Коэффициент теплопроводности и теплопередачи стали, сплавов

Коэффициент теплопроводности и теплопередачи стали, сплавов

Теплопроводность представляет собой физическую величину, которая определяет способность материалов проводить тепло. Иными словами, теплопроводность представляет собой способность субстанций передавать кинетическую энергию атомов и молекул другим субстанциям, находящиеся в непосредственном контакте с ними. В СИ эта величина измеряется во Вт/(К*м) (Ватт на Кельвин-метр), что эквивалентно Дж/(с*м*К) (Джоуль на секунду-Кельвин-метр).

Понятие теплопроводности

Она является интенсивной физической величиной, то есть величиной, которая описывает свойство материи, не зависящей от количества последней. Интенсивными величинами также являются температура, давление, электропроводность, то есть эти характеристики одинаковы в любой точке одного и того же вещества. Другой группой физических величин являются экстенсивные, которые определяются количеством вещества, например, масса, объем, энергия и другие.

Противоположной величиной для теплопроводности является теплосопротивляемость, которая отражает способность материала препятствовать переносу проходящего через него тепла. Для изотропного материала, то есть материала, свойства которого одинаковы во всех пространственных направлениях, теплопроводность является скалярной величиной и определяется, как отношение потока тепла через единичную площадь за единицу времени к градиенту температуры. Так, теплопроводность, равная одному ватту на метр-Кельвин, означает, что тепловая энергия в один Джоуль переносится через материал:

  • за одну секунду;
  • через площадь один метр квадратный;
  • на расстояние один метр;
  • когда разница температур на поверхностях, находящихся на расстоянии один метр друг от друга в материале, равна один Кельвин.

Понятно, что чем больше значение теплопроводности, тем лучше материал проводит тепло, и наоборот. Например, значение этой величины для меди равно 380 Вт/(м*К), и этот металл в 10 000 раз лучше переносит тепло, чем полиуретан, теплопроводность которого составляет 0,035 Вт/(м*К).

Перенос тепла на молекулярном уровне

Когда материя нагревается, увеличивается средняя кинетическая энергия составляющих ее частиц, то есть увеличивается уровень беспорядка, атомы и молекулы начинают более интенсивно и с большей амплитудой колебаться около своих равновесных положений в материале. Перенос тепла, который на макроскопическом уровне можно описать законом Фурье, на молекулярном уровне представляет собой обмен кинетической энергией между частицами (атомами и молекулами) вещества, без переноса последнего.

Это объяснение механизма теплопроводности на молекулярном уровне отличает его от механизма термической конвекции, при котором имеет место перенос тепла за счет переноса вещества. Все твердые тела обладают способностью к теплопроводности, в то время как тепловая конвекция возможна только в жидкостях и газах. Действительно, твердые вещества переносят тепло в основном за счет теплопроводности, а жидкости и газы, если есть температурные градиенты в них, переносят тепло в основном за счет процессов конвекции.

Теплопроводность материалов

Ярко выраженной способностью проводить тепло обладают металлы. Для полимеров свойственна невысокая теплопроводность, а некоторые из них практически не проводят тепло, например, стекловолокно, такие материалы называются теплоизоляторами. Чтобы существовал тот или иной поток тепла через пространство, необходимо наличие некоторой субстанции в этом пространстве, поэтому в открытом космосе (пустое пространство) теплопроводность равна нулю.

Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Если материал является неоднородным, например, железобетон, тогда вводят понятие полезного коэффициента теплопроводности, который измеряется согласно коэффициентам однородных веществ, составляющих этот материал.

В таблице ниже приведены коэффициенты теплопроводности некоторых металлов и сплавов во Вт/(м*К) для температуры 300 К (27 °C):

  • сталь 47—58;
  • алюминий 237;
  • медь 372,1—385,2;
  • бронза 116—186;
  • цинк 106—140;
  • титан 21,9;
  • олово 64,0;
  • свинец 35,0;
  • железо 80,2;
  • латунь 81—116;
  • золото 308,2;
  • серебро 406,1—418,7.

В следующей таблице приведены данные для неметаллических твердых веществ:

  • стекловолокно 0,03—0,07;
  • стекло 0,6—1,0;
  • асбест 0,04;
  • дерево 0,13;
  • парафин 0,21;
  • кирпич 0,80;
  • алмаз 2300.

