Hvorfor utvider rustfri stålplate seg når den varmes opp?

Plater i rustfritt stålekspandere ved oppvarming, hovedsakelig på grunn av det fysiske fenomenet termisk ekspansjon. De spesifikke årsakene er som følger:

1. Forsterket molekylær bevegelse: Nårrustfri stålplateblir oppvarmet, vil atomene eller molekylene inne i metallet få mer termisk energi, noe som får bevegelsen til å intensivere. I henhold til termodynamikkens prinsipper, øker den gjennomsnittlige kinetiske energien mellom molekyler etter hvert som temperaturen stiger, noe som fører til at interaksjonskraften mellom atomene endres, avstanden mellom atomene øker og det totale volumet av metallet utvides.

2. Lineær termisk ekspansjon: Den termiske utvidelsen av rustfritt stål er en lineær ekspansjonsprosess, det vil si at lengden, arealet og volumet til metallet vil øke med temperaturøkningen. Vanligvis er utvidelsen av metallet langs lengden, og utvidelsesgraden avhenger av metallets termiske ekspansjonskoeffisient.

3. Termisk ekspansjonskoeffisient: Den termiske ekspansjonskoeffisienten til rustfritt stål er en fysisk størrelse som beskriver graden av termisk ekspansjon. Rustfritt stål med forskjellige legeringssammensetninger har litt forskjellige termiske ekspansjonskoeffisienter, men generelt sett er den termiske ekspansjonskoeffisienten til rustfritt stål relativt liten, men den vil fortsatt utvide seg betydelig ved høye temperaturer. Vanligvis er varmeutvidelseskoeffisienten for rustfritt stål rundt 10 × 10^-6 /°C, noe som betyr at for hver 1°C økning vil en 1 meter lang rustfri stålplate øke i lengde med omtrent 10 mikron.

4. Endringer i gitterstruktur: Gitterstrukturen til rustfritt stål utvider seg ved oppvarming. Når temperaturen stiger, blir krystallstrukturen inne i metallet løsere, noe som får det totale volumet til metallet til å utvide seg. Denne ekspansjonen viser seg ved at metallet blir større i utseende, spesielt ved høyere temperaturer, hvor ekspansjonsfenomenet er mer betydelig.

5. Spenning og deformasjon: Når en rustfri stålplate varmes opp, hvis det er en temperaturgradient, kan ekspansjonsgraden på overflaten og innsiden av metallet være forskjellig, noe som kan forårsake spenning inne i den rustfrie stålplaten og kan til og med forårsake bøyning eller deformasjon. Imidlertid, under normale omstendigheter, hvis oppvarmingen er jevn, er ekspansjonen jevn.

Sammendrag: Hovedårsaken til utvidelsen avrustfrie stålplaterved oppvarming er fenomenet termisk ekspansjon. Når temperaturen stiger, øker vibrasjonen av atomene inne i metallet, noe som resulterer i en økning i avstanden mellom atomene og en total volumutvidelse. Denne ekspansjonsgraden påvirkes av materialets termiske ekspansjonskoeffisient og temperaturendringen.