第1-4讲_膨胀

1、1. 何谓何谓膨胀合金膨胀合金?2. 膨胀合金的膨胀合金的特点与机理特点与机理是什么是什么?1.3 材料的热膨胀材料的热膨胀概述概述(意义意义:工程技术中的应用工程技术中的应用+科学研究中的重要方法科学研究中的重要方法)一一, 材料膨胀性能的工业应用：材料膨胀性能的工业应用： 膨胀合金膨胀合金包括包括低膨胀合金、定膨胀合金低膨胀合金、定膨胀合金。 低膨胀合金低膨胀合金(因瓦型合金因瓦型合金(Invar alloy)的特点是，的特点是，在温度变化时其长度变化很小，能保持尺寸的稳在温度变化时其长度变化很小，能保持尺寸的稳定性，故可用来制造标准量尺、精密天平、标准定性，故可用来制造标准量尺、精密天平

2、、标准电容及标淮频率计的谐振腔等。电容及标淮频率计的谐振腔等。 定膨胀合金定膨胀合金的特点是，在规定的温度范围内具有的特点是，在规定的温度范围内具有一定的膨胀系数，主要用于和陶瓷、玻璃封接而一定的膨胀系数，主要用于和陶瓷、玻璃封接而构成电真空器件的结构材料，如大功率管的阴极、构成电真空器件的结构材料，如大功率管的阴极、阳极引出线等。阳极引出线等。 软磁合金软磁合金永磁合金永磁合金弹性合金弹性合金膨胀合金膨胀合金热双金属热双金属电性合金电性合金耐蚀合金耐蚀合金高温合金高温合金难熔合金难熔合金钎焊合金钎焊合金磁补偿合金：具有改善磁性能受温度而引起的变化，以保证仪表的精确性。主要成份：镍3740%，

3、铬1214%，铁余量。可伐合金可伐合金，中国牌号为中国牌号为4J29等牌号，本合金含镍等牌号，本合金含镍29%，钴，钴18%的硬玻璃铁基封接合金。该合金在的硬玻璃铁基封接合金。该合金在20450范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，广泛用于和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，广泛用于汽车灯及电真空工业。中国牌号汽车灯及电真空工业。中国牌号4J系列膨胀合金。系列膨胀合金。（供线材与带材）（供线材与带材）产品名称：杜美丝芯合金产品名称：杜美丝芯合金(膨胀合金膨胀合金)规格型号：规格型号：4J43 执行标准：执行标准：YB/T5236-9

4、3 包装：纸箱包装：纸箱 20kg/箱箱 用途：用于生产杜美丝、制作电子管、灯炮用途：用于生产杜美丝、制作电子管、灯炮及半导体器件与软玻璃匹配封接的引出线。及半导体器件与软玻璃匹配封接的引出线。低膨胀合金的应用领域：低膨胀合金的应用领域： 精密仪器仪表精密仪器仪表, 如：天文仪器构件、精密天平臂杆、如：天文仪器构件、精密天平臂杆、标准量具、标准钟摆轮、摆杆。标准量具、标准钟摆轮、摆杆。 低温容器低温容器, 如：液态天然气贮罐、液氢、液氧贮罐、如：液态天然气贮罐、液氢、液氧贮罐、液态天然气输送管道。液态天然气输送管道。 微波通讯微波通讯, 如：如：谐振腔、波导管、谐振腔、波导管、标准频率发生器、

5、标准频率发生器、波长计。波长计。 可变电容可变电容,如：可变电容如：可变电容叶片、支撑杆、叶片、支撑杆、温度补偿线。温度补偿线。热双金属片热双金属片是由热膨胀系数差别很大的两种合金是由热膨胀系数差别很大的两种合金组成的，利用其在温度变化时弯曲的特点达到组成的，利用其在温度变化时弯曲的特点达到自自动控制动控制的目的。的目的。 热双金属片电阻系列热双金属（电阻三金属）电阻系列热双金属（电阻三金属）电阻系列热双金属（电阻三金属）是在热双金属高、低膨胀层之电阻系列热双金属（电阻三金属）是在热双金属高、低膨胀层之间增加一层材料，以调节电阻率，起间增加一层材料，以调节电阻率，起电流分流电流分流作用。作用。

