金属热物性参数
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金属温度° Ccal/(g·°C)cal/(cm·s·°C)线、固相线温度(°C)纯铁25200400769800100015000.1070.1240.1450.3580.2300.1480.1800.1920.1520.1200.0740.0710.0700.032ρ=7.88(20°C)=7.3(1500°C)=7.0(1600°C)镇静钢(C0.08%)20040080012000.1120.1240.1420.2300.1580.1420.1280.1070.0680.071ρ=7.86(15°C)软钢(C0.23%)20040080012000.1120.1240.1420.2280.1580.1240.1160.1020.0620.071ρ=7.86(15°C)碳素结构钢(S35C) 252004008000.1110.1250.1340.2850.1030.0950.0790.078中碳钢(C0.4%)20040080012000.1120.1220.1400.1480.1560.1240.1150.1000.0590.071ρ=7.85(15°C)共析钢(C0.8%)20040080012000.1080.1280.1440.1460.1600.1190.1080.0910.0580.072ρ=7.85(15°C)工具钢(C1.2%)20040080012000.1080.1300.1420.1560.1560.1030.1020.0890.0570.068ρ=7.83(15°C)金属温度° Ccal/(g·°C) cal/(cm·s·°C)线、固相线温度(°C)Si2%钢20040080012000.1200.1260.1440.3260.1600.0600.0720.0740.0600.070ρ=7.73(15°C)Ts=1488T L=1497Cr1%钢2020040080012000.1140.1240.1420.2060.1460.1060.0920.0620.072ρ=7.84(15°C)T S=1420T L=1520不锈钢(AISI 420)2020040080012000.1140.1190.1460.2140.1360.0530.0550.0580.0640.069ρ=7.7(15°C)13.1Cr,0.5NiT S=1399T L=1454不锈钢(AISI 304)20040080012000.1180.1280.1360.1540.1600.0350.0430.0500.0630.07618~20Cr,8~12NiT S=1399T L=1454过共晶灰口铸铁20200400800900(0.128)(0.134)(0.140)(0.168)(0.173)0.1540.1240.0940.0710.053ρ=7.0(15°C)比热相对于普通铸铁共晶灰口铸铁2020040080012000.1860.1410.1040.0700.036球墨铸铁2020040080010000.1190.1010.0870.0720.0510.041ρ=7.1(15°C)白口铸铁2020040080012000.0450.0510.0530.0470.048ρ=7.5~7.8(15°C)纯铜20200600100012000.0920.0930.1060.1150.9560.9310.8740.803ρ=8.92T S=T L=1083Cu90%~Al10%2020060010000.1050.1110.1240.1360.1220.1560.2330.310T S=1030T L=1042Cu70%~Zn30% 202006009000.0940.1000.1130.1230.2670.3490.3590.367T S=915T L=955Cu60%~Zn40% 202006009000.0920.0970.1080.1160.3020.3460.3610.334T S=900T L=905Cu70%~Ni30%2020060010000.0930.1010.1120.1230.0690.0880.1300.172T S=1170T L=1240Cu60%~Ni40%20200600100012000.1010.1050.1150.1250.1300.0560.0740.1130.1520.172T S=1227T L=1280纯铝202005006600.2150.2350.2680.2860.5650.5700.5290.508ρs=2.70(15°C)T S=T M=660.2Al-Cu4.5% 20200500 0.2100.2290.2610.4490.4490.461T S=502T L=638Al~Mg8% 202004005000.2180.2380.2600.2710.1990.2860.3820.431T S=540T L=625纯镁202004006500.2460.2630.2880.3250.3730.3620.3530.346ρs=1.74T L=T S=651Mg94.7~Zn4.6~Zr0.7 (相当于MC6) 202004005490.2420.2640.3030.3410.2610.2960.3190.324T S=549T L=641Mg90.2~Al9 ~Zn0.6~Mn0.2 (相当于MC2) 202004004680.2350.2610.2910.3000.0510.0560.0620.063T S=468T L=616InconelX(73Ni,15Cr,7F e,2.5Ti,1Nb)2020060010000.1030.1150.1330.1970.0280.0350.0520.069ρs=6.09T S=1395T L=1427耐盐酸镍基合金C 600100012000.1260.1530.1670.0460.0700.074T S=1270T L=1305表2 铸型的热物性计算公式表3 流动临界固相率表4 部分砂型热物性数据表型 砂 组 成 λ(cal/s.cm.