熱物性系數(shù)的設(shè)計(jì)研究

1、WORD格式可編輯專業(yè)知識(shí)分享熱物性系數(shù)的研究熱物性是指鋼的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率、比熱、熱膨脹 系數(shù)、熱輻射率等與熱關(guān)系十分密切的物理性能。熱物理性能作為材料的基本性能。它與 材料結(jié)構(gòu)、成分和使用溫度具有密切而敏感的關(guān)系、由此可解決研究中遇到的許多難題。 通過測(cè)量熱物性可預(yù)測(cè)其它性能，這是基于熱物性與其它某性能基于同一微觀機(jī)制。對(duì)于 鋼鐵材料，熱物性主要的影響因素是溫度、成分和顯微組織。熱物性主要包括以下參數(shù)參 數(shù)：比熱容：是單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量，即是單位質(zhì)量物體改變單位溫度時(shí)的吸收或釋放 的熱量。比熱容是表示物質(zhì)比熱容表示物體吸熱(或散熱)能力的物理量。通常用符號(hào)C

2、表小Oq一 gradt導(dǎo)熱系數(shù)：表征物體導(dǎo)熱能力的，影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素很大，包括物質(zhì)的種類、含水 率、溫度、壓力等。數(shù)值上導(dǎo)熱系數(shù)等于單位溫度下熱流的密度矢量的模。導(dǎo)溫系數(shù)：導(dǎo)溫系數(shù)反應(yīng)物體導(dǎo)熱能力和單位體積熱容量的大小，a=熱擴(kuò)散率也：c是熱物性參數(shù)，其只與物質(zhì)的種類有關(guān)。熱常數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率與比熱、之間具有確定關(guān)系，即導(dǎo)熱系數(shù)與比熱、表觀 密度和熱擴(kuò)散率三者的乘積存在一定關(guān)系。熱常數(shù)的測(cè)量方法分為兩大類，一為穩(wěn)態(tài)法， 另一為非穩(wěn)態(tài)法，穩(wěn)態(tài)法主要特點(diǎn)為：在測(cè)試過程中，被測(cè)樣品的溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化， 直接測(cè)得導(dǎo)熱系數(shù)；非穩(wěn)態(tài)法為測(cè)量過程中樣品溫度場(chǎng)隨時(shí)間變化，直接測(cè)得熱擴(kuò)散率。 1熱物性

3、的影響因素(1)溫度高碳鋼的比熱容在溫度750C,比容的下將 有所緩慢。除淬火組織外，常溫到1000c之間，高碳鋼的導(dǎo)熱和導(dǎo)溫系數(shù)明顯下降，降幅達(dá) 50% 左右。在750c之前，導(dǎo)熱系數(shù)下降很快，此后下降速度有所減緩，對(duì)于淬火組織在100c 出現(xiàn)一個(gè)極小值，在250c出現(xiàn)一個(gè)極大值。除淬火組織，高碳鋼的導(dǎo)溫系數(shù)在 750c出現(xiàn)一個(gè)極小值，常溫到 750c之間，導(dǎo)溫 系數(shù)從0.11左右下降到0.02.之后，導(dǎo)溫系數(shù)開始上升。淬火組織在 100c出現(xiàn)一個(gè)極小 值，在250c出現(xiàn)一個(gè)極大值。成分隨著碳含量的增加，高碳鋼的比熱容增大，導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)均減小，其他元素的 影響有待進(jìn)一步研究。組織對(duì)于不

4、同組織，其熱物性差別很大，隨著顯微組織中穩(wěn)定性的提高，比熱容逐漸下降， 而導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)則逐漸上升，對(duì)于平衡程度較低的組織，其內(nèi)部組織的畸變能較大， 所以其吸熱能力降低，即比熱容下降；然而，由于其內(nèi)部畸變程度較大，所以其吸熱能力 下降；然而，由于其內(nèi)部的晶格畸變程度較大，所以其吸熱能力降低，即比熱容下降。然 而由于內(nèi)部品格畸變程度較高，其內(nèi)部的電子聲子等自由程度降低，造成導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫 系數(shù)下降。導(dǎo)熱系數(shù)符合隨著組織穩(wěn)定性的提高，導(dǎo)熱系數(shù)增加，比熱容減小。晶粒越大， 導(dǎo)熱系數(shù)越大，比熱容越大。2熱物性的測(cè)量方法(1)熱膨脹系數(shù)的測(cè)量熱膨脹系數(shù)是表征物體熱膨脹特性的物理參數(shù)，是由原子熱振動(dòng)引