6、主要用于大额定电流及某些电器产品标准化、系列化、小型化情主要用于大额定电流及某些电器产品标准化、系列化、小型化情况下的况下的过载保护过载保护与控制。与控制。品种与规格：品种与规格：冷轧钢带冷轧钢带0.21.220200发现发现年代年代 名称名称成分成分晶系晶系 磁性磁性 /（1/） at RTTc或或TN/1897Fe-Ni因瓦因瓦65Fe-35Ni立方立方铁磁铁磁1.210-62321931超因瓦超因瓦32Ni-6Fe-4Co立方立方铁磁铁磁0.02301934不锈因瓦不锈因瓦37Fe-52Co-11Cr立方立方铁磁铁磁0.01271937Fe-Pt因瓦因瓦75Fe-25Pt立方立方铁磁铁磁

7、-30 10-6801962Fe-Pd因瓦因瓦67Fe-31Pd立方立方铁磁铁磁0.03401972Cr 基因瓦基因瓦94Cr-5.5Fe-0.5Mn立方立方反铁磁反铁磁1 10-6451974Y2Fe17因瓦因瓦10.5Y-89.5Fe六角六角铁磁铁磁_-291977非晶态非晶态Fe-B因瓦因瓦83Fe-17B非晶态非晶态铁磁铁磁(12)10-6320低膨胀合金发展简况低膨胀合金发展简况I Invar 36: Chemical Compositions C Mn S P Si Cr Ni Fe 0.10 0.50 0.004 0.006 0.35 0.25 36.0 Balance Inva

8、r 36 is a Nickel-Iron, low expansion alloy containing 36% Nickel, belongs to one of the controlled expansion alloys with the lowest thermal expansion coefficient of any of the iron-nickel alloys. It is widely used in the electronics industry such as radios, thermostats(自动调温器自动调温器), glass-to-metal se

9、als and structural components in laser systems. Kovar: Chemical Compositions:CNiFeSiMnSCo0.0229.0Balance0.200.30r0T2X1.3 1.3 热膨胀的物理本质及其基本概念热膨胀的物理本质及其基本概念1.3.1 热膨胀的物理本质：热膨胀的物理本质：原子的非简谐振动非简谐振动1.3.2 膨胀性能的基本概念膨胀性能的基本概念 平均线膨胀系数平均线膨胀系数: : 真线膨胀系数真线膨胀系数 膨胀曲线膨胀曲线: : l = f (T)几种典型材料的线膨胀系数几种典型材料的线膨胀系数(RT):石英玻璃

10、石英玻璃: 0.510-6/K。铁铁:12 10-6/K高温纳灯所用的高温纳灯所用的封接导电材料封接导电材料:金属铌金属铌 T = 7.810-6/KAl2O3灯管灯管 T = 810-6/K。TldTdlTlTTlll11;11212lTT1T2l1l2lTT膨胀曲线膨胀曲线1.3.3 1.3.3 膨胀系数与其它物理性能的关系膨胀系数与其它物理性能的关系1. 1. 与热容的关系：与热容的关系：格律乃森格律乃森(Gruneisen)由晶格热振动理论由晶格热振动理论: V = rCV/(EVV); 立方晶系立方晶系: l = rCV/(3EVV) r为格律乃森常数为格律乃森常数(r约在约在 1.

11、5 2.5间间); EV 是体弹是体弹模量。模量。线膨胀系数与热容随温度线膨胀系数与热容随温度T的变化关系定性一致。的变化关系定性一致。因温度升高，热振动加剧，升高单位温度的能因温度升高，热振动加剧，升高单位温度的能量也增高。量也增高。CpT/TMAl00.20.40.6T/K0400800AlT/-2000200Fe-35%Ni格律乃森还提出了固体热膨胀的极限方程格律乃森还提出了固体热膨胀的极限方程Tm V = (VTm-V0)/V0 = C ； 其中其中, VTm和和V0 分别为熔点和分别为熔点和0K时金属的体积。时金属的体积。 C为常数，多数立方和六方晶格金属取为常数，多数立方和六方晶格

