تنطبق مبادئ حساب السعة الحرارية للأواني المعدنية على البطاريات وأحواض الاستحمام.

بطارية الحديد الزهر تبرد لفترة أطول.

مرة أخرى ، أود أن ألفت انتباهكم إلى حقيقة أن معدل تبريد الجسم يعتمد بشكل مباشر على الكتلة والحرارة النوعية للمادة التي صنع منها. لا تخلط بين السعة الحرارية والتوصيل الحراري!

بطارية الحديد الزهر أثقل بثلاث مرات من بطارية الألومنيوم. لذلك ، لديها سعة حرارية أعلى 2.5 مرة.

غالبًا ما يُطرح السؤال: لماذا تبرد بطاريات الحديد الزهر لفترة أطول من البطاريات الفولاذية؟

والسعات الحرارية النوعية - 540 J / (kg * K) للحديد الزهر و 460 J / (kg * K) للصلب - تختلف قليلاً نسبيًا (15٪). والسر كله - إلى حد كبير - يكمن في الكتلة الأكبر بكثير من بطاريات الحديد الزهر.

وزن قسم البطارية:

إذا قارنا بطاريتين من نفس الكتلة - مصنوعة من الفولاذ والحديد الزهر - فعند نفس درجة حرارة التسخين ، ستحتفظ بطارية الحديد الزهر بالحرارة بنسبة 15٪ أكثر.

حوض من الحديد الزهر يحتفظ بالحرارة.

حمام من الحديد الزهر:

حمام فولاذي:

أي أن كمية الحرارة المنبعثة أثناء التبريد بمقدار درجة واحدة في حمام من الحديد الزهر أكبر 2.5 مرة من حمام الفولاذ (في مثالنا).

السعة الحرارية لماء الحمام:

مما يلي ، درجة الحرارة ماء ساخن(40 درجة) التي تُسكب في الحمام عند درجة حرارة الغرفة (20 درجة) تنخفض درجة واحدة للحمام الصلب و 2.5 درجة للحمام من الحديد الزهر.

الأواني المعدنية من خلال عيون الفيزيائي

بالعودة إلى موضوع الأواني المعدنية ، سأعرض فيزياء العمليات بالأرقام.

توصيل حراري.

الموصلية الحرارية تساوي عدديًا كمية الحرارة (J) التي تمر عبر وحدة مساحة (متر مربع) لكل وحدة زمنية (ثانية) عند تدرج درجة حرارة الوحدة.

معاملات التوصيل الحراري من الكتاب المرجعي:

الخلاصة: الحديد الزهر يوزع الحرارة ببطء. بمعنى آخر ، لن يحترق اللحم الموجود في مقلاة من الحديد الزهر (بما في ذلك) بسبب التوزيع المتساوي للحرارة.

الوضع مشابه لطهي الشواء في الطبيعة. يسمح لك طهي اللحم على الفحم بخبز القطع. الطبخ على نار مكشوفة يشوي قطع اللحم مع ترك الأجزاء الداخلية نيئة.

السعة الحرارية.

السعة الحرارية تساوي عدديًا كمية الحرارة (J) التي يجب نقلها لتغيير درجة حرارتها بوحدة واحدة (K).

حرارة نوعية.

السعة الحرارية النوعية - مقدار الحرارة (J) التي يجب نقلها إلى وحدة كتلة من مادة (كجم) حتى تتغير درجة حرارتها بواسطة درجة حرارة الوحدة (K).

بمعنى آخر ، من أجل حساب السعة الحرارية لطبق معدني - مقدار الطاقة الحرارية التي ستكون في طبق يتم تسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة - من الضروري مضاعفة كتلة الطبق (كجم) في السعة الحرارية النوعية لـ المعدن (J / (kg * K)) الذي يصنع منه.

