اصول محاسبه ظرفیت حرارتی ظروف فلزی برای باتری ها و وان ها قابل اجرا است.

باتری چدنی مدت بیشتری خنک می شود.

یک بار دیگر توجه شما را به این واقعیت جلب می کنم که سرعت خنک شدن یک جسم مستقیماً به جرم و گرمای ویژه ماده ای که از آن ساخته شده است بستگی دارد. ظرفیت گرمایی و هدایت حرارتی را اشتباه نگیرید!

یک باتری چدنی سه برابر سنگین تر از یک باتری آلومینیومی است. بنابراین دارد ظرفیت حرارتی بالاتر 2.5 بار

این سوال اغلب پرسیده می شود: چرا باتری های چدنی بیشتر از باتری های فولادی خنک می شوند؟

و ظرفیت حرارتی ویژه - 540 J / (kg * K) برای چدن و ​​460 J / (kg * K) برای فولاد - نسبتاً کمی (15٪) متفاوت است. و کل راز - تا حد زیادی - در جرم قابل توجهی بزرگتر باتری های چدن نهفته است.

وزن بخش باتری:

اگر دو باتری با جرم یکسان - ساخته شده از فولاد و چدن - را با هم مقایسه کنیم، در دمای یکسان، باتری چدنی 15٪ بیشتر گرما را حفظ می کند.

وان چدنی گرما را حفظ می کند.

حمام چدنی:

حمام فولادی:

یعنی مقدار گرمای آزاد شده در حین خنک شدن 1 درجه در حمام چدنی 2.5 برابر بیشتر از حمام فولادی است (در مثال ما).

ظرفیت گرمایی آب حمام:

از آنچه در زیر آمده است، دما آب گرم(40 درجه) که در حمام در دمای اتاق (20 درجه) ریخته می شود برای حمام فولادی 1 درجه و برای حمام چدنی 2.5 درجه کاهش می یابد.

ظروف فلزی از نگاه یک فیزیکدان

در بازگشت به مبحث ظروف فلزی، فیزیک فرآیندها را به صورت اعداد نشان خواهم داد.

رسانایی گرمایی.

رسانایی حرارتی از نظر عددی برابر با مقدار حرارت (J) است که از واحد سطح (متر مربع) در واحد زمان (ثانیه) در یک گرادیان دمای واحد عبور می کند.

ضرایب هدایت حرارتی از کتاب مرجع:

نتیجه گیری: چدن گرما را به کندی پخش می کند. به عبارت دیگر، گوشت در یک ماهیتابه چدنی به دلیل توزیع یکنواخت تر حرارت، نمی سوزد (از جمله).

در طبخ کباب در طبیعت نیز وضعیت مشابه است. پختن گوشت روی ذغال به شما امکان می دهد تا قطعات را بپزید. پختن روی آتش باز به سادگی قسمت بیرونی گوشت را کباب می کند در حالی که داخل آن خام باقی می ماند.

ظرفیت گرمایی.

ظرفیت حرارتی از نظر عددی برابر با مقدار گرمایی (J) است که برای تغییر دمای آن یک واحد (K) باید منتقل شود.

گرمای خاص

ظرفیت گرمایی ویژه - مقدار گرمایی (J) که باید به واحد جرم یک ماده (کیلوگرم) منتقل شود تا دمای آن با دمای واحد (K) تغییر کند.

به عبارت دیگر، برای محاسبه ظرفیت حرارتی یک ظرف فلزی - چه مقدار انرژی حرارتی در ظرف گرم شده تا دمای مورد نظر خواهد بود - باید جرم ظرف (کیلوگرم) را در ظرفیت گرمایی ویژه ضرب کرد. فلز (J / (kg * K)) که از آن ساخته شده است.

مقادیر ویژه گرما از کتاب راهنما:

ظرفیت گرمایی ویژه پارامتر مهمی است که ویژگی های فولاد را تعیین می کند. مقدار گرمایی را که باید صرف شود تا یک کیلوگرم آلیاژ 1 درجه گرم شود را نشان می دهد. ظرفیت گرمایی تحت تأثیر ویژگی های مختلف فولاد قرار می گیرد که به ویژه در زمانی که اهمیت دارد

زیر گرمای ویژهفولاد به مقدار حرارت مورد نیاز برای افزایش دمای یک کیلوگرم ماده دقیقاً یک درجه اطلاق می شود. هر دو مقیاس سلسیوس و کلوین را می توان به طور مساوی استفاده کرد.

