Lineární koeficient teplotní roztažnosti a hustota oceli stanovené pomocí termomechanické analýzy, dilatometrie a výpočtů

Mgr. Aleš Kalup^1,2; Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D.³; Ing. Simona Zlá, Ph.D.^1,2; Ing. Ľubomíra Drozdová¹; Ing. Monika Kawuloková, Ph.D.¹; prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.^1,2; Ing. Ondřej Martiník¹; Ing. Petr Dostál¹; doc. Ing. Bedřich Smetana, Ph.D.^1,2

Stáhnout článek v PDF

Tato práce se zabývá stanovením hustoty a lineárního koeficientu teplotní roztažnosti nelegované nízkouhlíkové oceli (hm. %: C 0,077; Mn 0,64; Si 0,20; Cu 0,06; Cr 0,05) pomocí dvou experimentálních metod (termomechanické analýzy a dilatometrie) a teoretických výpočtů za využití programu Thermo-Calc s databází TCFE8 (Thermo-Calc Fe-based database, 8. verze) doporučenou pro výpočty vlastností ocelí.
Prezentované výsledky byly u obou experimentálních metod (termomechanická analýza i dilatometrie) získány pouze z ohřevu, který probíhal v inertní atmosféře argonu (čistota 6N). Výpočty podle programu Thermo-Calc byly provedeny pro rovnovážný stav. Výpočty vlastností v nerovnovážném stavu tento program neumožňuje. Do výpočtů byly z chemického složení oceli zahrnuty všechny prvky a z fází byl při výpočtech vyřazen grafit a diamant.
U termomechanické analýzy byla použita rychlost ohřevu vzorku 10 °C·min^-1, pro dilatometrická měření byla použita rychlost ohřevu 5 °C·min^-1. Experimentální i teoretické hodnoty relativního prodloužení i lineárního koeficientu teplotní roztažnosti byly vztaženy na stejnou referenční teplotu 25 °C.
Teplotní závislosti hustoty a relativního prodloužení změřené pomocí dilatometru a vypočítané s využitím programu Thermo-Calc jsou si velmi blízké. Drobné rozdíly jsou zřejmě způsobeny výpočtem v rovnovážném stavu.
Teplotní závislost hustoty vzorku získaná pomocí termomechanické analýzy klesá nejrychleji, což by mohlo být důsledkem nejvyšší rychlosti ohřevu (10 °C·min^-1). Teplotní závislost relativního prodloužení oceli získaná pomocí termomechanické analýzy roste nejrychleji, což je zřejmě také důsledek nejvyšší rychlosti ohřevu. Lineární koeficient teplotní roztažnosti vypočítaný pomocí programu Thermo-Calc je v celém teplotním intervalu nižší než u obou experimentálních metod, což je pravděpodobně také důsledek výpočtů v rovnovážném stavu.

1. VŠB – Technical University of Ostrava, Fakulty of Metallurgy and Materials Engineering, Department of Physical Chemistry and Theory of Technological Processes, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic
2. VŠB – Technical University of Ostrava, Fakulty of Metallurgy and Materials Engineering, Regional Materials Science and Technology Centre, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic
3. VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Department of Metallurgy and Foundry, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic