为该钢种的固相线温度最高，最早凝固形成坯壳；〔C〕=0.100 %钢在形成初生坯壳后发生强烈收缩，但在离弯月面50 mm处被增大的钢水静压力压回，然后又继续收缩。该钢种初生坯壳收缩最显著，收缩波动也最大，因此最容易诱发铸坯表面缺陷；〔C〕=0.045 %钢的初生坯壳收缩量和收缩波动程度明显地降低；〔C〕=0.200 %钢的初生坯壳收缩量和收缩波动程度最小。 图5 弯月面区域初生坯壳角部收缩量 Fig.5 Shrinkage of initial shell ofbillet corner at meniscus 3 结 论 (1)对于碳含量在0.1 %附近的包晶钢，其初生坯壳在结晶器上部和靠近角部区域的收缩很不规则，容易诱发铸坯表面缺陷。 (2)坯壳不规则收缩主要集中在弯月面下100 mm范围内。由此可知，结晶器上部的锥度并不适合坯壳收缩。因此，应通过优化结晶器锥度来提高拉坯速度。一个重要的指导原则是在结晶器上部采用较大锥度，以促使坯壳与铜板良好接触。

㈥ 钢的热膨胀系数计算

计算公式有两个：

(6)怎么计算钢材线膨胀系数扩展阅读

热膨胀系数检测意义

在实际应用中，当两种不同的材料彼此焊接或熔接时，选择材料的热膨胀系数显得尤为重要，如玻璃仪器、陶瓷制品的焊接加工，都要求两种材料具备相近的热膨胀系数。

在电真空工业和仪器制造工业中广泛地将非金属材料与各种金属焊接，也要求两者有相适应的热膨胀系数：如果选择材料的膨胀系数相差比较大，焊接时由于膨胀的速度不同，在焊接处产生应力，降低了材料的机械强度和气密性，严重时会导致焊接处脱落、炸裂、漏气或漏油。

如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两种材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用——中间膨胀值，从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力，恰当的利用这个特性，可以增加制品的强度。因此，测定材料的热膨胀系数具有重要意义。

㈦ 请问奥氏体、马氏体等金相组织的线膨胀系数都怎么算，或者怎么可以查到

线膨胀系数
奥氏体：18*10的-6次方~20*10的-6次方
马氏体：12*10的-6次方~14*10的-6次方
单位是/K
比容
奥氏体：0.1212+0.0033*C%
马氏体：0.1271+0.0025*C%
渗碳体：0.131
铁素体：0.1271
以上比容单位为立方厘米每克，C% 为百分含碳量，如50号钢就代入0.5进行计算