ظرفیت گرمایی تحت تأثیر عوامل بسیاری است:

• حالت تجمع ماده گرم شده؛
• فشار اتمسفر؛
• روش گرمایش؛
• نوع فولادی

به ویژه فولادهای پر آلیاژ حاوی مقادیر زیادی کربن بوده و نسوز هستند. بر این اساس، برای گرم شدن یک درجه، حرارت بیشتری نسبت به استاندارد 460 J / (kg * K) مورد نیاز است. فولادهای کم آلیاژ سریعتر و راحت تر گرم می شوند. حداکثر مقدار گرما و انرژی برای گرم کردن مواد نسوز با عملیات ضد خوردگی مورد نیاز است.

محاسبه ظرفیت گرمایی برای هر مورد خاص انجام می شود. همچنین باید در نظر داشت که با افزایش دمای ماده گرم شده، ظرفیت گرمایی آن تغییر می کند.

ظرفیت حرارتی ویژه هنگام انجام سختی القایی یا تمپر کردن قطعات ساخته شده از فولاد، چدن، مواد کامپوزیت مهم است. هنگامی که دمای محصول به میزان معینی افزایش می یابد، تغییرات فاز در ساختار رخ می دهد و بر این اساس، ظرفیت گرمایی ویژه نیز تغییر می کند. گرمایش بیشتر به گرمای بیشتر/کوچکتر نیاز دارد.

ظرفیت گرمایی ویژه نه تنها فرآیند گرمایش فولاد یا مواد کامپوزیت، بلکه خنک سازی آنها را نیز مشخص می کند. هر ماده هنگامی که سرد می شود، مقدار معینی گرما و/یا انرژی می دهد. ظرفیت گرمایی ویژه به شما امکان می دهد محاسبه کنید که وقتی یک کیلوگرم فلز یک درجه خنک شود، چه مقدار گرما به دست می آید. انتقال حرارت تحت تأثیر ناحیه مواد خنک شده، وجود / عدم وجود تهویه اضافی است.

ظرفیت گرمایی ویژه چگونه محاسبه می شود؟

با احتساب گرمای ویژهاغلب در مقیاس کلوین. اما تنها به لطف تفاوت در نقطه مرجع، نشانگر را می توان به درجه سانتیگراد تبدیل کرد.

پارامتر گرمای ویژه مقدار سوخت مورد نیاز برای گرم کردن قطعه تا یک نقطه معین را تعیین می کند. این بستگی به نوع و عیار فولاد دارد. یک آلیاژ با آلیاژ بالا دارای مقدار پارامتر بالاتری در همان دما است. فولادهای کم آلیاژ و کربن - کمتر.

مثال:

برای مقایسه، فولاد G13 دارای ظرفیت حرارتی 0.520 کیلوژول / (کیلوگرم * درجه) در دمای 100 درجه سانتیگراد است. این آلیاژ بسیار آلیاژی است، یعنی حاوی کروم، نیکل، سیلیکون و سایر عناصر اضافی بیشتری است. فولاد کربن درجه 20 در دمای مشابه دارای ظرفیت گرمایی ویژه 0.460 کیلوژول / (کیلوگرم * درجه) است.

بنابراین، ظرفیت گرمایی ویژه نه تنها به دما، بلکه به نوع فولاد نیز بستگی دارد. فولادهای پر آلیاژ در برابر ترک خوردگی مقاومت کمتری دارند و قابلیت جوش کمتری دارند. نسوز این گونه مواد افزایش می یابد. این شاخص ها مستقیماً بر روی این که از درجه های مختلف فولاد ساخته شده اند تأثیر می گذارد. پایداری، سبکی، استحکام مهمترین معیارهایی هستند که با کیفیت چنین آلیاژی تعیین می شوند.

در جداول می توان شاخص های ظرفیت حرارتی ویژه فولادهای پر آلیاژ G13 و R18 و همچنین تعدادی از آلیاژهای کم آلیاژ را مشاهده کرد. محدوده دما - 50:650oС.