5、起的。它的大小表 示該物質(zhì)由溫度變化引起本身長(zhǎng)度或體積變化的能力。由于高強(qiáng)度鋼板的熱成形是一個(gè)復(fù) 雜的過程，成形過程中，不僅有外力參入，而且由于構(gòu)成板料的各相組織熱膨脹系數(shù)不同， 隨著溫度變化極易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響成形極限和精度。所以考慮熱成形過程中鋼板材料各 相熱膨脹系數(shù)的影響，對(duì)應(yīng)用數(shù)值模擬研究熱沖壓板料成形和內(nèi)部變化機(jī)理有重要的價(jià)值。 通常使用線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)來定量表征材料的熱脹冷縮特性。線膨脹是材料在受熱 膨脹時(shí)，在一維方向上的伸長(zhǎng)，在一定溫度范圍內(nèi)，材料的長(zhǎng)度一般隨溫度的升高而增加。 比熱容的測(cè)量比熱容簡(jiǎn)稱為比熱，用來表示單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。在恒定壓強(qiáng)下，物質(zhì)溫度升高 1C所需

6、吸收的熱量與其質(zhì)量的比值，為該物質(zhì)的“定壓比熱容”，用符號(hào)Cp表示，其國際制單位為J/(kg. C)。由于固體在沒有物態(tài)變化的情況下，外界供給的熱量幾乎全部用來改變溫度，其本身體積變化很小，因此固體的定壓比熱容和定容比熱容的差別不大，因 此不需加以區(qū)別。一般采用德國耐馳公司生產(chǎn)的高溫型差示掃描量熱計(jì)DSC(Differential Scanning Calorimetry) ,通過間接法進(jìn)行各相試樣的比熱測(cè)試。(3)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)是指物質(zhì)厚度為1m通過單位面積1m2,且兩壁表面間的溫差為1C時(shí)，單 位時(shí)間(小時(shí))內(nèi)通過的傳熱量，單位是 W/(m. C)o導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率尸熱擴(kuò)散系數(shù)X密度

7、 x比熱容。熱擴(kuò)散系數(shù)(thermal diffusion coefficient) ,又稱為導(dǎo)溫系數(shù)，表征物體 熱量擴(kuò)散能力的一種物性參數(shù)，用符號(hào)a表示，國際標(biāo)準(zhǔn)單位為nVs ,是材料傳播溫度變化能力大小的指標(biāo)，具值越大，則材料中溫度變化傳播的越快。熱導(dǎo)率的方法可以分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩類。穩(wěn)態(tài)法一般用來測(cè)量熱導(dǎo)率較低的材 料，非穩(wěn)態(tài)法的適用范圍比較廣泛。閃光法 (Flash Method)就是目前最為常用的非穩(wěn)態(tài)法 之一。這種方法所需要的試樣較小(試樣直徑大約6mm厚度在13mme圍)、試樣達(dá)到實(shí)驗(yàn) 溫度后，從閃光到求解熱擴(kuò)散系數(shù)所需的數(shù)據(jù)只需要幾秒到幾分鐘時(shí)間，所以測(cè)試時(shí)間較 短，而且可

8、在溫度903000K范圍進(jìn)行試樣測(cè)試，測(cè)試的材料包括陶瓷、晶體、半導(dǎo)體、 金屬等諸多類型，所以目前被大量和廣泛地應(yīng)用于各種材料熱擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定。L2=：Cd =1.388 ： CdpP： 2t1/2其中t 1/2為在激光脈沖照射下，樣品背面溫度達(dá)到最大溫度一半值時(shí)的時(shí)間。L為樣品厚度；p為密度，Cp為比熱。(4)彈性模量和泊松比彈性模量映射原子間的結(jié)合力，是描述材料在彈性變形范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的一種 參數(shù)。根據(jù)測(cè)量時(shí)應(yīng)變速率不同，將測(cè)量方法分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩種：應(yīng)變速率趨近于零時(shí)的測(cè)試方法為靜態(tài)法，測(cè)量過程近于等溫過程，所得彈性常數(shù)為等溫常數(shù)或靜態(tài)常數(shù)， 動(dòng)態(tài)法的應(yīng)變速率趨近無窮大，測(cè)量過