قيم الحرارة المحددة من الكتيب:

السعة الحرارية النوعية هي معلمة مهمة تحدد خصائص الفولاذ. يوضح مقدار الحرارة التي يجب إنفاقها لتسخين كيلوغرام من السبائك بمقدار 1 درجة. تتأثر السعة الحرارية بميزات مختلفة من الفولاذ ، وهو أمر مهم بشكل خاص عندما

تحت حرارة نوعيةيشير الصلب إلى كمية الحرارة المطلوبة لزيادة درجة حرارة كيلوغرام واحد من مادة ما بدرجة واحدة بالضبط. يمكن استخدام مقياسي Celsius و Kelvin بالتساوي.

تتأثر السعة الحرارية بعدة عوامل:

• حالة تجميع المادة الساخنة ؛
• ضغط جوي
• طريقة التسخين
• نوع الصلب.

على وجه الخصوص ، يحتوي الفولاذ عالي السبائك على كميات كبيرة من الكربون وهو مقاوم للحرارة. وفقًا لذلك ، من أجل التسخين بدرجة واحدة ، هناك حاجة إلى مزيد من الحرارة مقارنة بالمعيار 460 J / (kg * K). يتم تسخين الفولاذ منخفض السبائك بشكل أسرع وأسهل. يلزم أقصى قدر من الحرارة والطاقة لتسخين المواد المقاومة للحرارة بمعالجة مقاومة للتآكل.

يتم حساب السعة الحرارية لكل حالة محددة. يجب أيضًا مراعاة أنه مع زيادة درجة حرارة المادة المسخنة ، تتغير سعتها الحرارية.

تعتبر السعة الحرارية المحددة مهمة عند إجراء تصلب التعريفي أو تلطيف الأجزاء المصنوعة من الفولاذ والحديد الزهر والمواد المركبة. عندما ترتفع درجة حرارة المنتج بعدد معين من الدرجات ، تحدث تغيرات المرحلة في الهيكل ، وبالتالي ، تتغير السعة الحرارية المحددة أيضًا. سيتطلب المزيد من التسخين كميات أكبر / أصغر من الحرارة.

لا تميز السعة الحرارية المحددة عملية تسخين الفولاذ أو المواد المركبة فحسب ، بل تتميز أيضًا بتبريدها. تنتج كل مادة ، عند تبريدها ، قدرًا معينًا من الحرارة و / أو الطاقة. تسمح لك السعة الحرارية المحددة بحساب مقدار الحرارة التي سيتم الحصول عليها عندما يبرد كيلوغرام واحد من المعدن بدرجة واحدة. يتأثر انتقال الحرارة بمساحة المادة المبردة ، ووجود / عدم وجود تهوية إضافية.

كيف يتم حساب السعة الحرارية النوعية؟

عد حرارة نوعيةفي كثير من الأحيان على مقياس كلفن. ولكن بفضل الاختلاف في النقطة المرجعية فقط ، يمكن تحويل المؤشر إلى درجات مئوية.

تحدد معلمة الحرارة المحددة كمية الوقود اللازمة لتسخين الجزء إلى نقطة معينة. هذا يعتمد على نوع ودرجة الفولاذ. سبيكة سبيكة لها قيمة معلمة أعلى عند نفس درجة الحرارة. سبائك منخفضة وفولاذ كربوني - أقل.

مثال:

للمقارنة ، تبلغ السعة الحرارية لصلب G13 0.520 كيلو جول / (كجم * درجة) عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. هذه السبيكة شديدة السبائك ، أي أنها تحتوي على المزيد من الكروم والنيكل والسيليكون وعناصر إضافية أخرى. درجة حرارة الكربون الصلب 20 عند درجة حرارة مماثلة لها سعة حرارية محددة 0.460 كيلو جول / (كجم * درجة).

وبالتالي ، فإن السعة الحرارية المحددة لا تعتمد فقط على درجة الحرارة ، ولكن أيضًا على نوع الفولاذ. الفولاذ عالي السبائك أقل مقاومة للتشقق وأقل قابلية للحام. يتم زيادة حران هذه المواد. تؤثر هذه المؤشرات بشكل مباشر على المواد المصنوعة من درجات مختلفة من الفولاذ. الاستقرار ، الخفة ، القوة هي أهم المعايير التي تحددها جودة هذه السبيكة.