چدن ترکیبی از آهن و کربن است. از جمله خواص اصلی جرم، شکل، حجم و قرارگیری ناخالصی های گرافیت است. در حالت تعادل ترمودینامیکی، ساختار آلیاژهای آهن-کربن را می توان با یک نمودار توصیف کرد. در طول اصلاح ترکیب تغییرات:

دمای یوتکتیک (o C) T \u003d 1135 + 5 * Si - 35 * P - 2 * Mn + 4 * Cr.
اشباع یوتکتیک با کربن (%) С = 4.3 - 0.3 * (Si + P) - 0.04 * Ni - 0.07 * Cr.
دمای تبدیل یوتکتوئید (o C) T = 723 + 20*Si + 8*Cr - 30*Ni - 10*Cu - 20*Mn;
اشباع یوتکتوئید با کربن (%) C = 0.8 - 0.15 * Si - 0.8 * Ni - 0.05 * (Cr + منگنز).

قرار دادن نقاط بحرانی به درجه گرمایش بستگی دارد - در مورد خنک کننده، آنها کمی به سمت پایین حرکت می کنند. دقیق ترین فرمول های ساده برای تعداد بسیار زیاد ایجاد شده است که شامل اجزای آلیاژی نیست:

اشباع یوتکتیک با کربن C = 4.3 - 0.3 * (Si + P).
اشباع یوتکتوئید با کربن C = 0.8 - 0.15 * Si.

تأثیر ترکیبات بر ساختار را می توان در جدول 1 مشاهده کرد. ضرایبی که اثر گرافیتیزاسیون مشروط را تعیین می کنند را می توان تنها در حضور (C) (حدود 3٪) و سیلیکون (Si) (حدود 2٪) در نظر گرفت. ).

جدول 1. تأثیر تقریبی عناصر بر ساختار چدن

عناصر				عمل گرافیت نسبی
		روی توده فلزی اصلی	روی گرافیت	وقتی جامد شد	در حالت جامد
		کاهش پرلیت
		کاهش پرلیت	افزایش تعداد و تجمیع		+0.2 تا +0.5
منگنز	بیش از 0.8 بیش از 1.0	آسیاب پرلیت تشکیل سولفید منگنز	خرد شدن ضعیف همان، اما کمتر		-0.2 تا +0.5
		تشکیل سولفید منگنز	همان، اما کمتر		-0.2 تا +0.5
		تشکیل سولفید	کاهش مقدار
		آسیاب پرلیت	افزایش مقدار و آسیاب ضعیف		+4 به -0.2
		آسیاب پرلیت	کاهش مقدار و آسیاب ضعیف		-1.2 تا -3.0
		تاثیر نمی گذارد	نصب نشده		+0.3 تا -0.2
مولیبدن		آسیاب پرلیت. تشکیل ساختار سوزنی			-0.5 تا -1.5
		آسیاب پرلیت	کاهش مقدار. خرد شدن قابل توجه
آلومینیوم		کاهش پرلیت	افزایش تعداد و تجمیع
سریم و منیزیم			کروی شدن

خواص فیزیکی و مکانیکی

مهمترین شاخص های خواص فیزیکی و مکانیکی ریزساختار چدن در جدول آمده است. 2، خواص فیزیکی - در جدول. 3. در جدول 3 مشخص شده است. وزن مخصوص به دلیل نوسانات در حجم کربن ترکیبی و تغییر در تعداد منافذ می تواند نوسانات زیادی داشته باشد. وزن مخصوص چدن در زمان ذوب آن 7 ± 0.1 گرم بر سانتی متر مکعب است. هنگام افزودن ناخالصی های مختلف ساده، کاهش می یابد. ضریب انبساط حرارتی نشان داده شده در جدول 3 تحت تأثیر ساختار چدن است.

یک افزایش غیرقابل برگشت قوی در حجم در مورد تغییر دما رخ می دهد، که در آن یک انتقال فاز تعادلی در یک سیستم فیزیکی رخ می دهد. این نشانگر می تواند به 30٪ برسد، اما اغلب وقتی تا 500 درجه سانتیگراد گرم می شود از 3٪ تجاوز نمی کند. افزایش حجم توسط اجزایی که گرافیت را تشکیل می دهند تسهیل می شود و اجزایی که کاربیدها را ایجاد می کنند و همچنین پوشش ریخته گری تداخل می کند. آهن با میناکاری، متالیزاسیون و گالوانیزه کردن.