°C)×102C(cal/g °C )ρ(g/cm 3)说 明石 英 砂0.055 0.139 0.126 0.310 1.658 1.7005~15°C900°C ,粒度50/100“干 砂” 0.078 0.191 1.500未表明者为常温,下同“湿 砂” 0.271 0.503 1.650 石 英 砂 0.112~0.363 0.191~0.281 1.776 黄 砂 0.067~0.082 1.580~1.700 石 英 砂 石 英 砂 0.096~0.336 0.12~0.456 0.072~0.36 0.062 0.362 0.141~0.181 0.168~0.288 0.168~0.288 0.168~0.288 1.94 0.184 0.181~0.2811.730 1.634 1.458 1.602 1.6781.4600~1300°C 0~1300°C 0~1300°C 干燥砂,16.5°C 含水4.9%,18.9°C 0~1100,T ↑→α↓ 锆 砂 锆 砂 0.191~0.251 0.223~0.391 0.120~0.210 0.130~0.2022.830 2.800 0~1100,T ↑→α↓ 0~900°C 铬铁矿砂 铬铁矿砂 0.125~0.293 0.151~0.2302.600 0~900°C 石英砂+5%水玻璃0.614 2.583铁浇注法,界面平均1143°C 铬铁矿砂 +水玻璃 0.139 0.165 铬镁矿砂+水玻璃 0.203 0.2430.139 钢浇注法 钢浇注法水 玻 璃 砂 石英砂+树脂钢浇注法石英砂+5%酚醛树脂0.142~0.202 28~450°C石英砂+3%~7%呋喃树脂0.161~0.1370.202~0.181.4801.63025~550°C25~550°C石英砂+2%呋喃树脂0.122 0.231.480铝浇注法,666°C石英砂+1.5%呋喃树脂0.1870.1920.2420.250.260.261.440.4401.550铁浇注法,1155°C钢浇注法,1155°C钢浇注法,1155°C石英砂+1.5%树脂0.26200.18~0.230.260.18~0.261.6301.440钢浇注法,1155°C钢浇注法铬铁矿砂+1%树脂 0.161~0.212.900 钢浇注法铬砂+树脂铬砂+1%呋喃树脂0.23~0.262 0.13~0.172.880 钢浇注法常温~1490°C树脂砂石英砂+6%水玻璃0.230.230.2520.2521.4501.5701.3901.6101.610铝浇注法,界面平均660°C铝浇注法,界面平均660°C铁浇注法,界面平均1155°C铁浇注法,界面平均1155°C钢浇注法,界面平均1490°C表5 典型金属材料的常温密度材质密度(g/cm3)材质密度(g/cm3)材质密度(g/cm3) 钢碳素钢不锈钢高速钢7.807.908.20~8.80灰口铸铁(中碳,铁素体基体)可锻铸铁7.257.27铝合金铝硅合金硬铝ADC102.602.802.71铸铁灰口铸铁(高碳,铁8.80 铜合金7-3 黄铜8.508.40锌合金ZDC2 6.60素体基体) 球墨铸铁7.10 6-4 黄铜高强度黄铜8.30 镁合金 1.80表6典型液体金属的物性值物性值低合金铸钢(1600°)①普通铸铁(1400°C)①纯铝(700°C)①纯铜(1100°C) ①纯镁(700°C)①液相线温度(°C) 1400~1531123~1130660 1083 851密度(g/cm3) 6.80~7.00 6.50~6.90 2.35 1.90 1.58 比热0.15 0.22 0.26 0.12 0.29 导热系数 40(纯铁) -- 100 170 80 凝固潜热(J.g-1)251~268 209~268 394 204 230凝固收缩率(%)3~4 -0.8~0.5 6.5 4.2 4.2表面张力() 1700 920 900 1300 560 粘度(mPa.s) 6 5~81.1~2 4 1.2热辐射系数0.3~0.45(全辐射系数)0.3~0.45(全辐射系数)0.12(相对0.65μm的波长)0.1(相对0.66μm的波长)--①表示所给物性值的温度条件。
表1 各种金属的热物性值温度C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)=7.88(20C)=7.3(1500C)=7.0(1600C)=7.86(15C)=7.86(15C)=7.85(15C)=7.85(15C)=7.83(15C)续表1 各种金属的热物性值温度C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)=7.73(15C)Ts=1488T L=1497=7.84(15C)T S=1420T L=1520=7.7(15C)13.1Cr,0.5NiT S=1399T L=1454=7.0(15C)比热相对于普通铸铁=7.1(15C)温度C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)=7.5~7.8(15C)=8.92T S=T L=1083s=2.70(15C) T S=T M=660.2温度C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)s=1.74T L=T S=651s=6.09T S=1395T