Из рассматриваемых данных видно, что теплопроводность металлов намного превышает таковую для неметаллов. Исключение составляет алмаз, который обладает коэффициентом теплопередачи в пять раз больше, чем медь. Это свойство алмаза связано с сильными ковалентными связями между атомами углерода, которые образуют его кристаллическую решетку. Именно благодаря этому свойству человек чувствует холод при прикосновении к алмазу губами. Свойство алмаза хорошо переносить тепловую энергию используется в микроэлектронике для отвода тепла из микросхем. А также это свойство используется в специальных приборах, позволяющих отличить настоящий алмаз от подделки.

В некоторых индустриальных процессах стараются увеличить способность передачи тепла, чего достигают либо за счет хороших проводников, либо за счет увеличения площади контакта между составляющими конструкции. Примерами таких конструкций являются теплообменники и рассеиватели тепла. В других же случаях, наоборот, стараются уменьшить теплопроводность, чего достигают за счет использования теплоизоляторов, пустот в конструкциях и снижения площади контакта элементов.

Коэффициенты теплопередачи сталей

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

Читайте также  Травление нержавеющей стали: показания, методы травления и материалы

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Источник:
http://obrabotkametalla.info/stal/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali

Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали

Теплопроводность стали и чугуна

В таблице представлены значения теплопроводности стали и чугуна.

Теплопроводности сталей даны для следующих типов: углеродистых, низко- и среднелегированных, жаростойких и жаропрочных нержавеющих сталей, пружинных, сталей для отливок, инструментальных сталей в зависимости от температуры.

Теплопроводность стали в таблице представлена для различных марок в интервале температуры от -263 до 1200°С.

Среднее значение теплопроводности углеродистых сталей (типа сталь 08, сталь 3, сталь 20 ) при комнатной температуре составляет 50…90 Вт/(м·град). Теплопроводность нержавеющих, жаростойких и жаропрочных сталей мартенситного класса лежит в диапазоне от 30 до 45 Вт/(м·град). Теплопроводность нержавеющих (типа 12Х18Н9Т) сталей аустенитного класса — в диапазоне от 12 до 22 Вт/(м·град).

В таблице также представлены данные по теплопроводности чугуна.

Теплофизические свойства стали в зависимости от температуры

Представлены следующие теплофизические свойства стали различных марок:

В таблице приведены теплофизические свойства и области применения следующих сталей:

1. Нелегированные стали, низко- и среднелегированные стали перлитного класса: сталь 08, сталь 10, 15, 20, 35, 45, У8, 65Г, 13Н2ХА, 15ХА, 15Х, 20Х, 30ХГС, 30ХГСА, 15ХМ, 15ХМА, 30ХМ, 30ХМА, Х11МФ, Х12ВИМФ, 12Х1МФ, 25Х2МФА, 15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л, 55Л.


2. Нержавеющие стали, жаростойкие и жаропрочные стали мартенситного, мартенсито-ферритного и ферритного классов: Х5М, 1Х13 (ЭЖ1, Ж1), 2Х1213МБФР (ЭИ993), 4Х13 (ЭЖ4, Ж4), Х12В2МФ (ЭИ756).


3. Нержавеющие стали, жаростойкие и жаропрочные стали аустенитного класса: Х18Н9Т (ЭЯ1Т), Х18Н9ТЛ, Х18Н12Б (Х18Н11Б, ЭИ402), Х23Н18 (ЭИ417), Х17Н13М2Т (Х18Н13М2Т, ЭИ448), Х16Н13М2Б (ЭИ680), 3Х19Н9МВБТ (ЭИ572), Х16Н25М6 (ЭИ395), ХН35ВТ (ЭИ612, ЭИ612К), ХН35ВТР (ЭИ725, ЭИ725А), ХН35ВМТ (ЭИ692), Х22Н26, ВЖ100.

В следующей таблице показано изменение теплопроводности различных марок стали и железа Fe в результате теплового старения.

Размерность свойств стали выражена в единицах СИ.

  1. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  2. Герасимов В. В., Монахов А. С. Материалы ядерной техники: Учебник для вузов. — 2-еизд., перераб. и доп. — М.: Энергоиздат, 1982. — 288 с.
  3. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  4. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский и др. Под общей ред. А. С. Зубченко — М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: илл.

Источник:
http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/teploprovodnost-stali-i-chuguna-teplofizicheskie-svojstva-stali

Коэффициент теплопроводности для различных марок сталей и сплавов

Поиск и выбор коэффициента теплопроводности для различных марок сталей и сплавов по таблице, при указанных температурах °C. В таблице использованы справочники [1-11].

Для выбора марок стали следует пользоваться системой поиска по таблице.

Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·°C), при температуре, °C

15Х2НМФА класс 1

ЭИ 579), 20Х3МВФА

(10Х12Н22Т3МР, ЭП 33,

(Х14Г14Н3Т, ЭИ 711)

(1Х16Н14В2БР, ЭП 17)

(Х17Н13М2Т, ЭИ 448)

(Х17Н13М3Т, ЭИ 432)

(0Х18Н10Т, ЭИ 914)

(4Х18Н25С2, ЭЯ 3С)

(Х20Н14С2, ЭИ 211)

(0Х21Н6М2Т, ЭП 54)

(Х25Н20С2, ЭИ 283)

ХН55ВМТКЮ (ЭИ 929),

ХН62МВКЮ (ЭИ 867)

ХН70ВМТЮФ (ЭИ 826),

  1. Машиностроение. Энциклопедия. Т. II–3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. /Под общей редакцией И.Н. Фридляндера. М.: Машиностроение, 2001. 880 с.
  2. Масленков С.Б. Жаропрочные стали и сплавы. Справочник. М.: Металлургия, 1983. 192 с.
  3. Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд. /Сорокин В.Г. и др. Науч. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Гервасьев. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 608 с.
  4. Свойства конструкционных материалов атомной промышленности. Справочник в 8 т. Т. 3. Стали и сплавы для трубопроводов АЭС. /Дегтярев А.Ф., Каширский Ю.В., Козлов Вл.В. и др. Под ред. Вл.В. Козлова, С.В. Стрелкова. М.: ИЦ „Филин”, 2006. 256 с.
  5. Масленков С.Б., Масленкова Е.А. Стали и сплавы для высоких температур. Справочное издание. В 2-х книгах. Кн. 1. М.: Металлургия, 1991. 383 с.
  6. Марочник стали и сплавов для атомных энергетических установок. /Под ред. И.Р. Крянина, Г.П. Федорцова-Лутикова. М.: ЦНИИТМАШ, 1971. 195 с.
  7. Международный транслятор современных сталей и сплавов. /Под ред. В.Я. Кершенбаума. Т. 3. М.: Интак, 1993. 638 с.
  8. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 480 с.
  9. Паршин А.М. Структура, прочность и радиационная повреждаемость коррозионностойких сталей и сплавов. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1988. 656 с.
  10. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна. Справочник. /Под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. М.: Металлургиздат, 1956. 1205 с.
  11. Коррозия конструкционных материалов. Газы и неорганические кислоты: Справочное издание. В 2-х книгах. Кн. 1. Газы и фреоны. Батраков В.В., Батраков В.П., Пивоварова Л.Н., Соболев В.В. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. 344 с.
Читайте также  Как согнуть трубу из нержавейки в домашних условиях

Похожие статьи

Механические свойства автоматных сталей по AISI-SAE и BS

B Таблице 1 и 2 приведены механические свойства автоматных ресульфированных и рефосфорированных сталей по классификации сталей Америки AISI-SAE и стандартам BS. Таблица 1. Механические свойства ресульфированных и рефосфорированных сталей по классификации AISI-SAE AISI Условия получения Предел прочности на растяжение [МПа] Предел текучести [МПа] Удлинение [%] Твердость HB Удар при испытании Изода [Дж] 1117 Прокат 490 […]

Автоматы для дуговой и электрошлаковой сварки

Автоматическая сварка предполагает автоматизацию процессов возбуждения и поддержания устойчивого горения дуги, подачи электрода в зону сварки, перемещения дуги в заданном направлении вдоль свариваемых кромок с заданной скоростью, прекращение сварки и заварку кратера. Автоматы делятся на универсальные общего назначения и специальные, самоходные и несамоходные, для сварки плавящимися и неплавящимися электродами, в защитных газах и под флюсом, […]

Установка зазоров в подшипниках

При установке сборочных единиц с подшипниками качения в корпусную деталь (корпус редуктора) необходимо предусматривать создание зазоров, обеспечивающих свободное, без защемления шариков или роликов, вращение подшипников. Следует учитывать, что при работе от выделяющегося тепла происходит расширение внутреннего кольца подшипника и сжатие его наружного кольца, в результате чего при слишком плотной посадке подшипника на вал и в […]

Источник:
http://extxe.com/20960/kojefficient-teploprovodnosti-dlja-razlichnyh-marok-stali/

Свойства нержавеющей стали – эксплуатационные и технические достоинства

Особые свойства нержавеющей стали обуславливают ее активное использование в самых разнообразных отраслях промышленности и в быту. К достоинствам нержавейки относят повышенную прочность, небольшой удельный вес и теплопроводность, отличное сопротивление коррозии и качественную свариваемость.

1 Категории нержавейки – сталь бывает разной

Нержавеющие сплавы принято подразделять на пять типов в зависимости от микроструктуры сплавов. С этой точки зрения они могут быть:

  • ферритными;
  • аустенитными;
  • дуплексными;
  • жаропрочными;
  • мартенситными.

Самыми распространенными являются аустенитные виды нержавейки. Они практически не окисляются в процессе эксплуатации, имеют высокие технические и эксплуатационные характеристики (хорошая вязкость, пластичность, устойчивость к химическим воздействиям, небольшой удельный вес и коэффициент текучести). Подобные свойства обеспечиваются введением в состав аустенитной нержавейки 10–20 % никеля и примерно 23 % хрома.

Стали с ферритной микроструктурой демонстрируют уникальные характеристики при эксплуатации в агрессивных средах.

Они имеют высокую стойкость к коррозии при повышенных температурах, малый предел текучести и особые магнитные свойства (магнитную проницаемость). В таких сплавах хрома содержится не более 17 %. Магнитные разновидности нержавейки редко используются для производства бытовых изделий. Чаще они применяются в промышленности для изготовления разнообразных конструкций.

Реже применяются мартенситные стали. Их проницаемость (магнитная) ниже, а ключевые технические достоинства следующие:

  • небольшой коэффициент пластичности;
  • хорошее удельное сопротивление на разрыв и свариваемость;
  • высокая прочность и твердость;
  • малый вес.

Жаропрочные и дуплексные сплавы используются для особых целей. Их магнитные характеристики (проницаемость) минимальные, зато они демонстрируют уникальную прочность и сопротивление коррозии при эксплуатации в высокотемпературных и хлорсодержащих средах. Поэтому подобные стали активно применяются для выпуска изделий химической и пищевой промышленности.

2 Технические показатели – самые главные цифры

Удельный вес аустенитных и жаропрочных сплавов равняется 7,95 гр/см, ферритных и других – 7,7, коэффициент электросопротивления – 0,72–0,9 для всех сталей, кроме ферритных. Электрическое сопротивление последних составляет 0,6. Коэффициент твердости нержавеющих сплавов следующий:

  • По шкале Роквелла – 70–88 единиц для жаростойких и аустенитных сталей, 75–88 для ферритных.
  • По шкале Бринелля – 120–190 (аустенитные), 135–180 (магнитные) и 145–210 (жаропрочные).

Предел прочности нержавеющих сплавов с аустенитной микроструктурой варьируется от 500 до 690 Н/мм 2 . Все зависит от конкретной марки стали. А вот прочностной предел ферритных сплавов обычно выше – до 900 Н/мм 2 . Другие характеристики рассматриваемых сталей:

  • предел упругости – 195–400 Н/мм 2 ;
  • вязкость (ударная) – 120–160Дж/см 2 (для ферритных композиций – не более 50);
  • температура появления окалины – 840–1120 °С;
  • магнитная проницаемость ферритных сплавов – 1,008 единиц (при комнатной температуре).

Предел текучести большинства марок нержавеющих сталей за минуту равняется около 205 МПа. Эта величина справедлива для всех категорий сплавов за исключением ферритных. Показатель текучести последних обычно ниже на 10–20 МПа.

Еще одна важная характеристика рассматриваемых коррозионностойких сплавов – их теплопроводность. Под ней понимают возможность материала пропускать через себя тепловую энергию (передавать ее). Теплопроводность нержавейки равняется 16–20 Вт/м*К. Это очень малый показатель. Для сравнения скажем, что теплопроводность алюминия находится на уровне 200, а меди – 400 Вт/м*К.

3 Свариваемость нержавейки – прочные соединения

Сварка рассматриваемых сплавов производится по таким методикам:

  • аргонодуговая с помощью TIG-электродов (содержат вольфрам);
  • ручная дуговая;
  • полуавтоматическая.

Лучше всего свариваются аустенитные марки нержавеющей стали. А вот сварные соединения ферритных сталей получаются более хрупкими. Это стоит учитывать при обработке таких сплавов. Важный момент! Сварка всех видов нержавейки должна осуществляться после предварительного подогрева стальных изделий. Обычно достаточно нагреть их до 150–160°.

Ручная дуговая сварка нержавеющих сплавов выполняется двумя типами электродов: с рутиловым покрытием; с основным (карбонаты магния и кальция) покрытием. Во втором случае операция ведется исключительно на обратной полярности и постоянном токе. Полуавтоматический процесс рекомендован для сварки больших по толщине листов нержавейки. А вот аргонодуговая сварка обычно применяется для соединения тонких коррозионностойких изделий.