جدول 2. خواص فیزیکی و مکانیکی اجزای ساختاری چدن بدون آلیاژ

جزء ساختاری

وزن مخصوص G/cm 3

ضریب انبساط خطی حرارتی a * 10 - در 1 / o C در دمای 20 -100 o C

ظرفیت گرمایی بر حسب cal / G * o C در دمای درجه سانتی گراد

هدایت حرارتی بر حسب cal/cm*s در حدود C

مقاومت الکتریکی در μΩ 9 سانتی متر

استحکام کششی σ در کیلوگرم بر میلی متر 2

ازدیاد طول σ بر حسب درصد

سختی HB

آستنیت

سیمانیت

خواص حرارتی

شاخص ظرفیت حرارتی چدن از یک ترکیب خاص را می توان بر اساس قانون اختلاط با استفاده از اطلاعات ارائه شده در جدول 2 تعیین کرد. می تواند برابر با 0.00018 کیلوکالری / (گرم درجه سانتیگراد) باشد زمانی که دما بر آستانه انتقال فاز غلبه کند، تا حداکثر دمای ذوب پس از غلبه بر نقطه ذوب - 0.00003 ± 0.00023 kcal / (g o C). اثر حرارتی در طول انجماد 0.005 ± 0.055 کیلو کالری در گرم است و در مورد تجزیه یوتکتوئیدی آستنیت، با حجم پرلیت موجود تعیین می شود و می تواند در غلظت یوتکتوئید 0.8٪ C به 0.0215 ± 0.0015 کیلو کالری در گرم برسد. خیابان

ظرفیت گرمایی در واحد حجم این ماده را می توان برای محاسبات بزرگ استفاده کرد: برای چدن در حالت جامد - تقریباً 0.001 کیلو کالری / سانتی متر 3 درجه سانتی گراد و در حالت مایع - 0.0015 کیلو کالری / سانتی متر 3 درجه سانتی گراد.

هدایت حرارتی را نمی توان با قانون اختلاط ایجاد کرد. در جدول نشان داده شده است. 2، شاخص های آن برای عناصر، با افزایش اندازه آنها در سیستم های پراکنده، کاهش می یابد. شاخص های معمولی هدایت حرارتی در جدول نشان داده شده است. 3. نقش اجزای موجود در چدن در تغییر رسانایی حرارتی را می توان در انحرافات در سطح گرافیتی شدن مشاهده کرد. هدایت حرارتی آهن با افزایش حجم مواد افزودنی مختلف موجود در آن کاهش می یابد.

چدن در حالت مذاب دارای رسانایی حرارتی حدود 0.04 کالری بر سانتی متر بر سانتی متر بر ثانیه است.
با استفاده از محاسبات بزرگ شده، هدایت حرارتی چدن در حالت جامد برابر با هدایت حرارتی آن و در حالت مذاب - 0.3 میلی متر 2 / s است.

جدول 3. معمولی مشخصات فیزیکیچدن

نوع چدن				توجه داشته باشید، با افزایش دما: "+" - افزایش می یابد. "-" - پایین می رود
وزن مخصوص G/cm 3
ضریب انبساط خطی حرارتی a 10 - در 1 / o C، در دمای 20-100 o C
انقباض واقعی بر حسب درصد
هدایت حرارتی بر حسب cal/cm sec o C
ویسکوزیته دینامیکی در دمای مایع dyn sec/cm2
کشش سطحی در داین / سانتی متر 2
مقاومت الکتریکی در Mk Ohm cm
ظرفیت گرمایی بر حسب cal/G o C
نیروی اجباری در ه
مغناطیس پسماند در gs

خواص هیدرودینامیکی

شاخص های ویسکوزیته مطلق را می توان در جدول یافت. 4. ویسکوزیته با افزایش سهم و همچنین در مورد کاهش بخشی از گوگرد و مواد افزودنی با منشاء غیرفلزی به دلیل شاخص های دما تمایل به کاهش دارد.

کاهش ویسکوزیته و نسبت دمای مطلق آزمایش و لحظه انجماد به نسبت مستقیم است. در طول انتقال دمای شروع انجماد، ویسکوزیته به سرعت افزایش می یابد.

داده‌های مربوط به کشش سطحی چدن برای محاسبات درشت دانه را می‌توان از جدول 3 گرفت. با کاهش نسبت کربن افزایش می‌یابد و هنگامی که اجزای منشأ غیرفلزی به ترکیب اضافه می‌شوند، به سرعت تغییر می‌کند.

برای تعیین مشخصات الکتریکی، می توانید از قانون کورناکوف استفاده کنید. مقادیر تقریبی ناخالصی را می توان در جدول یافت. 2، و، به طور خاص چدن - در جدول. 3. تأثیر قطعات ورودی بر مقاومت الکتریکی جامدبه صورت مشروط می توان به ترتیب نزولی به ترتیب زیر قرار داد: (Si)، منگنز (Mn)، (Cr)، (Ni)، (Co).