في الجداول ، يمكن للمرء أن يلاحظ مؤشرات السعة الحرارية النوعية للفولاذ عالي السبائك G13 و R18 ، بالإضافة إلى عدد من السبائك منخفضة السبائك. تتراوح درجات الحرارة - 50: 650 درجة مئوية.

الحديد الزهر هو مزيج من الحديد والكربون. من بين الخصائص الرئيسية هي الكتلة والشكل والحجم ووضع شوائب الجرافيت. في حالة التوازن الديناميكي الحراري ، يمكن وصف بنية سبائك الحديد والكربون من خلال رسم بياني. أثناء تعديل التكوين يتغير:

درجة حرارة سهلة الانصهار (o C) T = 1135 + 5 * Si - 35 * P - 2 * Mn + 4 * Cr ؛
تشبع سهل الانصهار بالكربون (٪) С = 4.3 - 0.3 * (Si + P) - 0.04 * Ni - 0.07 * Cr ؛
درجة حرارة تحويل eutectoid (o C) T = 723 + 20 * Si + 8 * Cr - 30 * Ni - 10 * Cu - 20 * Mn ؛
تشبع eutectoid بالكربون (٪) C = 0.8 - 0.15 * Si - 0.8 * Ni - 0.05 * (Cr + Mn).

يعتمد وضع النقاط الحرجة على درجة التسخين - في حالة التبريد ، تتحرك لأسفل قليلاً. تم وضع أدق الصيغ البسيطة للعدد الهائل الذي لا يحتوي على مكونات صناعة السبائك:

تشبع سهل الانصهار بالكربون C = 4.3 - 0.3 * (Si + P) ؛
تشبع eutectoid بالكربون C = 0.8 - 0.15 * Si.

يمكن رؤية تأثير المركبات على الهيكل في الجدول 1. يمكن أن تؤخذ المعاملات التي تحدد تأثير الرسم البياني الشرطي في الاعتبار فقط في وجود (C) (حوالي 3٪) والسيليكون (حوالي 2٪) ).

الجدول 1. التأثير التقريبي للعناصر على هيكل الحديد الزهر

عناصر				عمل الجرافيت النسبي
		على الكتلة المعدنية الرئيسية	على الجرافيت	عندما تصلب	في الحالة الصلبة
		تخفيض البيرلايت
		تخفيض البيرلايت	زيادة العدد والتوحيد		+0.2 إلى +0.5
المنغنيز	أكثر من 0.8 أكثر من 1.0	طحن البيرلايت تشكيل كبريتيد المنغنيز	التكسير الضعيف نفس الشيء ولكن أقل		-0.2 إلى +0.5
		تشكيل كبريتيد المنغنيز	نفس الشيء ولكن أقل		-0.2 إلى +0.5
		تشكيل الكبريتيد	تخفيض الكمية
		طحن البيرلايت	زيادة الكمية وطحن ضعيف		+4 إلى -0.2
		طحن البيرلايت	التقليل من الكمية وطحن ضعيف		-1.2 إلى -3.0
		لا يؤثر	غير مثبت		+0.3 إلى -0.2
الموليبدينوم		طحن البيرلايت. تشكيل هيكل الإبرة			-0.5 إلى -1.5
		طحن البيرلايت	تخفيض الكمية. تكسير كبير
الألومنيوم		تخفيض البيرلايت	زيادة العدد والتوحيد
السيريوم والمغنيسيوم			كروي

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية

يمكن العثور على أهم مؤشرات الخواص الفيزيائية والميكانيكية للبنية المجهرية للحديد الزهر في الجدول. 2 ، الخصائص الفيزيائية - في الجدول. 3. محدد في الجدول الثالث. يمكن أن تتقلب الجاذبية النوعية بشكل كبير بسبب التقلبات في حجم الكربون المشترك والتغيرات في عدد المسام. تبلغ الثقل النوعي للحديد الزهر في وقت ذوبانه 7 ± 0.1 جم / سم 3. عند إضافة شوائب بسيطة مختلفة ، فإنها تنخفض. يتأثر معامل التمدد الحراري الموضح في الجدول 3 بهيكل الحديد الزهر.