9、程近于絕熱過程，所得彈性常數(shù)稱為絕熱常數(shù)或動(dòng) 態(tài)常數(shù)。絕熱彈性模量(由聲共振法測(cè)試)是動(dòng)態(tài)楊氏模量與動(dòng)態(tài)剪切模量(剛性模量)的統(tǒng) 稱，是由材料成分決定的結(jié)構(gòu)不敏感參數(shù)，通常情況下只與材料的化學(xué)成分相關(guān)，與溫度 相關(guān)，與組織變化無關(guān)，與熱處理狀態(tài)無關(guān)，在材料發(fā)生熱彈性馬氏體相變等情況時(shí)，它 是結(jié)構(gòu)敏感的，此時(shí)結(jié)構(gòu)變化也會(huì)導(dǎo)致彈性模量的變化，一般情況下其值隨溫度的升高而 降低。泊松比表達(dá)不同方向上的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，根據(jù)動(dòng)態(tài)楊氏模量與動(dòng)態(tài)剪切模量的值 來確定。一般采用動(dòng)態(tài)法測(cè)試鋼的彈性模量，根據(jù)加熱溫度將試樣分兩種情況進(jìn)行測(cè)試分 析：中低溫時(shí)，組織為體心立方品格結(jié)構(gòu)(馬氏體、貝氏體、鐵素體或珠光體組

10、織)；高溫 時(shí)，組織為面心立方品格結(jié)構(gòu)(奧氏體組織)。3南鋼材料熱物性的測(cè)量結(jié)合實(shí)際情況我們分別對(duì)南鋼 E36N E36-T、NM30-1 P20H和NM40cs采用JmatPro 軟件分別對(duì)五種不同種類鋼的密度、延伸系數(shù)、傳熱系數(shù)、楊氏模量和比熱容等參數(shù)進(jìn)行 擬合，具體的擬合結(jié)果如下所示。密度比容與密度在數(shù)值上成倒數(shù)關(guān)系，單位質(zhì)量的物質(zhì)所占用的容積稱為比容，單位容積 (體積)的物質(zhì)質(zhì)量稱之為密度，兩者知其一，可求另一個(gè)的數(shù)值。算出含碳量在02%1問的鋼在室溫下各種組織的密度。對(duì)于室溫下各組織的密度如下：奧氏體密度 Pa=1/(0.1212+ 0.0033x0.23) = 8.1995 (g/

11、cm3)鐵素體密度 Pf =1/0.1271=7.8678 (g/cm 3)珠光體密度 Pp =1/(0.1271+ 0.0005 X 0.23) = 7.8607 (g/cm 3)貝氏體密度 Pb = 1 /(0.1271 + 0.0015 X 0.23) = 7.8465 (g/cm3)馬氏體密度 Pm=1/(0.1271+ 0.0025 X 0.23) = 7.8324 (g/cm 3)對(duì)于混合相的組織，具混合相密度為各相密度和百分比的乘積之和，因此采用 JmatPro對(duì)試樣的熱物性的模擬結(jié)果如圖 2所示，從圖中可以看出，隨著溫度的增加， 試樣的密度降低，但在在700800C之間隨著溫度

12、增加試樣的密度增加，這主要是由于在7008001c區(qū)間發(fā)生體心立方的 a -Fe轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)的丫 -Fe完全轉(zhuǎn)變。在 14001500區(qū)間隨著溫度增加，試樣的密度急劇增加，主要是由于在這一溫度區(qū)間發(fā) 生面心立方的y -Fe向體心立方的6-Fe轉(zhuǎn)變。合金含量越高，這兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)間的特 征越明顯，通過擬合可以看出，在 35658oC和8001400c五種鋼的密度隨溫度變化呈 現(xiàn)線性變化規(guī)律，而在6588000c和14001500c兩個(gè)晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變區(qū)，船板(E36N和 E36-T)和耐磨鋼(NM400隨溫度的變化呈現(xiàn)二元函數(shù)關(guān)系，而工具鋼(NM30-1和P20H 呈現(xiàn)線性關(guān)系。對(duì)比得出工具鋼隨溫

