金属热物性参数.docx
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金属热物性参数
金属热物性参数
表1各种金属的热物性值
金属
温度︒C
比热
cal/(g·︒C)
导热系数cal/(cm·s·︒C)
密度ρ(g/cm3)液相线、固相线温度(︒C)
纯铁
25
200
400
769
800
1000
1500
0.107
0.124
0.145
0.358
0.230
0.148
0.180
0.192
0.152
0.120
0.074
0.071
0.070
0.032
ρ=7.88(20︒C)
=7.3(1500︒C)
=7.0(1600︒C)
镇静钢
(C0.08%)
0
200
400
800
1200
0.112
0.124
0.142
0.230
0.158
0.142
0.128
0.107
0.068
0.071
ρ=7.86(15︒C)
软钢
(C0.23%)
0
200
400
800
1200
0.112
0.124
0.142
0.228
0.158
0.124
0.116
0.102
0.062
0.071
ρ=7.86(15︒C)
碳素结构钢(S35C)
25
200
400
800
0.111
0.125
0.134
0.285
0.103
0.095
0.079
0.078
中碳钢
(C0.4%)
0
200
400
800
1200
0.112
0.122
0.140
0.148
0.156
0.124
0.115
0.100
0.059
0.071
ρ=7.85(15︒C)
共析钢
(C0.8%)
0
200
400
800
1200
0.108
0.128
0.144
0.146
0.160
0.119
0.108
0.091
0.058
0.072
ρ=7.85(15︒C)
工具钢
(C1.2%)
0
200
400
800
1200
0.108
0.130
0.142
0.156
0.156
0.103
0.102
0.089
0.057
0.068
ρ=7.83(15︒C)
续表1各种金属的热物性值
金属
温度︒C
比热cal/(g·︒C)
导热系数cal/(cm·s·︒C)
密度ρ(g/cm3)液相线、固相线温度(︒C)
Si2%钢
0
200
400
800
1200
0.120
0.126
0.144
0.326
0.160
0.060
0.072
0.074
0.060
0.070
ρ=7.73(15︒C)
Ts=1488
TL=1497
Cr1%钢
20
200
400
800
1200
0.114
0.124
0.142
0.206
0.146
0.106
0.092
0.062
0.072
ρ=7.84(15︒C)
TS=1420
TL=1520
不锈钢
(AISI420)
20
200
400
800
1200
0.114
0.119
0.146
0.214
0.136
0.053
0.055
0.058
0.064
0.069
ρ=7.7(15︒C)
13.1Cr,0.5Ni
TS=1399
TL=1454
不锈钢
(AISI304)
0
200
400
800
1200
0.118
0.128
0.136
0.154
0.160
0.035
0.043
0.050
0.063
0.076
18~20Cr,8~12Ni
TS=1399
TL=1454
过共晶
灰口铸铁
20
200
400
800
900
(0.128)
(0.134)
(0.140)
(0.168)
(0.173)
0.154
0.124
0.094
0.071
0.053
ρ=7.0(15︒C)
比热相对于
普通铸铁
共晶灰口铸铁
20
200
400
800
1200
0.186
0.141
0.104
0.070
0.036
球墨铸铁
20
200
400
800
1000
0.119
0.101
0.087
0.072
0.051
0.041
ρ=7.1(15︒C)
金属
温度︒C
比热cal/(g·︒C)
导热系数cal/(cm·s·︒C)
密度ρ(g/cm3)液相线、固相线温度(︒C)
白口铸铁
20
200
400
800
1200
0.045
0.051
0.053
0.047
0.048
ρ=7.5~7.8(15︒C)
纯铜
20
200
600
1000
1200
0.092
0.093
0.106
0.115
0.956
0.931
0.874
0.803
ρ=8.92
TS=TL=1083
Cu90%~Al10%
20
200
600
1000
0.105
0.111
0.124
0.136
0.122
0.156
0.233
0.310
TS=1030
TL=1042
Cu70%~Zn30%
20
200
600
900
0.094
0.100
0.113
0.123
0.267
0.349
0.359
0.367
TS=915
TL=955
Cu60%~Zn40%
20
200
600
900
0.092
0.097
0.108
0.116
0.302
0.346
0.361
0.334
TS=900
TL=905
Cu70%~Ni30%
20
200
600
1000
0.093
0.101
0.112
0.123
0.069
0.088
0.130
0.172
TS=1170
TL=1240
Cu60%~Ni40%
20
200
600
1000
1200
0.101
0.105
0.115
0.125
0.130
0.056
0.074
0.113
0.152
0.172
TS=1227
TL=1280
纯铝
20
200
500
660
0.215
0.235
0.268
0.286
0.565
0.570
0.529
0.508
ρs=2.70(15︒C)
TS=TM=660.2
Al-Cu4.5%
20
200
500
0.210
0.229
0.261