تحدث زيادة قوية لا رجعة فيها في الحجم في حالة حدوث تغير في درجة الحرارة ، حيث يحدث انتقال طور التوازن في نظام مادي. يمكن أن يصل المؤشر إلى 30٪ ، ولكن غالبًا لا يتجاوز 3٪ عند تسخينه إلى 500 درجة مئوية ، يتم تسهيل الزيادة في الحجم من خلال المكونات التي تشكل الجرافيت ، وتتداخل المكونات التي تشكل الكربيدات ، بالإضافة إلى طلاء المصبوب الحديد بالمينا والتعدين والجلفنة.

الجدول 2. الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمكونات الهيكلية للحديد الزهر غير الشوائب

المكون الهيكلي

الثقل النوعي G / سم 3

معامل التمدد الخطي الحراري أ * 10 - في 1 / درجة مئوية عند درجات حرارة 20-100 درجة مئوية

السعة الحرارية في cal / G * o C عند درجة حرارة في درجة مئوية

الموصلية الحرارية في كال / سم * ثانية حوالي C

المقاومة الكهربائية في µΩ 9 سم

قوة الشد σ in بالكيلو جرام / مم 2

استطالة σ في٪

صلابة HB

الأوستينيت

سمنتيت

الخصائص الحرارية

يمكن إنشاء مؤشر السعة الحرارية للحديد الزهر لتركيبة معينة وفقًا لقانون الخلط باستخدام المعلومات الواردة في الجدول 2. ويمكن أن تكون مساوية لـ 0.00018 kcal / (g · C) عندما تتجاوز درجة الحرارة عتبة انتقال الطور ، حتى درجة حرارة الانصهار. بعد التغلب على نقطة الانصهار - 0.00023 ± 0.00003 kcal / (g o C). التأثير الحراري أثناء التصلب هو 0.055 ± 0.005 كيلو كالوري / جم ، وفي حالة تحلل الأوستينيت ، يتم تحديده من خلال حجم البرليت المتضمن ، ويمكن أن يصل إلى 0.0215 ± 0.0015 كيلو كالوري / جم بتركيز سهل الانصهار يبلغ 0.8٪ C شارع.

يمكن استخدام السعة الحرارية لكل وحدة حجم لهذه المادة في الحسابات الموسعة: للحديد الزهر في الحالة الصلبة - حوالي 0.001 كيلو كالوري / سم 3 درجة مئوية ، وفي الحالة السائلة - 0.0015 كيلو كالوري / سم 3 درجة مئوية.

لا يمكن تحديد الموصلية الحرارية بموجب قانون الخلط ؛ مبين في الجدول. في الشكل 2 ، تنخفض مؤشراته للعناصر ، مع زيادة أحجامها في الأنظمة المشتتة. المؤشرات النموذجية للتوصيل الحراري موضحة في الجدول. 3. يمكن ملاحظة دور المكونات الموجودة في الحديد الزهر في تغيير الموصلية الحرارية في الانحرافات في مستوى الرسم البياني. تنخفض الموصلية الحرارية للحديد مع زيادة حجم المواد المضافة المختلفة الموجودة فيه.

يحتوي الحديد الزهر في الحالة المنصهرة على موصلية حرارية تبلغ حوالي 0.04 كالوري / سم ث o C.
باستخدام الحسابات الموسعة ، فإن الموصلية الحرارية للحديد الزهر في الحالة الصلبة تعادل الموصلية الحرارية ، وفي الحالة المنصهرة - 0.3 مم 2 / ثانية.

