При охлаждении металл что делает

Обновлено: 21.09.2024

Внимательно всмотревшись в излом металла, ясно можно увидеть, что он представляет собой нагромождение (совокупность) отдельных кристаллов (зерен), крепко сцепленных между собой. Мельчайшей частицей металла, как и всякого другого вещества, является атом. В элементарных ячейках, из которых состоят кристаллы железа, атомы расположены в определенном порядке. Это расположение изменяется в зависимости от температуры нагрева. При любой температуре ниже 910° атомы в ячейках кристаллов располагаются в виде куба, образуя так называемую кристаллическую решетку альфа-железа. В этом кубе восемь атомов расположены в углах решетки и один в центре.

При нагреве свыше 910° происходит перегруппировка атомов и кристаллическая решетка представляет собою форму куба с четырнадцатью атомами; условно ее называют решеткой гамма-железа. При температуре 1390° решетка гамма-железа перестраивается в решетку с девятью атомами, носящую название дельта-железо. Эта решетка отличается от решетки альфа-железа несколько большим расстоянием между центрами атомов и сохраняется до момента расплавления железа, т. е. до 1535° (Рис. 1).

Перестройка кристаллической решетки при медленном охлаждении происходит в обратном порядке: дельта-железо при 1390° превращается в гамма-железо, а гамма-железо при 898° превращается в альфа-железо.

Рис. 1. Строение кристаллической решетки: а — альфа и дельта железа; б — гамма железа.

Критические точки превращения

На рис.2 показаны кривые охлаждения и нагревания чистого железа. Как видно из этих кривых, в процессе перестройки одной решетки в другую, а также при расплавлении и затвердевании железа происходят температурные остановки, являющиеся результатом выделения дополнительного количества тепла при охлаждении и поглощении дополнительного количества тепла при нагревании.

Рис. 2. Кривые охлаждения и нагрева чистого железа.

Температурные остановки, при которых происходят перестройки решеток, называются критическими температурами или критическими точками и обозначаются А_rпри охлаждении и А_с при нагревании. В точках А_r2и А_с2,не происходит перестройка атомной решетки, а изменяются магнитные свойства железа. При температуре выше 768° железо теряет способность притягиваться магнитом. При очень малой скорости нагревания и охлаждения критические точки А _с3и А_r3не совпадают друг с другом на 12°. При увеличении скорости охлаждения несовпадение критических точек увеличивается, так как температура значительно снижается и железо переохлаждается. Это явление, носит название гистерезис.

При нагревании и охлаждении стали происходит также перестройка атомной решетки, но температуры критических точек не постоянны. Они зависят от содержания углерода и легирующих примесей в стали, а также от скорости нагревания и охлаждения.

На рис. 3 представлена диаграмма состояния углеродистой стали при медленном охлаждении и нагревании.

Рис.3. Диаграмма состояния углеродистых сталей.

Структура стали

Структурой стали называется внутреннее ее строение. Углерод в стали находится в виде химического соединения с железом, и это соединение называется — цементит. Кроме цементита, в стали имеется феррит, представляющий собой почти чистое железо. В зависимости от содержания углерода большая или меньшая часть феррита находится в механической смеси с цементитом, образуя новую структуру — перлит. Если небольшой кусок металла прошлифовать, отполировать и протравить в специальном реактиве, то под микроскопом можно различить структуры. Ниже приводится описание структур железоуглеродистых сплавов.

Аустенит представляет собою твердый раствор углерода и других элементов в гамма-железе. Наибольшее содержание углерода, которое может раствориться в ау-стените — это 2%. Аустенит образуется при затвердевании жидкой стали и при нагреве твердой стали выше критических температур.

В обычных сталях аустенит устойчив только лишь при температуре выше критических точек. При охлаждении, даже самом быстром, с этих температур аустенит превращается в другие структуры. При комнатной температуре аустенит полностью сохраняется в ряде марок нержавеющих сталей, в высокомарганцовистой стали и в незначительном количестве остается при закалке некоторых марок инструментальной и конструкционной сталей.

Аустенит мягок, пластичен, тягуч, мало упруг. Твердость его по Бринелю находится в пределах 170—220.

Аустенит немагнитен, обладает невысокой электропроводностью.

Феррит представляет собой твердый раствор углерода и других элементов в альфа-железе. Наибольшее содержание углерода, которое может раствориться в феррите, это 0,04%. Феррит устойчив при температурах ниже критической точки A_C1. Он выделяется из аустенита при медленном охлаждении последнего ниже A_6i. Феррит мягок, сильно тягуч. Твердость HB= 60—100. Феррит магнитен до 768°. Свыше этой температуры он теряет магнитные свойства.

Цементит представляет собой химическое соединение железа с углеродом Fe₃C—карбид железа. Цементит содержит углерода 6,67%. Выделяется из жидкого и твердого раствора при медленном охлаждении. Цементит весьма тверд и хрупок. Твердость его НB= 800—820. Он магнитен до 210°. Выше этой температуры цементит теряет магнитные свойства.