0.449
0.449
0.461
TS=502
TL=638
金属
温度︒C
比热cal/(g·︒C)
导热系数cal/(cm·s·︒C)
密度ρ(g/cm3)液相线、固相线温度(︒C)
Al~Mg8%
20
200
400
500
0.218
0.238
0.260
0.271
0.199
0.286
0.382
0.431
TS=540
TL=625
纯镁
20
200
400
650
0.246
0.263
0.288
0.325
0.373
0.362
0.353
0.346
ρs=1.74
TL=TS=651
Mg94.7~Zn4.6
~Zr0.7
(相当于MC6)
20
200
400
549
0.242
0.264
0.303
0.341
0.261
0.296
0.319
0.324
TS=549
TL=641
Mg90.2~Al9
~Zn0.6~Mn0.2
(相当于MC2)
20
200
400
468
0.235
0.261
0.291
0.300
0.051
0.056
0.062
0.063
TS=468
TL=616
InconelX(73Ni,15Cr,7Fe,2.5Ti,1Nb)
20
200
600
1000
0.103
0.115
0.133
0.197
0.028
0.035
0.052
0.069
ρs=6.09
TS=1395
TL=1427
耐盐酸镍基合金C
600
1000
1200
0.126
0.153
0.167
0.046
0.070
0.074
TS=1270
TL=1305
表2铸型的热物性计算公式
No
视在物性值计算公式
备注
1
浇注合金:
铸铁
硅砂
干型,呋喃铸型
2
浇注合金:
铸铝
硅砂
干砂,呋喃铸型
3
浇注合金:
铸钢
硅砂
干型
4
浇注合金:
铸钢
硅砂
呋喃铸型
5
硅砂
6
橄榄石砂
7
锆砂
8
铬砂
9
硅砂,干型,呋喃铸型
600︒C以下
0.385<ε<0.494
0.0058 0.03 10 硅砂,干型 λc由No9的公式求得 浇注合金: 铸钢 硅砂,呋喃铸型 浇注合金: 铸钢 11 硅砂,膨润土7%,水分4% =1.52 12 硅砂 =1.73 13 橄榄石砂, 膨润土5.9%,水分3.3% =1.83 14 铬砂 膨润土3.9%,水分2.1% =2.78 15 锆砂, 膨润土3.8%,水分2.1 =2.78 表3流动临界固相率 合金 临界固相率 文献 备考 Al-Si2.4% Si6.2% Al-Si3% 0.66 0.7 80 84 考虑了浓化后决定固相率 Al-Cu5.5% Al-Mg13.8% 85 根据浓度实测值和杠杆 定律算出固相率 Al-Cu4.5% 0.85~0.87 86 用谢依尔公式算出固相率 AC2B Al-Si9%-Cu4% 0.5(金属型) 0.3(砂型) 87 89 用谢依尔公式算出固相率 Fe-C0.65%铜 0.69 80 球墨铸铁 0.75 88 没有说明数据的明确依据 Al-4.5%Cu 0.84(自由凝固) 根据实测,Vc=0.032︒C/s Cu-8%Sn Cu-8%Sn-0.5%Si Cu-8%Sn-2%Fe 0.8 0.75(自由凝固) 0.8 根据固相率与流过细管道的液体量测出,冷速Vc=0.03︒C/s Cu-8%Sn 0.43~0.44 (金属型,型温373︒C) 根据固相率与流过细管道的液体量测出 铸钢 0.65 未说明依据 铸钢,不锈钢 0.70 未说明依据 表4部分砂型热物性数据表 型砂 组成 λ(cal/s.cm.︒C)×102 C(cal/g︒C) ρ(g/cm3) 说明 石 英 砂 石英砂 0.055 0.139 0.126 0.310 1.658 1.700 5~15︒C 900︒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 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 0.181~0.281 1.730 1.634 1.458 1.602 1.678 1.460 0~1300︒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 0.130~0.202 2.830 2.800 0~1100,T↑→α↓ 0~900︒C 铬铁矿砂 铬铁矿砂 0.125~0.293 0.151~0.230 2.600 0~900︒C 水 玻 璃 砂 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 0.243 0.139 钢浇注法 钢浇注法 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 0.161~0.137 0.202~0.18 1.480 1.630 25~550︒C 25~550︒C 石英砂+2%呋喃树脂 0.122 0.23 1.480 铝浇注法,666︒C 石英砂+1.5%呋喃树脂 0.187 0.192 0.242 0.25 0.26 0.26 1.440 .440 1.550 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 0.2620 0.18~0.23 0.26 0.18~0.26 1.630 1.440 钢浇注法,1155︒C 钢浇注法 铬铁矿砂+1%树脂 0.161~0.21 2.900 钢浇注法 铬砂+树脂 铬砂+1%呋喃树脂 0.23~0.262 0.13~0.17 2.880 钢浇注法 常温~1490︒C 树 脂 砂 石英砂+6% 水 玻 璃 0.23 0.23 0.252 0.252 1.450 1.570 1.390 1.610 1.610 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 7.80 7.90 8.20~8.80 