الجدول 3. نموذجي الخصائص الفيزيائيةالحديد الزهر

نوع الحديد الزهر				ملاحظة ، مع زيادة درجة الحرارة: "+" - الزيادات ؛ "-" - ينزل
الثقل النوعي G / سم 3
معامل التمدد الخطي الحراري أ 10 - في 1 / درجة مئوية ، عند درجات حرارة 20-100 درجة مئوية
الانكماش الفعلي في٪
الموصلية الحرارية في كال / سم ثانية o C.
اللزوجة الديناميكية عند درجة حرارة السائل dyn sec / cm 2
التوتر السطحي في دينيس / سم 2
المقاومة الكهربائية في مك اوم سم
السعة الحرارية بالكيلو جرام / درجة مئوية
القوة القسرية في هـ
المغناطيسية المتبقية في gs

الخصائص الهيدروديناميكية

يمكن العثور على مؤشرات اللزوجة المطلقة في الجدول. 4. تميل اللزوجة إلى الانخفاض مع زيادة الحصة ، وكذلك في حالة انخفاض جزء الكبريت والمواد المضافة ذات الأصل غير المعدني ، بسبب مؤشرات درجة الحرارة.

يتناسب الانخفاض في اللزوجة ونسبة درجات الحرارة المطلقة للتجربة ولحظة التصلب بشكل مباشر. أثناء انتقال درجة حرارة بداية التصلب ، تزداد اللزوجة بسرعة.

يمكن الحصول على البيانات الخاصة بالتوتر السطحي للحديد الزهر للحسابات ذات الحبيبات الخشنة من الجدول 3. حيث تزداد مع انخفاض نسبة الكربون وتتغير بسرعة عند إضافة مكونات من أصل غير معدني إلى التركيبة.

لتحديد الخصائص الكهربائية ، يمكنك استخدام قانون Kurnakov. يمكن العثور على قيم الشوائب التقريبية في الجدول. 2 ، وعلى وجه التحديد الزهر - في الجدول. 3. تأثير المكونات الواردة على المقاومة الكهربائية صلبيمكن وضعها بشكل مشروط في التسلسل التالي ، بترتيب تنازلي: (Si) ، المنغنيز (Mn) ، (Cr) ، (Ni) ، (Co).

الجدول 4. معاملات لزوجة الحديد الزهر

درجة الحرارة في درجة مئوية	معامل اللزوجة في الحديد الزهر (dyne sec / cm 2) مع محتوى الكربون في٪
يتحول الحديد الزهر إلى اللون الأبيض
يتحول الحديد الزهر إلى اللون الرمادي

الخواص الميكانيكية

الخصائص الإحصائية. يمكن حساب قوة الشد (عتبة الضغط الميكانيكي) للحديد الزهر بطريقة نوعية ، بناءً على هيكلها وفقًا للمؤشرات الموضحة في الجدول 2. تزداد قوة المكونات المدرجة في هيكل الحديد الزهر مع زيادة الأحجام الموزونة في الأنظمة المشتتة. إن بنية مكونات الجرافيت وعددها وحجمها وموقعها لها التأثير الأكبر على عتبة الإجهاد الميكانيكي ؛ هيكل الكتلة الكلية للمعدن ليس مهمًا جدًا.

لوحظ الحد الأقصى من الانخفاض في القوة عند وضع مكونات الجرافيت الشبيهة بالسلسلة ، مما يجعل الهيكل المعدني غير مستمر. يتم إعطاء مؤشرات القوة القصوى للمعدن من خلال البنية الكروية للجرافيت. مع زيادة درجة حرارة عملية الاختبار ، لا تتغير عتبة الإجهاد الميكانيكي ، بشكل عام ، حتى 400 درجة مئوية (في النطاق من 100 إلى 200 درجة مئوية ، تقل القوة قليلاً ، في غضون 10-15٪ ). بعد التغلب على مؤشر 400 درجة مئوية ، يتم تسجيل خسارة ثابتة لمؤشرات عتبة الإجهاد الميكانيكية.

يتم تحديد خصائص اللدونة من خلال بنية الكتلة الكلية للمعدن (وفقًا للمؤشرات الواردة في الجدول 2) ، ولكن بشكل أكثر أهمية - من خلال شكل شوائب الجرافيت. إذا كان الشكل كرويًا ، فيمكن أن تصل الاستطالة إلى 30٪. في الحديد الزهر الرمادي ، لا تصل هذه الاستطالة أبدًا إلى عُشر بالمائة. يمكن أن تكون الاستطالات في الحديد الزهر الرمادي المكلس (الفريتي) حوالي 1.5٪.