Перлит представляет собой механическую смесь феррита и цементита. Он образуется из аустенита при медленном его охлаждении. Температура превращения аустенита в перлит 723°С. При весьма медленном переходе через эту температуру цементит образуется в виде зерен (глобулей), и тогда перлит называется зернистым. При более быстром охлаждении цементит приобретает форму пластинок, и такой перлит называется пластинчатым. При весьма быстром охлаждении в результате значительного переохлаждения аустенита вместо перлита получаются другие структуры, о которых речь будет ниже.

Перлит магнитен, прочен и пластичен. Твердость его находится в пределах от 160 до 230 кг/мм 2 по Бринелю. При обработке резанием наиболее чистую поверхность дает структура зернистого перлита.

Мартенсит образуется в результате весьма быстрого охлаждения (закалки) аустенита. При быстром охлаждении успевает произойти перестройка кристаллической решетки гамма-железа в решетку альфа-железа, выделение же углерода в карбид железа не успевает произойти, и он весь остается растворенным в решетке альфа-железа. Так как нормально альфа-железо может растворить в себе не более 0,04% углерода, то такой раствор называют пересыщенным. Он отличается весьма большой твердостью (свыше R_c= 60) и хрупкостью. Следует указать, что решетка альфа-железа, получающаяся в результате закалки, имеет искаженную форму. Так, размеры ее граней не одинаковы — в одном направлении они удлинены за счет других (см. рис. 4). Такая решетка называется тетрагональной. Чем больше в стали углерода, тем больше тетрагональность решетки и тем более велики внутренние напряжения. При нагревании до температур 100—200° тетрагональность мартенсита уменьшается, форма кристаллической его решетки приближается к форме правильного куба, и вместе с этим уменьшаются внутренние напряжения. Мартенсит магнитен.

Рис. 4. Строение кристаллической решетки стали, закаленной на мартенсит.

Троостит представляет собой высокодисперсную (мелкораздробленную) смесь феррита и карбидов. Он образуется при охлаждении аустенита с замедленной против закалки скоростью или в результате нагрева (отпуска) мартенсита в пределах 250—400°.

При нагреве закаленной стали происходит постепенное выделение углерода из кристаллической решетки с образованием карбидов. Троостит менее прочен, более пластичен, чем мартенсит. Твердость его НB330—400. При охлаждении аустенита в горячих средах в интервале 250—400° (изотермическое превращение аустенита) происходит образование игольчатого троостита, несколько более прочного, чем обычный троостит.

Сорбит представляет собой дисперсную смесь феррита и карбидов. Он образуется при охлаждении аустенита с небольшой скоростью или при нагреве (отпуске) мартенсита до 400—650°. Карбиды сорбита более крупные, чем троостита. Сорбит пластичен, вязок и магнитен. Твердость НВ 270—320.

Ледебурит представляет собой эвтектическую смесь аустенита и цементита. Он содержит углерода 4 3% Образуется ледебурит при затвердевании жидкого сплава с содержанием углерода свыше 2%. Ледебурит хрупок.

На рис. 5. представлены фотоснимки структур стали с различным содержанием углерода.

Структура стали с содержанием углерода 0,83% состоит из сплошного перлита и называется эвтектоидной; при меньшем содержании углерода структура стали состоит из перлита и феррита и носит название доэвтектоидной, а при большем содержании углерода — из перлита и цементита и называется заэвтектоидной. Температура 723°, при которой перлит переходит в аустенит, также называется критической и обозначается Ас.

Для того чтобы доэвтектоидную и эвтектоидную сталь полностью отжечь, нормализовать или закалить, их нужно нагреть до такой температуры, при которой они перешли бы в аустенитное состояние.

Рис. 5. Микроструктура отожженной углеродистой стали:

а - с содержанием углерода -0,1%

б - с содержанием углерода -0,85%

в - с содержанием углерода -1,1%

Превращения, происходящие в стали при нагревании

По диаграмме на рис. 3 можно проследить за изменениями структуры трех разных марок стали при нагревании:

1. Сталь с содержанием углерода 0,83%. Структура стали представляет собой перлит. При температуре 723° в точке A_с1 перлит переходит в аустенит.
2. Сталь с содержанием углерода 0,4%. Структура стали представляет собой перлит и феррит. При температуре 723° в точке К₁ перлит переходит в аустенит, и по мере повышения температуры происходит растворение свободного феррита в аустените. При пересечении линии GS в точке К2 закончится растворение феррита и структура будет полностью состоять из аустенита. Для этой стали точка К₁на диаграмме будет нижней критической точкой Ас1,а К₂— верхней критической точкой А_с1,.
3. Сталь с содержанием углерода 1,2%. Структура стали представляет собой перлит и цементит. При температуре 723° в точке Pi перлит переходит в аустенит, и при дальнейшем повышении температуры происходит постепенное растворение цементита в аустените. При пересечении линии SEв точке Р2 это растворение закончится. Для этой стали точка Р1 явится нижней критической точкой Ас1, а точка Ρ2 — верхней критической точкой, которая для заэвтектоидных сталей обозначается Асm.