13、度的變化密度的變化比較明顯。鋼種擬合結(jié)果鋼種J m neDaJ)w)mcf-arvrsnADTemperature( oC)E36-T7.87.67.47.27.06.8T(oC)12001400160018000060080010001200140016001800Temperature( oC)nm30-1)T(oC)-200020040060080010001200140016001800E36NE36T丫=-3.376 X10-4t+7.839 (35Y=2.557X10 -6t 2-3.7 X 10 -3t+8.941丫=-5.394X10-4t+8.066 (803Y=-7.91

14、x10-3t+18.936 (1471Y=-8.203 X10-4t+8.212 (1515P20HoC TW658 oC)Y=-3.453 X 10-4t+7.845 (35oC T0700 oC)(658 oC TW803 oC) Y=2.859X 10-6t2-4.18 X 10-3t+9.134 (700 oC T0824 oC)oC TW 1471 oC)oC T0 1515 oC)oC TW 1600oC)Y=-5.40 X10-4t+8.076 (824 oC T0 1483 oC)Y=-6.64 X10-3t+17.07 (1483C T 1492 oC)Y=-8.109 X

15、10-4t+8.207 (1492 oC T0 1600 oC)NM30-1Y=-3.487 X 10-4t+7.825 (35oC T710 oC)Y= 1.17 X10-3t+6.729 (710oC T771 oC)Y= - 5.262 X 10 -4t+8.022 (771 oC T 1420 o C)Y= - 5.31 X10-3t+14.919(1420 oC T 1491 oC)Y= - 8.073 X 10-4t+8.175 (1491 oC T 1600 oC)Y=-3.462 X 10 -4t+7.823 (35o C T0 700 oC)Y = 9.627 X 10 -4

16、t+6.876 (700o C T 771 o C)擬合Y = - 5.262 X 10 -41+8.024 (771oC T 1424 o C)結(jié)果Y = - 5.23 X 10 -3t+14.8027 (1424 oC T 1490 o C)Y = - 8.078 X 10-4t+8.18 (1490oC T 1600 oC)鋼種NM400Y =-3.546 X 10 -4t+7.853 (35o C T 694 oC)Y=4.154X10-6t2-6.12 X10-3t+9.86 (694 oC T810 oC) 擬合Y = - 5.354 X 10-4t+8.069 (810 oC T

17、 1470 oC) 結(jié)果Y = - 6.93 X 10 -3t+17.483(1470 o C T 1509 o C)Y = - 8.12 X10-4t+8.211 (1509oC T 1600 oC)(2).延伸系數(shù)熱膨脹系數(shù)是表征物體熱膨脹特性的物理參數(shù) ，是由原子熱振動(dòng)引起的。它的大小表 示該物質(zhì)由溫度變化引起本身長(zhǎng)度或體積變化的能力。由于高強(qiáng)度鋼板的熱成形是一個(gè)復(fù) 雜的過程，成形過程中，不僅有外力參入，而且由于構(gòu)成板料的各相組織熱膨脹系數(shù)不同， 隨著溫度變化極易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響成形極限和精度。所以考慮熱成形過程中硼鋼材料各 相熱膨脹系數(shù)的影響，對(duì)應(yīng)用數(shù)值模擬研究熱沖壓板料成形和內(nèi)部變化