Источник:
http://tutmet.ru/udelnyj-ves-nerzhaveyushhej-stali.html

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Читайте также  Сварка нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа: видео, инструкция

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

  1. Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
  2. Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
  3. У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

  1. При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
  2. При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
  3. При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Источник:
http://tokar.guru/metally/stal/teploprovodnost-stali-alyuminiya-latuni-medi.html

Теплопроводность нержавейки таблица

Температура плавления нержавеющей стали около 1800°С. Это весьма тугоплавкий материал, однако ввиду незначительного содержания углерода нержавейка хорошо поддается сварке без образования неприятной окалины и не воняет, как при сварке оцинковки. Для аустенитных нержавеющих сталей следует применять метод быстрой сварки, исключающий возникновение короблений и межкристаллической коррозии.

Вкратце, при свариваниии аустенитой нержавейки, протекают следующие тепловые процессы:
1. В процессе сварки околошовная зона металла нагревается до высоких температур, и при замедленном охлаждении в интервале 600—700°С происходит выпадение карбидов хрома, связанное с разрушением аустенитной структуры данной стали.
2. В процессе сварки возможно окисление хрома с образованием тугоплавкого окисла Cr2O3, плавящегося при 1900—2000°С и обычно остающегося в металле шва в виде неметаллического включения.
3. Обладая низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения, нержавеющая сталь имеет склонность к возникновению в ней (в околошовной зоне) значительных внутренних напряжений. При газовой сварке вследствие относительно малой интенсивности источника тепла — пламени, нагрев металла происходит в большой зоне, в результате чего скорость охлаждения металла в околошовной зоне незначительна и сталь сравнительно долго пребывает при температуре нагрева порядка 600—700°С, вследствие этого наблюдается выпадение карбидов. При газовой сварке также происходит окисление хрома, причем это окисление имеет место с обратной стороны свариваемых кромок, не защищенных от соприкосновения с воздухом.

Образующийся при газовой сварке окисел хрома имеет вид губчатой массы и, залегая в вершине сварного шва, в некоторых случаях является очагом образования трещин. Внутренние остаточные напряжения в нержавеющей стали при газовой сварке вследствие большого разогрева также больше, чем при дуговой сварке. Таким образом, газовая сварка нержавеющей стали является худшим способом, по сравнению с дуговой сваркой, не гарантирующим сохранения структуры стали и получения качественного соединения.

Тем не менее в некоторых случаях для сталей малых толщин (до 1,5—2 мм) применяют газовую сварку. Процесс газовой сварки ведут нормальным пламенем. Мощность пламени та же, что и при сварке малоуглеродистой стали. В качестве присадочного материала служит проволока того же состава, что и основной металл, в некоторых случаях с небольшой добавкой титана или ниобия, уменьшающего выпадение карбидов хрома.

Сварку ведут с применением флюса, содержащего по одной весовой части буры, борной кислоты и кремнекислой соды, наносимого на присадочный металл и на свариваемые кромки с обратной стороны шва. Весьма радикальным средством для уничтожения выпавших в процессе сварки карбидов хрома является термическая обработка сварного изделия, заключающаяся в нагреве до 1100°С, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении.

Еще про сварку нержавейки читаем тут (покороче), тут (много букв) и тут (12Х18Н10Т=A2=AISI 304) .

>Добрый день.
>Просим вас нам помочь
>нам нужна
>Шайба плоская DIN 125(ISO 7089) M16 из теплоустойчивой стали (рабочая температура до 400-500 >градусов)- в количестве 800 штук или мин.партию, какую вы сможете.
>. Из материала 21 Cr Mo V 5 7(DIN — Deutsche Industrie Norm 1.7709) или из другой стали
>Может ли нам подойти сталь A3?
>A3- схожие свойства со сталью A2. Дополнительная стабилизация титаном, ниобием или танталом >улучшает сопротивление коррозии при температурах до +800 С. Инфо с вашего каталога.
>Сообщите цену/срок поставки и параметры материала (теплоустойчивой стали)

Ответ: Изготовление и поставка шайб из A3 весьма небюджетно. Сделать можно, но будет очень большая партия и длительный срок поставки. С другой стороны, нержавеющая сталь легированная с помощью молибдена, ванадия и вольфрама, сохраняет свои износостойкие характеристики даже при температурах от 500 до 700С. Вам подойдет шайба из молибденосодержащей нержавейки A4.
В наличии на складе.

Источник:
http://rostfrei.ru/edelstahl.nsf/pages/techtable?open