Линия на диаграмме, обозначенная буквами GS, соответствует окончанию растворения феррита в аустените в доэвтектоидных сталях, а линия SE соответствует окончанию растворения цементита в аустените в заэвтектоидных сталях.

Следует указать, что заэвтектоидные стали при операциях термической обработки не нагревают выше линии А_cт(такая высокая температура нагрева приведет к перегреву и ухудшению свойств стали), а ограничиваются нагревом выше первой критической точки A_Cl, что полностью обеспечивает получение необходимых свойств.

Превращения, происходящие в стали при медленном охлаждении

В сталях, нагретых до аустенитного состояния, при весьма медленном охлаждении произойдут обратные превращения, а именно:

а) в стали с содержанием углерода 0,83% аустенит превратится в перлит;

б) в стали с содержанием углерода 0,4% сначала из аустенита начнет выделяться феррит, а затем в районе температуры 700° оставшийся аустенит превратится в перлит и

в) в стали с содержанием углерода 1,2% сначала из аустенита выделится цементит, а затем в районе температуры 700° оставшийся аустенит превратится в перлит.

Даже при весьма медленном охлаждении температура распада аустенита не совпадает с теми температурами, при которых аустенит образовался при нагревании. Чем скорость охлаждения больше, тем больше становится гистерезис, т. е. разница между критическими температурами (точками) при нагревании и охлаждении.

Превращения, происходящие в стали при быстром охлаждении

Как указывалось выше, при быстром охлаждении не успевает произойти превращение аустенита в перлит с выделением избыточного феррита или цементита, а в зависимости от скорости охлаждения аустенит превращается в новые структуры - мартенсит, троостит или сорбит. Сталь с этими структурами отличается от сталей со структурами перлита и феррита повышенной твердостью, прочностью и уменьшенной пластичностью. Если углеродистую сталь, нагретую выше критических температур, охладить очень быстро, то аустенит превратится в мартенсит и это превращение начнется лишь при температуре около 200°. При несколько меньшей скорости охлаждения образуется структура троостит, а при еще меньшей — сорбит.

В производственных условиях при охлаждении углеродистой инструментальной стали в воде образуется мартенсит, при охлаждении в масле — троостит и при охлаждении в струе воздуха -сорбит. На рис. 6 показаны микроструктуры закаленной стали.

Рис. 6. Микроструктура закаленной стали:

а — игольчатый мартенсит;

В легированных сталях, благодаря присутствию специальных элементов, для образования мартенсита не требуется столь большой скорости охлаждения, как для углеродистых сталей, и мартенсит образуется при охлаждении в масле, а для быстрорежущих сталей — и при охлаждении на воздухе.

Троостит и сорбит можно получить не только в результате ускоренного охлаждения, нои путем нагрева закаленной стали, имеющей структуру мартенсита, до температуры ниже A_с1, т. е. путем отпуска стали. В этом случае троостит получается при нагреве стали до 400°, а сорбит—при нагреве до 650°. При нагреве до промежуточных температур получаются смешанные структуры: при нагреве от 250—400° — мартенсит и троостит и при нагреве от 400—650° — троостит и сорбит. В производственных условиях троостит и сорбит получают путем отпуска закаленной стали.

Превращения, происходящие в стали при охлаждении в среде, имеющей температуру выше 200° (изотермическое превращение)

Если деталь, нагретую выше критической точки, поместить в среду, имеющую температуру от 700 до примерно 200°, и выдержать в ней до выравнивания температуры по всему сечению, то аустенит превратится в ту структуру, которая соответствует превращению при данной температуре.

О поведении стали при изотермической обработке, выборе температуры и времени выдержки судят по кривым изотермического превращения, построенным для разных марок стали.

Рис. 7. Диаграмма изотермического превращения аустенита углеродистой стали.

На рис. 7 дан вид диаграммы изотермического превращения в стали. На горизонтальной оси отложено время начала и конца превращения, а на вертикальной— температура, при которой оно происходит. Линия А _с соответствует переходу аустенита в перлит, а линия М_н — образованию мартенсита из аустенита. На кривой I начинаются, а на кривой II заканчиваются структурные превращения.

Если углеродистую инструментальную сталь, нагретую до 800°, поместить в масло, расплавленную соль или щелочь при температуре 250°, в ней образуется игольчатый троостит с высокой твердостью R_c=45—55. Если эту же сталь охладить в среде, имеющей температуру свыше 600°, в ней образуется перлит и такая сталь легко обрабатывается на станках. При охлаждении стали в среде с промежуточными температурами образуются структуры троостита и сорбита с соответствующей твердостью.

Изотермический отжиг нашел большое применение при термической обработке инструментальных сталей как процесс, резко уменьшающий время по сравнению с другими видами отжига.