يتم تحديد المرونة ، بشكل عام ، من خلال بنية الجرافيت. لا يتغير في العملية الحرارية على الحديد الزهر ، إذا لم يتم إجراء تغييرات على شكل شوائب الجرافيت. تظهر اختبارات الانحناء نسبة التشوهات المرنة التي تساوي 50-80٪ من إجمالي التشوه.

لا ينبغي الخلط بين زحف الحديد الزهر وحالة النمو (زيادة لا رجعة فيها في حجمه). الحديد الزهر ، الذي لا يحتوي على مكونات السبائك ، عند تسخينه فوق 550 درجة مئوية ، يتميز بتشوهات دائمة ، اعتمادًا على نموه ، ويسود على التشوهات المقبولة في تحديد الزحف. إذا كانت سرعته 0.00001٪ لكل ساعة ، فعندئذٍ لمدة ألف ساعة عند حمولة 3 كجم / مم 2 ، يُظهر الحديد الزهر الرمادي بدون مكونات السبائك ثباتًا عند درجات حرارة في حدود 400 درجة مئوية ، والحديد الزهر المحتوي على مكونات السبائك - حتى 500 درجة يمكن تحقيق زيادة في مقاومة الزحف باستخدام الحديد الزهر الأوستنيتي ، وكذلك الحديد الزهر مع إضافة الموليبدينوم أو مع زيادة وجود النيكل والكروم.

إذا كانت هناك مواد مضافة على شكل جرافيت في حديد الزهر ، فإن معامل المرونة الخاص بها سيكون مشروطًا فقط. لا يتم تحديد هذا المؤشر من خلال هيكل الجزء الأكبر من المعدن ، ويتميّز بنسبة مضافات الجرافيت وهيكلها: يتناقص مع زيادة نسبة إضافات الجرافيت مع انخفاض تشابهها مع البنية الكروية .

قوة التأثير ليست خاصية دقيقة تمامًا للصفات الديناميكية. ينمو مع زيادة شوائب الفريت ، في حالة انخفاض شوائب الجرافيت ، وأيضًا عندما يكون هيكل مكون الجرافيت مشابهًا قدر الإمكان للهيكل الكروي. مع فترة التحميل غير المتكافئة ، يصل حد التعب إلى الحد الأقصى بسبب زيادة الضغوط التي تحدث في اتجاه تطبيق الحمل. يزيد حد التعب مع زيادة عتبة الإجهاد الميكانيكي وتكرار الحمل.

الخصائص التكنولوجية

يتم تحديد السيولة من خلال الخصائص المعدنية والبنية. غالبًا ما يعتمد على طول الصب المملوء ، ويزيد مع انخفاض اللزوجة ، وزيادة درجة الحرارة الزائدة (ومع ذلك ، فإن السيولة تتأثر أكثر من خلال ارتفاع درجة الحرارة فوق نقطة الصب) ، وانخفاض في فترة التصلب ، ويتم تحديدها بواسطة الحرارة الكامنة للانصهار والسعة الحرارية ، معبراً عنها بالحجم.

الخواص الكيميائية

درجة مقاومة الأكسدة ترجع إلى بنية الحديد الزهر و بيئة (التركيب الكيميائيودرجة الحرارة ومسارها). العناصر التي يتكون منها الحديد الزهر لها جهد قطب كهربائي. بتقليل هذه القيمة ، يمكن ترتيبها بالتسلسل التالي: الجرافيت (كربيد الحديد) ، فوسفيد مزدوج أو ثلاثي سهل الانصهار - أوكسيفير.