جدول 4. ضرایب ویسکوزیته چدن

دما بر حسب درجه سانتی گراد	ضریب ویسکوزیته در چدن (dyne sec / cm 2) با محتوای کربن بر حسب درصد
چدن سفید می شود
چدن خاکستری می شود

ویژگی های مکانیکی

ویژگی های آماری استحکام کششی (آستانه تنش مکانیکی) چدن را می توان بر اساس ساختار آن با توجه به شاخص های نشان داده شده در جدول 2 به روش کیفی محاسبه کرد. استحکام اجزای موجود در ساختار چدن با افزایش در آنها افزایش می یابد. اندازه های وزنی در سیستم های پراکنده ساختار، تعداد، حجم و محل اجزای گرافیت بیشترین تأثیر را بر آستانه تنش مکانیکی دارد. ساختار جرم کل فلز چندان مهم نیست.

حداکثر کاهش استحکام هنگام قرار دادن اجزای گرافیت زنجیره مانند مشاهده می شود که باعث می شود ساختار فلز چندان پیوسته نباشد. حداکثر شاخص های مقاومت فلز توسط ساختار کروی گرافیت داده می شود. با افزایش دمای فرآیند آزمایش، آستانه تنش مکانیکی، به طور کلی، تا 400 درجه سانتیگراد تغییر نمی کند (در محدوده 100 تا 200 درجه سانتیگراد، استحکام کمی کاهش می یابد، در 10 - 15٪. ). پس از غلبه بر نشانگر 400 درجه سانتیگراد، از دست دادن ثابت شاخص های آستانه تنش مکانیکی ثبت می شود.

ویژگی های پلاستیسیته با ساختار جرم کل فلز (طبق شاخص های ارائه شده در جدول 2) تعیین می شود، اما به طور قابل توجهی - با شکل ناخالصی های گرافیت. اگر شکل کروی باشد، کشش می تواند تا 30٪ برسد. در چدن خاکستری، چنین کشیدگی تقریباً هرگز حتی به یک دهم درصد نمی رسد. کشیدگی در چدن خاکستری کلسینه شده (فریتی) می تواند تقریباً 1.5٪ باشد.

خاصیت ارتجاعی به طور کلی توسط ساختار گرافیت تعیین می شود. اگر تغییری در شکل ناخالصی های گرافیت ایجاد نشده باشد، در فرآیند عمل حرارتی روی چدن تغییر نمی کند. آزمایش های خمشی نسبت تغییر شکل های الاستیک را معادل 50 تا 80 درصد تغییر شکل کل نشان می دهد.

خزش چدن را نباید با حالت رشد (افزایش غیرقابل برگشت حجم آن) اشتباه گرفت. چدن که حاوی اجزای آلیاژی نیست، هنگامی که در دمای بالای 550 درجه سانتیگراد گرم می شود، با تغییر شکل های دائمی، بسته به رشد آن، مشخص می شود که بر تغییر شکل های قابل قبول در تعیین خزش غالب است. اگر سرعت آن 0.00001٪ در ساعت باشد، پس از آن به مدت 1000 ساعت در بار 3 کیلوگرم بر میلی متر مربع، چدن خاکستری بدون اجزای آلیاژی در دمای 400 درجه سانتیگراد پایداری نشان می دهد، و چدن حاوی اجزای آلیاژی - تا 500 درجه سانتیگراد. ج- افزایش مقاومت در برابر خزش را می توان با چدن آستنیتی و همچنین چدن با افزودن مولیبدن یا با افزایش حضور نیکل و کروم به دست آورد.

اگر مواد افزودنی به شکل گرافیت در چدن وجود داشته باشد، مدول الاستیسیته آن فقط مشروط خواهد بود. این شاخص توسط ساختار بخش عمده فلز تعیین نمی شود و با نسبت افزودنی های گرافیت و ساختار آنها مشخص می شود: با افزایش نسبت افزودنی های گرافیت و با کاهش شباهت آنها به ساختار کروی کاهش می یابد. .