18、機(jī)理有重要的價(jià)值。 通常使用線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)來定量表征材料的熱脹冷縮特性。線膨脹是材料在受熱 膨脹時(shí)，在一維方向上的伸長(zhǎng)，在一定溫度范圍內(nèi)，材料的長(zhǎng)度一般隨溫度的升高而增加。 從測(cè)試技術(shù)來說，測(cè)體膨脹系數(shù)較為復(fù)雜，在討論材料的熱膨脹系數(shù)時(shí)，常常采用線膨脹系 數(shù)。所以，本節(jié)將測(cè)試試樣的線膨脹系數(shù)，在本節(jié)中出現(xiàn)的膨脹量和熱膨脹系數(shù)分別指線膨 脹量和線熱膨脹系數(shù)。在某一溫度區(qū)間內(nèi)，當(dāng)溫度的變化量為A T時(shí),長(zhǎng)度為l o的試樣受熱后的長(zhǎng)度變化量 用Al表示。通常，定義試樣溫度升高時(shí)，沿某一方向上單位溫度變化時(shí)的長(zhǎng)度增量 (Al/ AT)與0C(由于溫度變化不大時(shí)長(zhǎng)度增量非常小，實(shí)驗(yàn)中取室溫)時(shí)同

19、方向上的長(zhǎng)度之比， 叫做固體的平均線熱膨脹系數(shù)單位為1/ C,公式是中國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)113定義的線膨脹系數(shù),表示材料在溫度t時(shí)的瞬時(shí)線膨脹系數(shù)為了用于硼鋼板熱成形的數(shù)值模擬分析，將式(2-10)改寫成公式(2-11)形式，當(dāng)時(shí)間i j時(shí)，則a即為第i時(shí)刻的熱膨脹系數(shù)。1 dL-tLt dTJ)M1 eoc nHfenanRe eaarevA020040060080010001200140016001800Temperature( oC)0864208642032222211111J)16eoc npsnanRe eaarevA020040060080010001200140016001800T

20、emperature( oC)K 6odf n prrTeoc nFsnaDxe0864208642322222111110020040060080010001200140016001800Temperature( oC)3028262422201816141210020040060080010001200140016001800T(oC)WORD格式可編輯aT為t時(shí)亥ij的線性膨脹系數(shù)，Lt是T時(shí)亥ij的長(zhǎng)度J(lj -li),占二-li xAT li x (Tj -T )a為第i時(shí)刻的熱膨脹系數(shù)，即溫度為T時(shí)的熱膨脹系數(shù)，li和T分別為第i時(shí)亥的 試樣長(zhǎng)度和溫度，lj和Tj分別為第j時(shí)刻的

21、試樣長(zhǎng)度和溫度.從圖可以看出，五種鋼延伸系數(shù)隨溫度變化基本相同，隨著溫度升高，試樣的延伸系數(shù)增加，當(dāng)溫度升高至 700C,實(shí)驗(yàn)的延伸系數(shù)隨溫度的增加而減小，這是由于發(fā)生體心 立方a-鐵素體向面心立方奧氏體轉(zhuǎn)變的過程，致使試樣的致密度增加，延伸系數(shù)減小，當(dāng) 溫度增加至820 0c左右，試樣完成奧氏體轉(zhuǎn)變，試樣的延伸系數(shù)隨溫度的增加呈現(xiàn)增加趨 勢(shì)，當(dāng)溫度增加至1480oC附近，試樣發(fā)生面心立方奧氏體向體心立方6鐵素體轉(zhuǎn)變，試樣 的致密度減小，延伸系數(shù)急劇增加，丫鐵素體轉(zhuǎn)變完成后，試樣的延伸系數(shù)將緩慢增加。3028262422201816141210專業(yè)知識(shí)分享WORD格式可編輯鋼種E36NE36T

22、Y=3.73 X10-3t+12.48 (30 oC T 653oC)Y=3.71 X 10-3t+12.48 (30 oC T 653oC)擬合Y=-1.615 X 10-4t 2+0.216t-57.687(653oC T 807oC)Y=-1.81 X 10-412+0.246t-69.298(653o C T 807oC)Y=-7.346 X 10-6t 2+0.026 X 10-2t-5.339(807 oC T 1468oCY=-8.366 X10-6t 2+0.029 X 10-2t-7.205(807 oC T 1472oC)結(jié)果Y=0.179t-244.194 (1470 o