الجهد بين الجرافيت والأكسجين (الفريت) هو 0.56 فولت. تنخفض درجة مقاومة التآكل مع زيادة مقابلة في مستوى تشتت المكونات المكونة. ومع ذلك ، فإن خفض مستوى نعومة كربيد الحديد كثيرًا يقلل من درجة مقاومة الأكسدة. تؤثر مكونات السبائك على قدرة الحديد الزهر على مقاومة الأكسدة مع تأثيرها على التركيب الهيكلي. لوحظت المقاومة المفرطة لعمليات الأكسدة في مصبوبات الحديد الزهر ذات القشرة المحفوظة بعد ذلك.

α ، السعة الحرارية محددة معوالتوصيل الحراري λ تعتمد على تكوين وهيكل الحديد الزهر ، وكذلك على درجة الحرارة. لذلك ، يتم إعطاء قيمها في نطاق درجة الحرارة المناسب. مع زيادة قيم درجات الحرارة α و مععادة ما يزيد و λ ينخفض ​​(الجدول 1).

معامل التمدد الخطي α والقدرة الحرارية النوعية جيمكن تحديد الهياكل غير المتجانسة الحقيقية ، بما في ذلك الحديد الزهر ، من خلال قاعدة الخلط:

أين x 1 ، x 2 ، ... ، x n - α أو جالمكونات الهيكلية (الجدول 2) ؛
أ 1 ، أ 2 ، ... ، أ ن- محتواها الكمي.

الموصلية الحرارية للسبائك والمخاليط ، على عكس المعامل α والقدرة الحرارية جلا يمكن تحديده بقاعدة الخلط. يمكن تحديد تأثير العناصر الفردية على التوصيل الحراري فقط عن طريق الحساب.

لكل معامل α والقدرة الحرارية النوعية معيؤثر بشكل رئيسي على تكوين الحديد الزهر ، والتوصيل الحراري λ - درجة الجرافيت ، تشتت الهيكل ، شوائب غير معدنية ، إلخ.

لا يحدد معامل التمدد الخطي التغيرات في الأبعاد حسب درجة الحرارة فحسب ، بل يحدد أيضًا الضغوط المتكونة في المسبوكات. ينقص α مفيد من هذه المواقف ويسهل شروط الحصول على مصبوبات عالية الجودة. ولكن في حالة التشغيل المشترك لأجزاء من الحديد الزهر مع أجزاء مصنوعة من سبائك غير حديدية أو مواد أخرى ذات معامل تمدد خطي أعلى ، فمن الضروري السعي لزيادة القيمة α للحديد الزهر.

السعة الحرارية والتوصيل الحراري أهمية عظيمةللمسبوكات مثل أنابيب التسخين والقوالب والأجزاء وحدات التبريدوالمحركات الاحتراق الداخليإلخ ، لأنها تحدد توحيد توزيع درجة الحرارة في المصبوبات وشدة إزالة الحرارة.

في الجدول. يوضح الشكل 3 الخصائص الحرارية الفيزيائية لمكواة الصب من مجموعات مختلفة.

الجدول 3 الخصائص الفيزيائية الحراريةالحديد الزهر

الحديد الزهر	α 20100 10 6 ، 1 / ​​درجة مئوية	ج 20100، J / (كجم ∗ درجة مئوية)	ج 20 1000، J / (كجم ∗ درجة مئوية)	λ 20100، W / (م ∗ درجة مئوية)
الرمادي مع الجرافيت الرقائقي (GOST 1412-85):
MF10-MF18	10-11	502-544	586-628	46,0-54,4
MF20-MF30	10-11	502-544	586-628	41,8-50,2
مف 35	11,5-12,0	502-544	628-670	37,6-46,0
قوة عالية (GOST 7293-85):
HF 35-HF 45	11,5-12,5	460-502	586-628	37,6-46,0
HF 60-HF 80	10-11	502-523	628-670	33,5-41,9
HF 100	9-10	523-565	628-670	29,3-37,6
طيع (GOST 7769-82):
KCh 30-6 / KCh 37-12	10,5-11,0	460-511	586-628	54,4-62,8
KCh 45-5 / KCh 65-3	10,3-10,8	527-544	628-670	50,2-54,4
مخلوط (GOST 7769-82)
النيكل ChN20D2Sh	17-19	—	460-502	17,4
مع 35-37٪ ني	1,5-2,5	—	—	—
الكروم:
CH16	—	—	—	32,5 *1
CH22	—	—	—	25,5 *1
CH28	9-10	—	—	17,4 *1
CH32	9-10	—	—	19,8 *1
سيليسي:
CHS5	14-17 *2	—	—	21,0 *3
ChS15، ChS17	4,7 *1	—	—	10,5
الألومنيوم:
ChYu22Sh	17,5 *1	—	—	15,1-28,0 *3
CHJ30	22-23 *2	—	—	—
* 1 بين 20-200 درجة مئوية.
* 2 بين 20-900 درجة مئوية.
* 3 بين 20-500 درجة مئوية.