Изотермическая закалка в инструментальном деле применяется редко из-за недостаточной для инструмента твердости, достигаемой при этом процессе.

Источник:
Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.
Каменичный И.С. Практика термической обработки инструмента. Киев, 1959 г.

Насколько сильно сжимается металл в холодном состоянии?

Если «сталь ПРОСТО сжимается при охлаждении» - это факт, то более тяжелая работа также должна давать усадку при охлаждении. Сталь расширяется при нагревании со скоростью 6 миллионных долей дюйма на дюйм на градус нагрева. Это приводит к расширению примерно на 1/2 одной тысячной дюйма на фут на каждые 100 градусов повышения температуры.

Сколько стоит 3D-принтер по металлу?

Сколько стоит металлический 3D-принтер? 750 000 долларов - Настольный промышленный принтер для металла.

Почему моя сковорода из нержавеющей стали пригорает?

Сковороды из нержавеющей стали выглядят гладкими, но на поверхности для готовки есть крошечные поры. Когда вы нагреваете сковороду, сталь расширяется, а поры сужаются. Сужающиеся поры захватывают пищу, вызывая ее прилипание. Чтобы предотвратить прилипание, разогрейте сковороду до среднего, затем добавьте много масла и добавьте продукты.

Сколько стоит металлический галлий?

DownloadCat No. -NC-13960Цена: $ 33.95Количество: * еще 3 ряда

Становится ли металл хрупким в холодном состоянии?

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.

Сколько стоит металлическое кровельное покрытие?

Покрытие металлической крыши обычно стоит от 1,50 до 3 долларов за квадратный фут труда.

Может ли сталь потерять самообладание?

Что касается холода, то холод не может навсегда изменить характер большинства лезвий. Однако, когда термически обработанная сталь остывает, она становится более хрупкой при низкой температуре. Обычно относительно небольшое изменение, например, с 70F на -10F, не слишком сильно меняет свойства.

Почему еда прилипает к посуде 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.

Сколько весит стальной лист 4х8х1 4?

- Вес: 11,25 фунтов. за кв. фут.

Сколько весит лист металла 4х8х3 16?

Сколько весит кубический дюйм стали?

0,2833 фунта Сталь весит 0,2833 фунта на кубический дюйм.

Похожие вопросы и ответы

D Pro

Сколько веса стали на фут?

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.

Bob Stein

Насколько новая металлическая крыша увеличивает стоимость дома?

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.

acw1668

Болят ли металлические пластины на морозе?

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.

Siguza

Делает ли замерзший металл хрупким?

FelisCatus

Ужимает ли замерзший металл?

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

Yaakov Bressler

Почему толстое стекло трескается при нагревании, а толстый металл - нет?

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.

Svish

Почему еда прилипает к поверхностям из нержавеющей стали?

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.

Как выполняется литье по выплавляемым моделям?

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).

Rahul Mahadik

Сколько весит 15-дюймовое стальное колесо?

Ihar Aliakseyenka

Сколько весит лист стали 16 калибра 4х8?

Калибры и вес листового металла

Bohemian

Сколько стоит каркас металлического здания изнутри?

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

Digital_Frankenstein

Сжимает ли металл нагревание?

* 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.

matiaslauriti

Металл быстро теряет тепло?

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.

vacawama

Какой металл не расширяется при нагревании?

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.

Сварка снижает прочность стали?

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

j2emanue

Холоднокованая сталь прочнее?

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.

Marc-André Lafortune

Сколько весит сталь 11-го калибра?

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

Artur Czajka

Как укрепляется металл?

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.

James R. Perkins

Какой металл быстро реагирует с холодной водой только в мелком порошке?

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

Daniel Vandersluis

Какой из следующих металлов не реагирует как с холодной, так и с горячей водой, но реагирует с паром?

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

Felipe Hoffa

Может ли металлическая дверь разбухать?

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.

Stefan Seidel

Сколько стоит стальное здание 30х40?

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 *.

RedBlueThing

Сколько стоит металлическая постройка 50х100?

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.

JLavoie

Сколько стоит металлический натрий?

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

Chris K

Как долго вода остается свежей в бутылке из нержавеющей стали?

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!

decpk

Сколько стоит базовый металлоискатель?

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

Piotr P. Karwasz

Сколько стоит металлоискатель на Amazon?

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

onmyway133

Что вызывает усадку металла?

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.

Asad Malik

Смола для литья дает усадку?

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.

jared_mamrot

Сколько стоит установить металлическую крышу?

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.

Eugene Astafiev

Насколько металл расширяется при нагревании?

«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….

patapouf_ai

Какой металл не реагирует с серной кислотой?

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.

D'Arcy Rail-Ip

Какой оксид металла желтый, когда он горячий, и белый холодный?

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.

Можно ли сублимировать на стакане из нержавеющей стали?

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 ™.

Mitch Wheat

Сколько весит листовой металл толщиной 26 мм?

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

ForceBru

Сколько весит металл 26 калибра?