12、金属取0.06 0.076。即固态金属的体热膨胀极限方程：即固态金属的体热膨胀极限方程： (VTm-V0)/V0 = C 6% 6.7%。线膨胀系数和熔点的关系可有经验公式：线膨胀系数和熔点的关系可有经验公式： l Tm 0.0222. 2. 与熔点的经验公式：与熔点的经验公式：l = b/(V2/3MD2); 原子间结合力与原子间结合力与D2成正比，结成正比，结合力越大，德拜温度越高，膨胀系数越小。合力越大，德拜温度越高，膨胀系数越小。石英玻璃的石英玻璃的值约值约0.510-6/K,而而F铁为铁为12 10-6/K.具有一定的周期性具有一定的周期性:IA族元素的族元素的值随值随Z增加而增大增

13、加而增大,其余其余A族元素的族元素的值则值则随随Z增加而减小增加而减小.这与键有关这与键有关.碱金属碱金属值高值高,过渡族元素过渡族元素值低值低.与原子结合力有关与原子结合力有关.4. 4. 与原子序数的关系与原子序数的关系: :3. 3. 与德拜温度的关系：与德拜温度的关系：1.3.4 影响膨胀性能的因素影响膨胀性能的因素(化学成分、晶体结构、结合键、相变等）化学成分、晶体结构、结合键、相变等）1.1.相变的影响：相变的影响：一级相变的比容有突变一级相变的比容有突变,膨胀系数在转变点膨胀系数在转变点无限大无限大.一级相变特点：体积、比容、焓有突变，伴有潜一级相变特点：体积、比容、焓有突变，伴

14、有潜热发生。如三态转变，同素异构转变等属于一热发生。如三态转变，同素异构转变等属于一级相变。级相变。二级相变在相变温区内膨胀系数曲线上有拐二级相变在相变温区内膨胀系数曲线上有拐点点.二级相变无体积突变和相变潜热，但膨胀系数和二级相变无体积突变和相变潜热，但膨胀系数和比热容有突变比热容有突变。图为铁的线性热膨胀系数和热膨胀系数。在氦气图为铁的线性热膨胀系数和热膨胀系数。在氦气气氛下以气氛下以5 /min测量。在测量。在960 （曲线峰值）（曲线峰值）和和1409 出现晶体结构变化（出现晶体结构变化（bcc-fcc-bcc）。）。2 2. . 晶型转变晶型转变。室温下室温下ZrO2晶体是晶体是单斜

15、晶型单斜晶型。温度高于。温度高于1000度时转为度时转为四方晶型四方晶型，体积收缩，体积收缩4%。严重影响应用。严重影响应用。加入加入MgO,CaO, Y2O3等稳定剂后，在高温与等稳定剂后，在高温与ZrO2形成形成立方晶型立方晶型的固溶体。不到的固溶体。不到2000度不发生晶型转变。度不发生晶型转变。T/纯纯ZrO2完全稳完全稳定化定化ZrO2CaO8%ZrO21200400l/l(b). ZrO2的膨胀曲线的膨胀曲线3 3. . 有序有序- -无序转变无序转变: :如如Au-Cu有序合金加热到有序合金加热到300时有序开始破坏。达时有序开始破坏。达480时完全无时完全无序化。拐折点对应有序

16、无序转变的上临界温度，常称有序序化。拐折点对应有序无序转变的上临界温度，常称有序-无序转无序转变温度。变温度。Cu-Zn合金成分接近合金成分接近CuZn时，形成具有体心立方点阵的时，形成具有体心立方点阵的固溶体，低温时为有序状态，铜原子在每个单胞的结点上，锌原子固溶体，低温时为有序状态，铜原子在每个单胞的结点上，锌原子在中心。随在中心。随T升高逐渐转变为无序，吸收热量。属于二级相变。升高逐渐转变为无序，吸收热量。属于二级相变。l/lT/300500Au-50%CuCu-50%ZnFe-25%Al(a). 有序无序转变膨胀曲线有序无序转变膨胀曲线4 4. . 铁磁性转变：铁磁性转变：多数金属和合