灰口铸铁 (中碳,铁素体基体) 可锻铸铁 7.25 7.27 铝合金 铝硅合金 硬铝 ADC10 2.60 2.80 2.71 铸铁 灰口铸铁 (高碳,铁素体基体) 球墨铸铁 8.80 7.10 铜合金 7-3黄铜 6-4黄铜 高强度黄铜 8.50 8.40 8.30 锌合金 ZDC2 6.60 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) 1400~1530 1123~1130 660 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 5~8 1.1~2 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7其它物质的热物性值 物质名 温度(︒C) 比热 导热系数 密度ρ(g/cm3) 粘度μ(Pa.s),其它 cal.g-1.︒C-1 cal.cm-1s-1︒C-1 干燥空气 氮 氢 水 汽缸油 石膏 石棉 混凝土 玻璃纤维 砂岩 杉树条 硅砖 锆砖 镁砖 渣 渣 20 20 20 20 20 20 100 20 20 20 23 500 500 1000 1000~1500 1000~1500 0.24 0.25 3.39 1.0 0.45 0.15~0.2 0.195 0.21 0.16 0.17 0.072 0.23 0.14 0.3 0.263 0.41 6.2×10-5 7.6×10-5 4.2×10-4 1.4×10-3 3.6×10-4 1.45×10-3 4.5×10-4 (2~3)×10-3 9.6×10-5 4.1×10-3 2.6×10-4 3×10-3 6×10-3 (1.4~8.8)×10-3 1.7×10-3 1.2×10-3 ρ=1.0, ρ=0.89,μ=0.8 ρ=0.8~1.5 ρ=0.58 ρ=1.9~2.3 ρ=0.2 ρ=2.2 ρ=0.42 ρ=1.7 ρ=3.7 ρ=2.53 CaO35%--SiO245%--Al2O320% CaO50%--SiO235%--Al2O315% 表8铸型内的传热系数 No. 比热流量q 传热系数h=q/(T1-T2) 备注 时间(s) cal/(cm2.s) cal/(cm2.s.︒C) 1 0 5 10 20 30 36.1 46.0 46.0 29.0 27.0 0.014 0.034 0.031 0.019 0.017 C0.035%钢 T1=TC(铸片) T2=TM(结晶器) 铸造速度=1.08m/min 弯曲型扁板连铸机 2 15 20 30 40 50 60 70 0.035 0.031 0.024 0.019 0.014 0.014 0.018 C0.12~0.16%钢连铸 T1=TC(铸片) T2=TW(冷却水) 铸造速度=0.8m/min 3 0 5 10 15 20 30 22.8 33.7 31.6 24.7 18.6 15.3 0.016 0.022 0.021 0.016 0.012 0.010 同上 铸造速度=2.03m/min 4 0.021 0.085 0.011 0.091 铸铁卧式连铸机 石墨铸型ϕ203mm 同上,ϕ305mm 5 0.04~0.06 0.006~0.01 铝连续铸造 6 240 300 600 1300 1800 0.0075 0.0067 0.0050 0.0035 0.0026 Fe-V2.85% 铜铸型(仅单面) 真空中 7 0 60 120 240 360 600 0.023 0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 碳素钢 表面氧化铸铁铸型 8 1.9~2.2 Al合金,压铸 9 0.03 铝硅合金液体金属 流动时(金属型) 10 0.01~0.02 Al合金,金属型, 低压铸造 11 0.3~0.4 0.04~0.07 Al,金属型铸造 (涂料50~200μm) 12 0.11~0.17 0.004~0.007 铜连续铸造 13 0.2~0.4 0.06 铜合金 (金属型) 14 >0.08 0.056 0.024 0.014 0.014 铸钢/砂型 (难以产生空隙时) 15 300 420 600 1200 1800 0.022 0.014 0.011 0.0084 0.0055 同上 (容易产生空隙时) 表9合金的密度、潜热 合金 ρs(20︒C) (kg/m3) ρs(Ts) (kg/m3) L (kJ/kg) 1%Cr钢 7840 -- 277 1.5%Mn钢 7850 -- 277 2%Si钢 7730 -- 333 奥氏体不锈钢 7700 7000 294 铁素体不锈钢 8000 -- 304 0.08%C钢 7800 7030 0.23%C钢 7860 7030 0.80%C钢 7850 6990 1.20%C钢 7830 6900 白口铸铁 7650 (7000) 灰口铸铁 7100 (6650) Al-4.5%Cu 2980 (2630) -- AlSi7Mg 2680 (2360) -- Cu-30Zn 8390 (7520) -- Mg-3Al-1Zn-5Mn 1850 (1690) 370 Ni-15Cr-7Fe-2.5Ti-Hb -0.9Al-0.7Mn-0.4Si-0.040 6087 (5400) 表10单位换算表 量 SI制 CGS制 工程制,MKH制 密度 kg/m3 g/cm3 kg/m3 1 1000 10-3 1 1 1000 力 N dyn kgf 1 9.80665 105 9.80665×105 1/9.80665 1 压力 Pa dyn/cm2 kgf/cm2 1 0.0980665×106 10 0.980665×106 1.01972×10-6
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