معامل التمدد الخطي α

معامل التمدد الخطي α . التأثير الأكبر على المعامل α يبذل الكربون ، خاصة في حالة الربط. واحد في المئة من الكربون يقابل حوالي 5 مرات كمية كبيرةسمنتيت من الجرافيت. لذلك ، رسم العناصر (Si ، Al ، Ti ، Ni ، Сu ، إلخ.)زيادة ومكافحة التطعيم (Cr ، V ، W ، Mo ، Mn ، إلخ.)تقليل معامل التمدد الخطي ،

أعلى قيمة α تختلف الحديد المصبوب من النيكل الأوستنيتي ، وكذلك الحديد المصبوب من الألمنيوم المصبوب من الحديد الزهر والنوع الحراري. لذلك ، في محتوى مرتفع بما فيه الكفاية ني ، نحاس ، مينيسوتاالمعنى α ؛ يزيد بشكل حاد. ومع ذلك ، مع المحتوى ني> 20٪ α ينخفض: ويصل إلى حد أدنى عند 35-37٪ نيكل. يؤثر شكل الجرافيت بشكل كبير على معامل التمدد الخطي فقط عند درجات الحرارة المنخفضة ؛ α حديد الدكتايل مع الجرافيت العقدي أعلى إلى حد ما من α الحديد الزهر مع الجرافيت الرقائقي.

السعة الحرارية النوعية للحديد الزهر

تزداد السعة الحرارية النوعية للحديد الزهر ، مثلها في ذلك مثل الحديد ، مع زيادة درجة الحرارة (انظر الجدول 2) وتتميز بزيادة مفاجئة أثناء تحول الطور Fe α → Fe λ ؛ثم الحرارة النوعية الحديد الزهرينخفض ​​بشكل حاد ، لكنه يزيد مرة أخرى مع زيادة أخرى في درجة الحرارة.

الجرافيت يقلل السعة الحرارية النوعية للحديد الزهر ؛ من هنا من الأبيض. الحديد الزهر أعلى قليلاً من الحديد الزهر الرمادي وعالي القوة (انظر الجدول 4).

التوصيل الحراري للحديد الزهر.

الموصلية الحرارية للحديد الزهر أكبر من غيرها الخصائص الفيزيائية، يعتمد على البنية وتشتتها وأصغر الشوائب ، أي أنها خاصية حساسة للهيكل.

الجرافيت يزيد من التوصيل الحراري. لذلك ، تزداد العناصر التي تزيد من درجة الرسم البياني وحجم الجرافيت ، وتنخفض العناصر التي تمنع الرسم البياني وتزيد من تشتت المكونات الهيكلية. التأثير المشار إليه للرسم البياني أقل بالنسبة للجرافيت العقدي (انظر الجدول 4).

يؤثر شكل الجرافيت وهطول الأمطار وتوزيعه أيضًا على التوصيل الحراري. على سبيل المثال ، يحتوي حديد الدكتايل على موصلية حرارية أقل من الحديد الزهر الرمادي. الموصلية الحرارية لحديد الجرافيت المضغوط (CVG) أعلى من تلك الخاصة بحديد الجرافيت المضغوط وقريبة منها λ الحديد الزهر الرمادي مع الجرافيت الرقائقي.

تتميز مكاوي الصب عالية السبيكة ، كقاعدة عامة ، بموصلية حرارية أقل من تلك العادية.