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

Osama Bin Saleem

Сколько стоит металлическая постройка 60х100?

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

Daniel Rearden

Сколько стоит построить металлическое здание 30х30?

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.

Сколько стоит изменить размер кольца из нержавеющей стали?

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.

Расширяется ли металл в холодную погоду?

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.

daniilyar

Что делает стальной шар в YBA?

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.

Grzegorz Skibinski

Влияет ли холодная погода на металл в теле?

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.

aleroot

Уменьшает ли замерзший металл его усадку?

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.

Harry

Влияет ли жаркая погода на металлические имплантаты?

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.

Становится ли металл хрупким при замерзании?

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

eckes

Расширяется ли металл на холоде?

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.

AbraCadaver

Сжимается ли металл на холоде?

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.

Сжимается или расширяется металл на морозе?

Matteo NNZ

Сжимается ли металл в холодном состоянии?

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.

Alex Baranosky

Сжимается ли нержавеющая сталь при нагревании?

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.

Что такое термическая обработка металлов? Методы и преимущества

Термическая обработка - это процесс нагрева и охлаждения металлов с использованием определенных заранее выбранных методов для получения желаемых свойств. Как черные, так и цветные металлы проходят термическую обработку перед их применением.

Со временем было разработано множество различных методов. Даже сегодня металлурги постоянно работают над улучшением результатов и рентабельности этих процессов.

Для этого они разрабатывают новые графики или циклы для производства различных сортов. Каждый график относится к разной скорости нагрева, выдержки и охлаждения металла.

При тщательном соблюдении этих методов можно производить металлы различных стандартов с удивительно конкретными физическими и химическими свойствами.

Польза

Причины проведения термообработки могут быть разными. Некоторые процедуры делают металл мягким, а другие повышают твердость . Они также могут влиять на электрическую и теплопроводность этих материалов.

Некоторые методы термообработки снимают напряжения, возникшие в более ранних процессах холодной обработки. Другие придают металлам желаемые химические свойства. Выбор идеального метода зависит от типа металла и требуемых свойств.

В некоторых случаях металлическая деталь может пройти несколько процедур термической обработки. Например, некоторые суперсплавы, используемые в авиастроении, могут пройти до шести различных этапов термообработки, чтобы оптимизировать их для применения.

Этапы процесса термообработки

Проще говоря, термическая обработка - это процесс нагрева металла, выдержки его при этой температуре и последующего охлаждения. В процессе обработки металлическая деталь претерпевает изменения своих механических свойств. Это связано с тем, что высокая температура изменяет микроструктуру металла, которая играет важную роль в механических свойствах материала.

Конечный результат зависит от множества различных факторов. К ним относятся время нагрева, время выдержки металлической детали при определенной температуре, скорость охлаждения, окружающие условия и т. д. Параметры зависят от метода термообработки, типа металла и размера детали.

В ходе этих процессов свойства металла изменятся. Среди этих свойств - электрическое сопротивление, магнетизм, твердость, вязкость, пластичность, хрупкость и коррозионная стойкость.

Нагрев

Детали реактивного двигателя, направляемые в печь

Как мы уже обсуждали, микроструктура сплавов будет изменяться в процессе термообработки. Нагрев осуществляется в соответствии с заданным термическим профилем.

При нагревании сплав может находиться в одном из трех различных состояний. Это может быть механическая смесь, твердый раствор или их комбинация.

Механическая смесь аналогична бетонной смеси, в которой цемент связывает песок и гравий. Песок и гравий все еще видны как отдельные частицы. В случае металлических сплавов механическая смесь удерживается основным металлом.

С другой стороны, в твердом растворе все компоненты смешиваются гомогенно. Это означает, что их невозможно идентифицировать индивидуально даже под микроскопом.

Каждое состояние приносит с собой разные качества. По фазовой диаграмме возможно изменение состояния путем нагрева. Однако охлаждение определяет конечный результат. Сплав может оказаться в одном из трех состояний, в зависимости только от метода.

Выдержка

Во время выдержки металл выдерживается при достигнутой температуре. Продолжительность зависит от требований.

Например, поверхностное упрочнение требует только структурных изменений поверхности металла, чтобы повысить твердость поверхности. В то же время для других методов требуются единые свойства. В этом случае период выдержки больше.

Время выдержки также зависит от типа материала и размера детали. Более крупным деталям требуется больше времени, когда целью являются однородные свойства. Это происходит из-за того, что сердцевине большой части требуется больше времени, чтобы достичь необходимой температуры.

Охлаждение

После завершения этапа выдержки металл необходимо охладить в установленном порядке. На этом этапе тоже происходят структурные изменения. Твердый раствор при охлаждении может оставаться неизменным, полностью или частично превращаться в механическую смесь, в зависимости от различных факторов.

Скорость охлаждения регулируется различными средами, такими как солевой раствор, вода, масло или воздух. Вышеупомянутая последовательность охлаждающих сред находится в порядке убывания эффективной скорости охлаждения. Солевой раствор быстрее всего поглощает тепло, а воздух - медленнее всего.