استحکام ضربه مشخصه کاملاً دقیق کیفیات دینامیکی نیست. با افزایش آخال‌های فریت، در صورت کاهش آخال‌های گرافیت، و همچنین زمانی که ساختار جزء گرافیت تا حد ممکن شبیه به یک کروی باشد، رشد می‌کند. با یک دوره ناهموار بارگذاری، حد خستگی به دلیل افزایش تنش هایی که در جهت اعمال بار ایجاد می شود به حداکثر می رسد. حد خستگی با افزایش آستانه تنش مکانیکی و تکرارپذیری بار افزایش می یابد.

خواص تکنولوژیکی

سیالیت توسط خواص فلزی و ساختار تعیین می شود. اغلب بستگی به طول ریخته‌گری دارد که پر می‌شود و با کاهش ویسکوزیته، افزایش گرمای بیش از حد افزایش می‌یابد (اما سیالیت بیشتر تحت تأثیر گرمای بیش از حد در بالای نقطه ریزش قرار می‌گیرد)، کاهش فاصله انجماد، و با تعیین می‌شود. گرمای نهان همجوشی و ظرفیت گرمایی، که با حجم بیان می شود.

خواص شیمیایی

درجه مقاومت در برابر اکسیداسیون به دلیل ساختار چدن و محیط (ترکیب شیمیایی، دما و سیر آن). عناصر تشکیل دهنده چدن دارای پتانسیل الکترودی هستند. با کاهش این مقدار می توان آنها را به ترتیب زیر مرتب کرد: گرافیت (کاربید آهن)، یوتکتیک فسفید دو یا سه گانه - اکسیفر.

ولتاژ بین گرافیت و اکسیفر (فریت) 0.56 ولت است. درجه مقاومت در برابر خوردگی با افزایش متناظر در سطح پراکندگی اجزای تشکیل دهنده کاهش می یابد. با این حال، کاهش بیش از حد ظرافت کاربید آهن، درجه مقاومت در برابر اکسیداسیون را کاهش می دهد. اجزای آلیاژی بر توانایی چدن در مقاومت در برابر اکسیداسیون همراه با تأثیر آنها بر ترکیب ساختاری تأثیر می گذارد. مقاومت بیش از حد در برابر فرآیندهای اکسیداتیو در ریخته گری های چدن با پوسته حفظ شده پس از آن مشاهده می شود.

α ظرفیت گرمایی ویژه باو هدایت حرارتی λ به ترکیب و ساختار چدن و ​​همچنین به دما بستگی دارد. بنابراین، مقادیر آنها در محدوده دمایی مناسب داده می شود. با افزایش مقادیر دما α و بامعمولا افزایش می یابد و λ کاهش می یابد (جدول 1).

ضریب انبساط خطی α و ظرفیت گرمایی ویژه جساختارهای ناهمگن واقعی از جمله چدن را می توان با قانون اختلاط تعیین کرد:

جایی که x 1، x 2، ...، x n - α یا جاجزای ساختاری (جدول 2)؛
a 1، a 2، ...، a n- محتوای کمی آنها

هدایت حرارتی آلیاژها و مخلوط ها، بر خلاف ضریب α و ظرفیت گرمایی جنمی توان با قانون اختلاط تعیین کرد. تأثیر عناصر منفرد بر هدایت حرارتی را می توان تنها تقریباً با محاسبه تعیین کرد.

در هر ضریب α و ظرفیت گرمایی ویژه باعمدتاً بر ترکیب چدن و ​​هدایت حرارتی تأثیر می گذارد λ - درجه گرافیتی شدن، پراکندگی ساختار، اجزاء غیر فلزی و غیره.

ضریب انبساط خطی نه تنها تغییرات ابعاد بسته به دما، بلکه تنش های ایجاد شده در ریخته گری را نیز تعیین می کند. نزول کردن α از این موقعیت ها مفید است و شرایط را برای به دست آوردن ریخته گری با کیفیت بالا تسهیل می کند. اما در مورد عملیات مشترک قطعات چدنی با قطعات ساخته شده از آلیاژهای غیر آهنی یا سایر مواد با ضریب انبساط خطی بالاتر، باید برای افزایش ارزش تلاش کرد. α برای چدن

ظرفیت گرمایی و هدایت حرارتی هستند پراهمیتبرای ریخته گری مانند لوله های گرمایش، قالب ها، قطعات واحدهای برودتیو موتورها احتراق داخلیو غیره، زیرا آنها یکنواختی توزیع دما در ریخته گری و شدت حذف حرارت را تعیین می کنند.

روی میز. 3 خواص ترموفیزیکی چدن های گروه های مختلف را نشان می دهد.