23、C T 1514 oC)Y=0.0109t+10.967 (1514 oC T 1600 oC)Y=0.247t-348.923 (1472oC T 1514 oC)Y=0.0106t+11.285 (1514 oC T 1600 oC鋼種P20HY=3.83 X10-3t+12.371 (30 oC T 710oC)Y=-0.0835t+75.256(710 oC T 768oC)NM30-1Y=3.97 X10-3t+12.387 (30oC T 711oC)Y=-0.0805t+72.798 (711oC T 763oC)擬合 Y=-7.615 X10-6t 2+0.026 X 104-

24、4.303(807 oC T0 1421oCY=8.982 X 10-913-3.74 X 10-5t 20+5.848 X 10-2t-15.727(711 oC T結(jié)果 Y=0.224t-307.626 (1472 oC T 1489 oC)1426oC)鋼種Y=0.0106t+11.407 (1489oC T 1600 o)Y=0.2385t-328.451(1470 oC T 1483 oC)Y=0.0105t+11.685 (1516 oC T 1600oC)NM400Y=3.546X10-4t+7.853 (35 oC T 694oC)Y=-2.115 X10-6t 3+4.65

25、X10-3t2-3.431 X 10-3t+862.868(694oT810C)擬合Y= 7.36 X10-7t 3-3.317 X 10-5t2+5.594 X 10-2t-16.412(810 結(jié)果T 1471 oC)Y=0.252t-354.71(1470 oC T 1516 oC)Y=0.0105t+11.518 (1516oC T 1600 oC)(3)傳熱系數(shù)鑄坯液相區(qū)的鋼液存在強(qiáng)制對(duì)流運(yùn)動(dòng)，加快了鋼水過熱度的消除，所以對(duì)液相區(qū)經(jīng)常采用等效導(dǎo)熱系數(shù)，其值比靜止鋼液導(dǎo)熱系數(shù)放大了37倍。對(duì)于固液兩相區(qū)，由于樹枝品的影響削弱了鋼水的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，所以兩相區(qū)的等效導(dǎo)熱系數(shù) keff應(yīng)介于液體

26、和固體之 間。介于固相和液相之間，采用關(guān)系keff(t) =1-(n-1)(1- fs)2xks(t)式中n代表有效導(dǎo)熱方法倍數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化如圖所示。從圖可以看出，低溫區(qū)域(t800 oC )隨著溫度的升高導(dǎo)熱系數(shù)逐漸升高， 溫度越高變化越大。60555t)454053305255504540305200-0020046008001000Temperature( oC)002004O6000800200240006008O00002004006008-200020040060080010001200140016001800T(oC)55504540533t)52-2000200400

27、60080010001200140016001800T(oC)專業(yè)知識(shí)分享鋼種E36NE36T擬合Y=-0.042t+59.75 (30o C T 815oC)Y=-0.039t+58.643 (30oC T 815oC)結(jié)果Y=0.012t+16.74(815 oC T 1479oC)Y=0.012t+16.81(815 oC T 1479oC)鋼種P20HNM30-1擬合Y=-0.037t+56.67 (30 o C T 721oC)Y=-0.042t+59.75 (30 o C T 712oC)結(jié)果Y=-0.102t+103.834 (721 oC T 773oC)Y=0.114t+11

28、2.198(712 oC T 767oC)Y=0.012t+16.845(773 oC T 1479oC)Y=0.012t+16.808 (767 oC T 1479oC)鋼種NM400Y=-0.044t+61.187 (30 oC T 814oC)擬合Y=0.012+16.81(814 oC T 1479oC)結(jié)果cua nocla楊氏模量隨著溫度的升高，試樣的楊氏模量減小，當(dāng)溫度升高到15000c付近，試樣的楊氏模量急劇減小至接近0o鑄坯在鋼水靜壓力和溫度梯度作用下，會(huì)發(fā)生彈性和塑性變形；外載 荷首先受到彈性應(yīng)力的抵抗，然后才使鋼進(jìn)入塑性狀態(tài)。因此，表征彈性變形和應(yīng)力關(guān)系 的彈性模量（楊氏