Также возможно использование печи в процессе охлаждения. Контролируемая среда обеспечивает высокую точность, когда необходимо медленное охлаждение.

Фазовые диаграммы

У каждого металлического сплава своя фазовая диаграмма. Как уже было сказано ранее, термическая обработка проводится по этим схемам. Они показывают структурные изменения, происходящие при разных температурах и различном химическом составе.

Давайте возьмем фазовую диаграмму железо-углерод в качестве примера, так как она наиболее известна и широко преподается в университетах.

Фазовая диаграмма железо-углерод является важным инструментом при изучении поведения различных углеродистых сталей при термообработке. Ось x показывает содержание углерода в сплаве, а ось y - температуру.

Обратите внимание, что 2,14% углерода - это предел, при котором сталь становится чугуном.

На диаграмме показаны различные области, где металл существует в различных микросостояниях, таких как аустенит, цементит, перлит. Эти области обозначены границами A1, A2, A3 и Acm. На этих границах происходят фазовые изменения, когда через них проходит температура или значение содержания углерода.

A1: Верхняя граница фазы цементит/феррит.

A2: предел, при котором железо теряет свой магнетизм. Температура, при которой металл теряет свой магнетизм, также называется температурой Кюри.

A3: Граница раздела, отделяющая фазу аустенит + феррит от фазы γ (гамма) аустенита.

Acm: Граница раздела, отделяющая аустенит γ от аустенита + цементита.

Фазовая диаграмма является важным инструментом, позволяющим определить, будет ли термообработка полезной или нет. Каждая структура привносит определенные качества в конечный продукт, и выбор термообработки делается на основе этого.

Распространенные методы термической обработки

Существует довольно много методов термической обработки. Каждый из них обладает определенными качествами.

К наиболее распространенным методам термообработки относятся:

• Отжиг;
• Нормализация;
• Закаливание;
• Старение;
• Снятие напряжения;
• Темперирование;
• Цементация.

Отжиг

При отжиге металл нагревается выше верхней критической температуры, а затем охлаждается с медленной скоростью.

Отжиг проводится для размягчения металла. Это делает металл более пригодным для холодной обработки и формовки. Он также повышает обрабатываемость, пластичность и вязкость металла.

Отжиг также полезен для снятия напряжений в детали, вызванных предшествующими процессами холодной обработки. Присутствующие пластические деформации устраняются во время рекристаллизации, когда температура металла пересекает верхнюю критическую температуру.

Металлы могут подвергаться множеству методов отжига, таких как рекристаллизационный отжиг, полный отжиг, частичный отжиг и окончательный отжиг.

Нормализация

Нормализация - это процесс термообработки, используемый для снятия внутренних напряжений, вызванных такими процессами, как сварка, литье или закалка.

В этом процессе металл нагревается до температуры, которая на 40° C выше его верхней критической температуры.

Эта температура выше, чем при закалке или отжиге. После выдержки при этой температуре в течение определенного периода времени его охлаждают на воздухе. Нормализация создает однородный размер зерна и состав по всей детали.

Нормализованная сталь тверже и прочнее отожженной стали. Фактически, в нормализованном виде сталь прочнее, чем в любом другом состоянии. Вот почему детали, которые требуют ударной вязкости или должны выдерживать большие внешние нагрузки, почти всегда будут нормализованы.

Закалка

Самый распространенный процесс термообработки - закалка - используется для увеличения твердости металла. В некоторых случаях затвердеть может только поверхность.

Заготовку закаляют, нагревая ее до заданной температуры, а затем быстро охлаждают, погружая в охлаждающую среду. Можно использовать масло, солевой раствор или воду. Полученная деталь будет иметь повышенную твердость и прочность, но одновременно возрастет и хрупкость.

Цементное упрочнение - это тип процесса упрочнения, при котором упрочняется только внешний слой заготовки. Используемый процесс такой же, но поскольку тонкий внешний слой подвергается процессу, полученная в результате заготовка имеет твердый внешний слой, но более мягкую сердцевину.

Это обычное дело для валов. Твердый внешний слой защищает его от износа материала . В противном случае при установке подшипника на вал он может повредить поверхность и сместить некоторые частицы, которые ускорят процесс износа. Закаленная поверхность обеспечивает защиту от этого, а сердечник по-прежнему обладает необходимыми свойствами, чтобы выдерживать усталостные напряжения.

Другие типы процессов закалки включают индукционную закалку, дифференциальную закалку и закалку пламенем. Однако закалка пламенем может привести к образованию зоны термического влияния, которая возникает после охлаждения детали.

Старение

График старения алюминия 6061

Старение или дисперсионное твердение - это метод термообработки, который в основном используется для повышения предела текучести ковких металлов. В ходе процесса образуются равномерно диспергированные частицы в структуре зерна металла, которые вызывают изменения в свойствах.

Осадочное твердение обычно происходит после еще одного процесса термообработки, при котором достигается более высокая температура. Однако старение только повышает температуру до среднего уровня и снова быстро снижает ее.

Некоторые материалы могут стареть естественным образом (при комнатной температуре), в то время как другие стареют только искусственно, то есть при повышенных температурах. Для естественно стареющих материалов может быть удобно хранить их при более низких температурах.

Снятие напряжения

Снятие напряжения особенно часто используется для деталей котлов, баллонов с воздухом, аккумуляторов и т. д. При этом методе нагревают металл до температуры чуть ниже его нижней критической границы. Процесс охлаждения медленный и, следовательно, равномерный.

Это делается для снятия напряжений, которые возникли в деталях из-за более ранних процессов, таких как формовка, механическая обработка, прокатка или правка.

Отпуск

Отпуск - это процесс уменьшения избыточной твердости и, следовательно, хрупкости, возникающей в процессе закалки. Также снимаются внутренние напряжения. Прохождение этого процесса может сделать металл пригодным для многих применений, в которых требуются такие свойства.

Температура обычно намного ниже температуры затвердевания. Чем выше используемая температура, тем мягче становится конечная заготовка. Скорость охлаждения не влияет на структуру металла во время отпуска, и обычно металл охлаждается на неподвижном воздухе.

Цементация стали

В этом процессе термообработки металл нагревается в присутствии другого материала, который выделяет углерод при разложении.

Освободившийся углерод поглощается поверхностью металла. Содержание углерода на поверхности увеличивается, что делает ее более твердой, чем внутреннее ядро.

Какие металлы подходят для термической обработки?

Хотя черные металлы составляют большинство термообработанных материалов, сплавы меди, магния, алюминия, никеля, латуни и титана также могут подвергаться термообработке.

Около 80% термически обрабатываемых металлов - это разные марки стали. Черные металлы, которые можно подвергать термической обработке, включают чугун, нержавеющую сталь и различные марки инструментальной стали.

Такие процессы, как закалка, отжиг, нормализация, снятие напряжений, цементирование, азотирование и отпуск, обычно выполняются на черных металлах.

Медь и медные сплавы подвергаются таким методам термической обработки, как отжиг, старение и закалка.

Алюминий подходит для таких методов термообработки, как отжиг, термообработка на твердый раствор, естественное и искусственное старение. Термическая обработка алюминия - это точный процесс. Объем процесса должен быть установлен, и его следует тщательно контролировать на каждом этапе для достижения желаемых характеристик.

Очевидно, не все материалы подходят для термической обработки. Точно так же не обязательно использовать каждый метод для отдельного материала. Поэтому каждый материал нужно изучать отдельно, чтобы добиться желаемого результата. Использование фазовых диаграмм и доступной информации о влиянии вышеупомянутых методов является отправной точкой.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Почему металлы холодные на ощупь?

Интересный вопрос. Но ответ на него заключается в самой структуре металлов, и к тому, к чему относятся металлы. Металл это плотная материя, вещества же при холодных температурах имеют тенденцию к сжатию, а не высвобождению (как на примере нагрева). Имеют они эту тенденцию к сжатию, потому как на самом деле сжатие, плотные структуры, материя = холодные среды (то есть это одно и тоже). Холод является следствием сжатия молекул, и наоборот сверхплотные молекулы являются созидателями холода. В начале вся вселенная как нам рассказывают была заключена в одной точке, отсюда следует то что в той точке была температура примерна равная абсолютному нулю -273.15.

По этой же цепочке логики, вы можете понять, то что например в центре нашей галактики, где происходят огромные звездообразования и высвобождения газов, находятся огромные залежи тех самых сверхтвердых материй - металлов, то что там очень холодно. Или же то что наше ядро земли, состоящее из сверхсжатых металлов - является тоже очень холодным местом.

У меня в детстве была дурацкая привычка: когда я застегивал куртку до горловины, то часто пихал себе в рот металлический наконечник бегунка. Ничего особенного, как для ребенка, но зимой у меня часто прилипал язык к наконечнику. :) Тогда я впервые познакомился с теплообменными особенностями металла.

Почему от металла веет холодом

На самом деле, металл только кажется для нас холодным. Можно прикоснуться к столу у себя дома, и он покажется теплее, чем металл, хотя они оба будут комнатной температуры.

Просто металл из-за плотных соединений молекул отражает реальную температуру среды, в которой находится, а менее плотные материалы создают на короткое мгновение иллюзию для наших рук.

Когда я прикасаюсь к матрасу, то он кажется мне теплым, а когда я полностью ложусь в кровать - его структура сжимается и он начинает быстро отнимать у меня тепло, поэтому возникает чувство холода.

Металл отбирает тепло в разы быстрее других материалов, но зато и прощается с ним очень-очень оперативно.

Где нашли себе применение теплообменные свойства металла

Металлические изделия используются в следующих целях:

• для обогрева;
• для охлаждения;
• для обмена тепловой энергией.