جدول 3 خواص ترموفیزیکیچدن

چدن	α 20 100 ∗10 6، 1/°C	ج 20 100، J/(kg∗°C)	ج 20 1000، J/(kg∗°C)	λ 20 100، W/(m∗°C)
خاکستری با گرافیت لایه ای (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
MF35	11,5-12,0	502-544	628-670	37,6-46,0
استحکام بالا (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
چکش خوار (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
آلیاژی (GOST 7769-82)
نیکل ChN20D2Sh	17-19	—	460-502	17,4
با 35-37 درصد نیکل	1,5-2,5	—	—	—
کرومی:
CH16	—	—	—	32,5 *1
CH22	—	—	—	25,5 *1
CH28	9-10	—	—	17,4 *1
CH32	9-10	—	—	19,8 *1
سیلیسی:
CHS5	14-17 *2	—	—	21,0 *3
ChS15، ChS17	4,7 *1	—	—	10,5
آلومینیوم:
ChYu22Sh	17,5 *1	—	—	15,1-28,0 *3
CHJ30	22-23 *2	—	—	—
*1 بین 20-200 درجه سانتیگراد.
*2 بین 20-900 درجه سانتیگراد.
*3 بین 20-500 درجه سانتیگراد.

ضریب انبساط خطی α

ضریب انبساط خطی α . بیشترین تاثیر را روی ضریب α کربن را به خصوص در حالت محدود اعمال می کند. یک درصد کربن مربوط به حدود 5 برابر است مقدار زیادسیمانیت نسبت به گرافیت بنابراین، عناصر گرافیتی (Si، Al، Ti، Ni، Сu و غیره)افزایش و ضد پیوند (Cr، V، W، Mo، Mn، و غیره)کاهش ضریب انبساط خطی،

بالاترین ارزش α چدن های نیکل آستنیتی و همچنین چدن های آلومینیومی فریتی از نوع چدن و ​​پیروفرال متفاوت هستند. بنابراین، در یک محتوای به اندازه کافی بالا نیکل، مس، منگنزمعنی α ; به شدت افزایش می یابد. با این حال، با محتوا Ni> 20% α کاهش می یابد: و به حداقل 35-37 درصد نیکل می رسد. شکل گرافیت به طور قابل توجهی بر ضریب انبساط خطی فقط در دماهای پایین تأثیر می گذارد. α چدن داکتیل با گرافیت ندولار کمی بالاتر از α چدن با گرافیت لایه ای.

ظرفیت حرارتی ویژه چدن

ظرفیت گرمایی ویژه چدن، مانند آهن، با افزایش دما افزایش می یابد (جدول 2 را ببینید) و با افزایش ناگهانی در طول تبدیل فاز مشخص می شود. Fe α → Fe λ ;سپس گرمای ویژه چدنبه شدت کاهش می یابد، اما با افزایش بیشتر دما دوباره افزایش می یابد.

گرافیتی شدن ظرفیت گرمایی ویژه چدن را کاهش می دهد. از اینجا از سفید؛ چدن کمی بالاتر از چدن خاکستری و پر استحکام است (جدول 4 را ببینید).

هدایت حرارتی چدن.

هدایت حرارتی چدن بیشتر از سایرین است مشخصات فیزیکیبه ساختار، پراکندگی آن و کوچکترین ناخالصی ها بستگی دارد، یعنی یک خاصیت حساس به سازه است.

گرافیت رسانایی حرارتی را افزایش می دهد. بنابراین عناصری که درجه گرافیت شدن و اندازه گرافیت را افزایش می دهند افزایش یافته و عناصری که مانع از گرافیت شدن و افزایش پراکندگی اجزای ساختاری می شوند کاهش می یابد. اثر نشان‌داده‌شده گرافیت برای گرافیت گره‌دار کمتر است (جدول 4 را ببینید).

شکل گرافیت، بارش و توزیع آن نیز بر هدایت حرارتی تأثیر می گذارد. برای مثال، چدن داکتیل هدایت حرارتی کمتری نسبت به چدن خاکستری دارد. هدایت حرارتی آهن گرافیت فشرده (CVG) بالاتر از آهن گرافیت فشرده است و نزدیک به λ چدن خاکستری با گرافیت لایه ای.

چدن های پر آلیاژ، به عنوان یک قاعده، با هدایت حرارتی پایین تر از چدن های معمولی مشخص می شوند.