17、金的膨胀系数随温度的变化规律与热容一样按多数金属和合金的膨胀系数随温度的变化规律与热容一样按T3规律变化。铁磁金属和合金会出现反常膨胀。目前解释是规律变化。铁磁金属和合金会出现反常膨胀。目前解释是磁致磁致伸缩伸缩抵消了合金的热膨胀。具有负反常膨胀特性合金可用于获抵消了合金的热膨胀。具有负反常膨胀特性合金可用于获得膨胀系数为零或负值的因瓦得膨胀系数为零或负值的因瓦(Invar)合金，或在一定温度范合金，或在一定温度范围内不变的可伐合金围内不变的可伐合金(Kovar alloy)。NiFeCo100060014001200T/K680520920（2）不同结构的物质）不同结构的物质原子间结合力与原

18、子间结合力与D2成正比，结合力越大，德拜成正比，结合力越大，德拜温度越高，膨胀系数越小。温度越高，膨胀系数越小。通常结构紧密的晶体膨胀系数较大，而类似于通常结构紧密的晶体膨胀系数较大，而类似于无定型玻璃往往有较小的膨胀系数。无定型玻璃往往有较小的膨胀系数。多晶石英的多晶石英的值为值为12 10-6/K；而无定型石英玻而无定型石英玻璃的璃的值只有值只有0.5 10-6/K。键强则热膨胀系数值高键强则热膨胀系数值高:石墨平行于石墨平行于c轴轴值为值为27 10-6/K;而垂直与而垂直与c轴的轴的值为值为1.0 10-6/K。钢的膨胀特性钢的膨胀特性 钢的膨胀特性取决于组成相的性质和数量。钢的膨胀特

19、性取决于组成相的性质和数量。 钢的组织中马氏体比容最大，奥氏体最小，钢的组织中马氏体比容最大，奥氏体最小，铁素体和珠光体居中。而马氏体，珠光体和铁素体和珠光体居中。而马氏体，珠光体和奥氏体的比容都随含碳量的增加而增大。奥氏体的比容都随含碳量的增加而增大。 铁素体和渗碳体的比容有固定值。铁素体和渗碳体的比容有固定值。 钢的线膨胀系数则相反，奥氏体最大，铁素钢的线膨胀系数则相反，奥氏体最大，铁素体和珠光体次之，马氏体最小。体和珠光体次之，马氏体最小。1.3.4 膨胀的测量膨胀的测量 膨胀测量是材料热性能研究的一种物理方法。膨胀测量是材料热性能研究的一种物理方法。材料的热膨胀特性以它的膨胀系数表征，

20、通常材料的热膨胀特性以它的膨胀系数表征，通常检测其平均线膨胀，核心在于精确测量在特定检测其平均线膨胀，核心在于精确测量在特定温区内的热膨胀量。温区内的热膨胀量。 由于理论和低温研究的需要，热膨胀测量在高由于理论和低温研究的需要，热膨胀测量在高灵敏度灵敏度(l/l 10-12) 、高精度方面发展较快；、高精度方面发展较快； 工业上的膨胀测量向自动化和快速反映方向发工业上的膨胀测量向自动化和快速反映方向发展。展。微机的应用使精度和自动化程度得到提高。微机的应用使精度和自动化程度得到提高。热膨胀在快速冷却，加热的热循环中，对研究热膨胀在快速冷却，加热的热循环中，对研究材料组织结构转变具有独特作用。材

21、料组织结构转变具有独特作用。 膨胀的测量方法：膨胀的测量方法：光学式，电测式，机械式光学式，电测式，机械式。德国耐驰仪器制造有限公司上海代表处德国耐驰仪器制造有限公司上海代表处主要技术指标工作温度：室温1600；灵敏度：1.25nm/digit;升温速率：0.110/min;样品状态：固体、粉末、液态;样品大小：长50mm(max)直径：12mm(max);测试气氛：真空（10-4mbar）、静态、动态（可用惰性或反应气体）。ULTRA HIGH TEMPERATURE DILATOMETERAmbient to 2000/ 2500/ 2800CSingle or dual sampleRe