L=1427表2 铸型的热物性计算公式硅砂,干型,呋喃铸型600C以下0.385<<0.4940.0058<D P<0.03790.03<W<0.07硅砂,干型由No9的公式求得c浇注合金:铸钢表3 流动临界固相率根据实测,V c=0.032C/s根据固相率与流过细管道的液体量测出,冷速V c=0.03C/s0.43~0.44(金属型,型温373C)表4 部分砂型热物性数据表(cal/s.cm.C)×10-2C(cal/g(g/cm3)5~15C900C,粒度50/1000~1300C0~1300C0~1300C干燥砂,16.5C 含水4.9%,18.9C 0~1100,T0~1100,T0~900C0~900C铁浇注法,界面平均1143C28~450C25~550C25~550C铝浇注法,666C铁浇注法,1155C钢浇注法,1155C钢浇注法,1155C钢浇注法,1155C钢浇注法钢浇注法常温~1490C铝浇注法,界面平均660C铝浇注法,界面平均660C铁浇注法,界面平均1155C铁浇注法,界面平均1155C钢浇注法,界面平均1490C表5 典型金属材料的常温密度表6典型液体金属的物性值低合金铸钢(1600)①普通铸铁(1400C)①纯铝(700C)①纯铜(1100C)①纯镁(700C)①液相线温度(C)0.12 (相对0.65m 的波长)0.1 (相对0.66m的波长)①表示所给物性值的温度条件。
表1 各种金属的热物性值温度 C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)=7.88(20C)=7.3(1500C)=7.0(1600C)=7.86(15C)=7.86(15C)=7.85(15C)=7.85(15C)=7.83(15C)续表1 各种金属的热物性值温度 C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)=7.73(15C)Ts=1488T L=1497=7.84(15C)T S=1420T L=1520=7.7(15C)13.1Cr,0.5NiT S=1399T L=1454=7.0(15C)比热相对于普通铸铁=7.1(15C)温度 C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)=7.5~7.8(15C)=8.92T S=T L=1083s=2.70(15C) T S=T M=660.2温度 C比热cal/(g·C)导热系数cal/(cm·s·C)密度(g/cm3)液相线、固相线温度(C)s=1.74T L=T S=651s=6.09T S=1395T L=1427表2 铸型的热物性计算公式硅砂,干型,呋喃铸型600C以下0.385<<0.4940.0058<D P<0.03790.03<W<0.07硅砂,干型c由No9的公式求得浇注合金:铸钢表3 流动临界固相率根据实测,V c=0.032C/s根据固相率与流过细管道的液体量测出,冷速V c=0.03C/s0.43~0.44(金属型,型温373C)表4 部分砂型热物性数据表(cal/s.cm. C)×10-2C(cal/g C)(g/cm 3)5~15C 900C ,粒度50/1000~1300C 0~1300C 0~1300C 干燥砂,16.5C 含水4.9%,18.9C 0~1100,T0~1100,T0~900C0~900C铁浇注法,界面平均1143C28~450C25~550C25~550C铝浇注法,666C铁浇注法,1155C 钢浇注法,1155C 钢浇注法,1155C 钢浇注法,1155C 钢浇注法钢浇注法常温~1490C铝浇注法,界面平均660C铝浇注法,界面平均660C铁浇注法,界面平均1155C铁浇注法,界面平均1155C钢浇注法,界面平均1490C表5 典型金属材料的常温密度表6典型液体金属的物性值低合金铸钢(1600)①普通铸铁(1400C)①纯铝(700C)①纯铜(1100C)①纯镁(700C)①液相线温度(C)0.12 (相对0.65m 的波长)0.1(相对0.66m的波长)①表示所给物性值的温度条件。
各种金属热物性参数金属的热物性参数是指金属在热传导过程中的相关参数,包括热导率、热膨胀系数、比热容等。
这些参数对于热传导和热扩散的计算和设计非常重要,下面将介绍几种常见金属的热物性参数。
1.铝(Al):-热导率:2.4-2.9W/(m·K)-线膨胀系数:22.2×10^-6/℃-比热容:0.897J/(g·K)2.铜(Cu):-热导率:385W/(m·K)-线膨胀系数:16.5×10^-6/℃-比热容:0.385J/(g·K)3.钢(Fe):-热导率:54W/(m·K)-线膨胀系数:11.7×10^-6/℃-比热容:0.45J/(g·K)4.镍(Ni):-热导率:90W/(m·K)-线膨胀系数:13.4×10^-6/℃-比热容:0.444J/(g·K)5.钛(Ti):-热导率:21.9W/(m·K)-线膨胀系数:8.6×10^-6/℃-比热容:0.523J/(g·K)6.锌(Zn):-热导率:116W/(m·K)-线膨胀系数:30.2×10^-6/℃-比热容:0.388J/(g·K)7.铂(Pt):-热导率:71.6W/(m·K)-线膨胀系数:9.0×10^-6/℃-比热容:0.133J/(g·K)需要注意的是,这些数值在不同温度范围下可能会有微小差异。
此外,金属的热物性参数还受到材料纯度、晶体结构等因素的影响。
热导率反映了材料传导热量的能力,热导率越高说明材料传导热量的能力越强。
热膨胀系数则表示在温度变化时材料的体积会发生变化的程度,线性膨胀系数越大,材料在温度变化下的体积变化越大。
比热容则表示单位质量的物质在温度变化时吸收或释放的热量。
这些热物性参数对于热传导和热扩散的计算和设计十分重要。