29、模量）是鋼的重要力學(xué)參數(shù).鋼的彈性模量對(duì)溫度和應(yīng)變率都相當(dāng)敏感， 鋼溫度每升高100oC,彈性模量下降3% 5%，這正是鋼在高溫下容易進(jìn)入塑性狀態(tài)的原因。 另外，凝固初期的鑄態(tài)金屬組織存在一個(gè)零強(qiáng)度溫度，當(dāng)溫度降低到零強(qiáng)度溫度以下時(shí) 鑄坯才表現(xiàn)出一定的強(qiáng)度.因此，零強(qiáng)度溫度以上的兩相區(qū)以及液相區(qū)的彈性模量為零 . 然而在具體的計(jì)算過程中，彈性模量不能取精確的零值,否則將會(huì)出現(xiàn)奇異性，模擬就N63E-200020040060080010001200140016001800T(oC)Q0Q0i05 0 5 0 52 2 11Gvspudo msocuoY-200020040060080010001

30、200140016001800Temperatur( oC)15010050J)P GVSHruao mscrcuoY-2000200400600800100012001400160018001501005 )apG(Ksuludu msocu?2500Temperature( OC)E36T-200020040060080010001200140016001800T(oC)Q0。0505 0 5 0 52 2 11JaH uao msgnuoY250a PGTSHT.ua O m anu OYE36N鋼種擬合結(jié)果Y=-0.103t+210.095(751 oC T 1481oC)Y=0.10

31、3t+208.725(787 oC T 1481oC)鋼種P20HNM30-1Y=-9.784 X 10-5t2-0.0311t+211.831 (30oC T751oC) Y=-9.404 X 10-5t 2-0.0338t+212.141 (30oC T 778oC)擬合Y=-8.489 X 10-5t 2-0.0402t+214.838(30 oC T751oC) Y=-9.284 X 10-5t 2-0.0327t+212.957 (30 oC T 751oC)結(jié)果Y=-0.0995t+207.58 (751oC T 1481oC)Y=-0.0995t+207.48(751 o C T

32、 1481oC)鋼種NM400擬合 Y=-9.653 X 10-5t2-0.0319t+212.118(30 oC T 705oC)結(jié)果 Y=-0.102t+208.704(705C T 1481oC)(5)泊松比泊松比是垂直于加載方向的線應(yīng)變與平行加載方向線應(yīng)變之比，表征材料拉伸或壓縮變形與剪切變形的關(guān)系，同彈性模量一樣，是材料力學(xué)行為最基本的參數(shù)。隨著溫度的 增加，試樣的泊松比增加，在a-鐵素體向面心立方奧氏體轉(zhuǎn)變的過程，試樣的泊松比迅速 增加，在單相奧氏體區(qū)，試樣的泊松比線性增加，面心立方奧氏體向體心立方6鐵素體轉(zhuǎn) 變?cè)诹銖?qiáng)度溫度以上的兩相區(qū)以及液相區(qū)，一般認(rèn)為材料接近于不可壓縮，可知泊

33、松比趨近于0.5.,并且在ZSTZ上一直保持為該值。0.50E36-T0200400600800100012001400160018000.25-200T(oC)-2000200400600800100012001400160018000.500.25Temperature( oC)s nOSOTQH110.2516001800-200020040060080010001200140016001800Temperature( oC)0.505 O3 3 O O O O45鋼種0 a r s n 00.500.450.400.350.300.25-200020040060080010001200

34、140016001800T(oC)E36NE36TY=3.923 X 10-51+0.288 (30 o C T 641 oC)擬合Y=3.937 X 10-51+0.288 (30 oC T 621oC)Y=8.551 X 10-7t2-1.12 X 10-3t+0.687 (641 oC T 815oC)結(jié)果 Y=5.644 X 10-712-6.882 X 10-41+5.664 (621 oC T 803oC)Y=5.908 X 10-5t+0.292(815 o C T 1475oC)NM30-1Y=3.818 X 10-5t+0.286 (30 o C T 722oC)Y=6.76 X 10-3t+4.49 X 10-4 (722 oC T 775oC)Y=5.742 X 10-5t+0.292(775 oC T 1475oC)Y=5.897 X 10-5t+0.292(803 oC T 1475oC)鋼種P20H擬合Y=3.795 X 10-51+0.287 (30