22、search qualitySintering studiesFull range optical pyrometer(光测高温计光测高温计)Vacuum or inert atmosphereFully automatic operation with Windows software(PC not included)左图显示的是氮化硅左图显示的是氮化硅生料的热膨胀和膨胀生料的热膨胀和膨胀速率微分曲线。由于速率微分曲线。由于烧结添加剂的影响，烧结添加剂的影响，材料在材料在1201开始了开始了烧结过程。主要的收烧结过程。主要的收缩过程发生在缩过程发生在 1424（外推起始点）。在（外推起始点）

23、。在 1760 以上的效应则以上的效应则由添加剂的挥发引起。由添加剂的挥发引起。应用实例应用实例: 氮化硅氮化硅由于其出色的热性能和机械特性，氮化硅正日益成为高科技由于其出色的热性能和机械特性，氮化硅正日益成为高科技领域中的常用材料之一（如作为汽车引擎的阀门）。当然，领域中的常用材料之一（如作为汽车引擎的阀门）。当然，生产与烧结工艺对于最终成品的性能有着决定性的影响。生产与烧结工艺对于最终成品的性能有着决定性的影响。LaserInterferometryTypeThermalExpansionMeter Itsmeasurementaccuracyisashighas2nmasagainst+

24、/-1umwhichisobtainablebytheconventionalpushrodtypedilatometer.1.光学膨胀仪的基本原理是什么光学膨胀仪的基本原理是什么?2.标准样的功能是什么标准样的功能是什么?对标准样有对标准样有何要求何要求?1. 示差光学膨胀仪较普通光学膨胀仪示差光学膨胀仪较普通光学膨胀仪有何优点有何优点?2. 光干涉法膨胀仪的基本原理是什光干涉法膨胀仪的基本原理是什么么?(光的干涉条件是什么光的干涉条件是什么?如何实如何实现现?如何计算试样的膨胀量如何计算试样的膨胀量?)3. 电感式膨胀仪的基本原理是什么电感式膨胀仪的基本原理是什么?有何特点有何特点?常用的

25、膨胀仪常用的膨胀仪1. 光学膨胀仪光学膨胀仪光学膨胀仪是物理冶金中常用的膨胀仪。光学膨胀仪是物理冶金中常用的膨胀仪。其基本原理是利用光杠杆放大试样的膨胀其基本原理是利用光杠杆放大试样的膨胀量，并用标准样的伸长标出温度。又通过量，并用标准样的伸长标出温度。又通过照相方法自动记录膨胀曲线。放大倍数可照相方法自动记录膨胀曲线。放大倍数可达达200 800倍倍通常可分为通常可分为：(1). 普通光学膨胀仪普通光学膨胀仪(测定膨胀系数测定膨胀系数)(2). 示差光学膨胀仪示差光学膨胀仪(灵敏度和精确度更高灵敏度和精确度更高，适于适于测定临界点测定临界点)膨胀仪按原理可分为：膨胀仪按原理可分为：光学式，电

26、测式，机械式光学式，电测式，机械式。注：注：（1）A点用铰链固定。点用铰链固定。AC垂直；垂直；AB水平。水平。（2）借助光路的多次反射可延长反射镜和）借助光路的多次反射可延长反射镜和感光纸的距离，以达到所需放大倍数感光纸的距离，以达到所需放大倍数(200, 400, 800倍倍)。(一一). 普通光学膨胀仪普通光学膨胀仪光杠杆式膨胀原理图：光杠杆式膨胀原理图：共析钢膨胀曲线示意图共析钢膨胀曲线示意图:lT/Ac1Ar14545CAB底片底片光源光源标准样标准样待测样待测样石英杆石英杆共析钢共析钢标准样的要求：标准样的要求：其膨胀量与温度成正比；在测量范围内无相变其膨胀量与温度成正比；在测量范

27、围内无相变,不易氧化不易氧化；导热系数接近待测样。与试样的导热系数接近待测样。与试样的形状和尺寸相同形状和尺寸相同.标准样的选择：标准样的选择：较低温度方围研究有色金属和合金时，常用铜较低温度方围研究有色金属和合金时，常用铜和铝纯金属做标准样；和铝纯金属做标准样；研究钢材时，研究钢的标样可采用皮洛斯合金研究钢材时，研究钢的标样可采用皮洛斯合金（PYROS alloy)（Ni80%-Cr16%-W4%).稳定稳定性好，性好，1000度以下无相变，膨胀系数由度以下无相变，膨胀系数由12.2710-6/K均匀增加到均匀增加到21 . 2410-6/K。较较石英传动杆的线膨胀系数约石英传动杆的线膨胀系

28、数约0.510-6/K。(二二) 示差光学膨胀仪：示差光学膨胀仪：（试样与标样热膨胀的相对差值的方法）（试样与标样热膨胀的相对差值的方法）60标样标样试样试样BAC底片底片光光OyxCACB标样功能：水平分量指示温度；纵向分量抵消试标样功能：水平分量指示温度；纵向分量抵消试样的膨胀量，尤其是试样组织未转变前的膨胀量。样的膨胀量，尤其是试样组织未转变前的膨胀量。从而使膨胀量的范围缩小，提高了测量精度和灵从而使膨胀量的范围缩小，提高了测量精度和灵敏度。很适用于分析金属内部组织变化。敏度。很适用于分析金属内部组织变化。光干涉法膨胀仪光干涉法膨胀仪干涉条件干涉条件: 两列频率相同两列频率相同,位相差恒

29、定的波相遇而干涉。位相差恒定的波相遇而干涉。膨胀量：膨胀量：l = N/2; N由光敏元件和计数器连续测定。由光敏元件和计数器连续测定。优点：精度高（光波长在优点：精度高（光波长在0.1微米量级微米量级)。缺点：装置设计要求高。缺点：装置设计要求高。上下干涉板上下干涉板试样试样半透镜半透镜光敏元件光敏元件计数器计数器记录仪记录仪光干涉法膨胀仪示意图光干涉法膨胀仪示意图2. 电测式膨胀仪电测式膨胀仪将膨胀量转换为电讯号，然后进行电讯号的记录，将膨胀量转换为电讯号，然后进行电讯号的记录，数据处理和画出膨胀曲线。数据处理和画出膨胀曲线。(包括应变电阻式膨胀仪，电容式膨胀仪和电感式膨胀仪包括应变电阻式

30、膨胀仪，电容式膨胀仪和电感式膨胀仪) 。电感式膨胀仪电感式膨胀仪原理原理:采用差动变压器原理将试样的膨胀量转换为采用差动变压器原理将试样的膨胀量转换为电信号（放大倍数可达到电信号（放大倍数可达到6000倍）。倍）。特点：特点：试样可采用真空高频加热，加热速度可控制在试样可采用真空高频加热，加热速度可控制在500/s以下范围。试样冷却可以选用小电流加热自以下范围。试样冷却可以选用小电流加热自然冷却和强力喷气冷却三种冷却方式。加热温度和然冷却和强力喷气冷却三种冷却方式。加热温度和冷却速度易于自动化和计算机控制和数据处理。近年冷却速度易于自动化和计算机控制和数据处理。近年来，较为先进的全自动快速膨胀

31、仪膨胀量转换采用的来，较为先进的全自动快速膨胀仪膨胀量转换采用的就是差动变压器原理。就是差动变压器原理。缺点：缺点：易受电磁因素的干扰。变压器电源采用易受电磁因素的干扰。变压器电源采用200400Hz以防止工业网的干扰。以防止工业网的干扰。电感式膨胀仪测量原理电感式膨胀仪测量原理试样试样传感杆传感杆磁芯磁芯差动变压器原理图差动变压器原理图试样试样加热炉加热炉控控温温仪仪差动变压器差动变压器恒温箱恒温箱放放大大器器记记录录仪仪膨胀仪结构方框图膨胀仪结构方框图组成：组成：初级，次级线圈和磁芯构成。初级和次初级，次级线圈和磁芯构成。初级和次级线圈绕在同一绝缘管上级线圈绕在同一绝缘管上, 次级线圈由两