В современных жилищах все чаще прокладывают отопительные коммуникации из пластиковых и металлопластиковых труб. Такие трубы не подвержены коррозии и могут служить хозяевам хоть до момента сноса дома. Они практически не излучают тепла, но и совершенно ясно, что радиаторов из них не сделаешь.

Радиаторы всегда будут делаться из металла, чтобы активно излучать тепло и заполнять им всю площадь отапливаемого помещения.

Для охлаждения тоже используют металл. Конструируют радиатор, который будет эффективно рассеивать тепло (пассивное охлаждение), если этого мало, то к нему монтируют обдув и подсоединяют систему циркуляции охлаждающей жидкости (активное охлаждение).

Обмен тепловой энергии можно показать на примере простого котла: горящий газ нагревает металлическую трубу, где находится вода; металл передает тепло горящего газа холодной воде, которая начинает циркулировать в системе.

В детстве я задавался вопросом: почему, когда я дотрагиваюсь до металла, он холодный?. Ведь с предметами из других материалов такого не происходит. Мне тогда никто не мог толком ответить на этот вопрос, и вот только недавно я решил обратиться к ресурсам сети Интернет и выяснить, в чем дело.

Что такое металлы

Про них слышали все, кто изучал химию в школе. Это элементы, которые представлены как простые вещества, и для них характерны особые свойства:

• хорошая пластичность;
• электропроводность;
• положительный коэффициент сопротивления температуре.

Металлы могут относиться к разным группам: щелочным, тяжелым и легким, тугоплавким, цветным и другим. Но откуда они берутся? В природе эти элементы проявляются в виде руд, добыванием которых занимается человек. Но для получения чистого материала нужно каким-то образом выделить его из руды и очистить. В современном мире каждый человек взаимодействует с этими ископаемыми и даже носит их на своем теле (драгоценности из золота, серебра и т.д.). Как-то я наткнулся на статью в газете, в которой ученые утверждали, что организм человека состоит примерно на 3 процента из металлов (кальций, магний, железо).

Почему металлы холодные на ощупь

Они обладают высокой теплопроводностью. Поэтому, если, например, человек дотронется до нагретого металла, то он покажется ему более горячим, чем есть на самом деле. Чтобы было понятнее, можно провести опыт с его сравнением с деревом. При одинаковой температуре нам покажется, что металл нагрет намного сильнее. Такая же ситуация и при охлаждении. Исключением будет случай, когда температура его или дерева будет совпадать с температурой нашего тела.

Из-за теплопроводности вещества, человек, когда берет в руку металлический предмет, активно отдает свое тепло. В это время подаются сигналы в мозг о теплоотдаче и происходит ощущение, что вещь очень холодная. Думаю, что каждый пробовал долго держать монетку в руке и замечал, что она становится теплой. Это происходит потому, что она больше не может забирать тепло человека.

Мой сын задает такие вопросы, которые заставляют задуматься. Недавно, на одной из прогулок, я услышал — «Почему железка холоднее дерева?». Действительно, почему? Пришлось покопаться в интернете, и вот что мне удалось обнаружить.

Что такое теплообмен

Так устроена природа, что все в ней стремится к равновесию, а особенно температура. В обычных условиях, согласно основному закону термодинамики, тепло от горячего тела будет плавно перетекать к более холодному. Это будет продолжаться до той поры, пока температура обоих тел не станет одинакова. Во всем виноваты молекулы, которые толкают друг друга при контакте. Как известно, чем выше температура, тем интенсивнее они движутся, а при контакте частички одного вещества «разгоняют» молекулы другого, в то время как сами замедляются. Вот и получается, что горячий предмет остывает, а холодный разогревается, и, как только скорость молекул уравняется, это будет означать, что температура стабилизировалась.

Почему металлы кажутся холодными

Когда человек выходит на улицу в морозный день, то он попадает в среду, где температура всех тел одинакова. Если потрогать какую-нибудь железку, то она покажется холодной, ведь температура тела значительно выше — 36,6°C. Получается, что телу приходится нагревать металл до тех пор, пока он не нагреется до его температуры. Но почему железо вытягивает тепло с большей скоростью, чем дерево? Все дело в теплопроводности, которая у каждого материала своя. Она выражается в специальных единицах — Вт/(м·K) — ватт на метр кельвин. Это выражение той теплоты, которая проходит за единицу времени через единицу площади однородного материала. Например:

У металлов множество свободных электронов, которые, получая некоторое тепло, ускоряются, тем самым задевая соседние частицы, а значит, нагревают материал. У дерева нет свободных частиц, поэтому тепло получают лишь молекулы поверхности, постепенно передавая его вглубь древесины. Поэтому железо и кажется таким холодным.

Читайте также:

  
• Как выпрямить металлический сайдинг
  
• Монтаж монолитного поликарбоната на металлический каркас
  
• Какой металл можно закалять
  
• Гальваническая очистка металла от ржавчины
  
• Оксид металла образуется при термическом разложении