32、段完次级线圈由两段完全相同的绕组反向的先圈串接而成。它们相对全相同的绕组反向的先圈串接而成。它们相对初级线圈完全对称。磁芯处在中间位置时，反初级线圈完全对称。磁芯处在中间位置时，反接的次级线圈的感生电动势相互抵消。磁芯偏接的次级线圈的感生电动势相互抵消。磁芯偏离中间位置差动变压器信号与磁芯偏离量呈线离中间位置差动变压器信号与磁芯偏离量呈线性关系。性关系。3.机械式膨胀仪机械式膨胀仪(1).千分表式膨胀仪千分表式膨胀仪(2). 杠杆式膨胀仪杠杆式膨胀仪将膨胀量转移到千分表或利用杠杆作用放将膨胀量转移到千分表或利用杠杆作用放大大.1.3.4 膨胀分析的应用膨胀分析的应用（组织转变（组织转变 体积效

33、应）体积效应）1。确定钢的组织转变温度：。确定钢的组织转变温度：温度变化温度变化（无相变）（无相变）正常膨胀正常膨胀组织变化导致附加膨胀组织变化导致附加膨胀钢加热钢加热be亚共析钢亚共析钢aAc1Ac3Ar1Ar3lT/abae段段: 珠光体转变为奥氏体珠光体转变为奥氏体 eb段段：铁素体溶解于奥氏体铁素体溶解于奥氏体注注：在确定钢组织转变临界点时在确定钢组织转变临界点时，为使结果有可比性为使结果有可比性，除对钢的成分除对钢的成分有严格要求外有严格要求外，还有下列要求还有下列要求：1。原始组织应相同原始组织应相同，常用退火态常用退火态，晶粒度相同晶粒度相同。2。相同加热及冷却速度相同加热及冷却

34、速度(一般小于一般小于200 C/h，高合金钢冷却速度小于高合金钢冷却速度小于120 C/h3。奥氏体化温度和保温时间按要求奥氏体化温度和保温时间按要求保持一致保持一致。1) 。转变点的测定。转变点的测定lT/Ac1Ar1lT/Ac1Ar1AccmArcm共析钢共析钢过共析钢过共析钢ab:珠光体转变为奥氏体；珠光体转变为奥氏体； bc: 铁素体溶解于奥氏体；铁素体溶解于奥氏体；二次渗碳体的存在使高温区膨胀曲线明二次渗碳体的存在使高温区膨胀曲线明显拐折；奥氏体膨胀系数比珠光体显拐折；奥氏体膨胀系数比珠光体大大导致斜率增大；二次渗碳体不断溶解，导致斜率增大；二次渗碳体不断溶解，使奥氏体含碳量增高，

35、比容增大，使使奥氏体含碳量增高，比容增大，使Arcm两旁斜率不同。两旁斜率不同。cb亚共析钢亚共析钢aAc1Ac3Ar1Ar3lT/2). 钢膨胀曲线的分析钢膨胀曲线的分析2. 研究钢的等温转变研究钢的等温转变（1）测定过冷奥氏体等温转变的动力学曲线）测定过冷奥氏体等温转变的动力学曲线试样：试样：退化状态的材料制备试样。退化状态的材料制备试样。奥氏体化温度：奥氏体化温度：Ac1+(3050); 或生产中实际淬火温度。或生产中实际淬火温度。保温时间：由试样大小定；保温时间：由试样大小定；(直径直径3毫米在空气中保温毫米在空气中保温510分钟分钟)。等温转变过程：等温转变过程：经奥氏体化后，经奥氏体化后，立即冷却到等温温度；同时膨立即冷却到等温温度；同时膨胀仪也从记录膨胀和温度的关胀仪也从记录膨胀和温度的关系切换到记录膨胀和时间的关系。系切换到记录膨胀和时间的关系。等温条件下试样的伸长等温条件下试样的伸长和组织转变数量成正比和组织转变数量成正比时间时间tlt1OEl温度温度TACt2钢的奥氏体化处理及等钢的奥氏体化处理及等温转变过程的膨胀曲线温转变过程的膨胀曲线等温转变产物：过冷奥氏体在相变温度等温转变产物：