鋼材温度膨張計算機
鋼やその他の金属がどの程度膨張するかを確認温度範囲全体にわたって — 単一の計算ではなく一覧表示ビューです。材料と長さを選択すると、周囲温度から上昇する各使用温度での膨張量が一目でわかるため、膨張ギャップ、長穴、配管ループのサイズを即座に決定できます。
温度範囲全体にわたる膨張
| 使用温度 | ΔT | 膨張量 | 1mあたり | 最終長さ |
|---|
線膨張 ΔL = α L ΔT は常温付近の線膨張係数を使用しています。約300 °Cを超えると係数が上昇するため、高温域の行は参考値として扱ってください。
特定の温度変化に対する単一の数値（任意の単位）が必要ですか？熱膨張計算ツール.
膨張が重要な理由
10 mの炭素鋼部材が20 °Cから60 °Cに加熱されると、約4.8 mm伸びます。この動きを拘束すると、代わりに大きな熱応力が発生します — 完全拘束された鋼の場合、およそ2.4 MPa/°Cです。そのため、橋梁には伸縮継手、配管にはループやベローズ、長尺の外壁レールには長穴が使用されます。
よくある質問
鋼は1mあたり1度あたりどのくらい膨張しますか？
炭素鋼の場合、約0.012 mm/m/°Cです。100 °C上昇すると、1mあたり1.2 mmになります。
拘束された膨張はどのような応力を生み出しますか？
完全拘束された炭素鋼の場合、約2.4 MPa/°Cです（E x α = 200,000 x 12e-6）。したがって、50 °Cの上昇で約120 MPaが発生する可能性があります。
最も膨張が少ない鋼はどれですか？
一般的な合金の中では、フェライト系ステンレス430 (10.4) がオーステナイト系304 (17.3) よりも低いです。真の寸法安定性を求めるなら、1.2のインバー36は別格です。
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Steel Temperature Expansion Calculator
Calculate the thermal expansion or contraction of steel elements due to temperature changes, essential for engineering design and construction applications.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Thermal Expansion Reference
Thermal Expansion Formulas
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Thermal stress: σ = E × α × ΔT
Where:
α = Coefficient of linear thermal expansion
ΔT = Temperature change
E = Young's modulus (≈ 200 GPa for steel)
Thermal Expansion Coefficients for Steel
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Typical Applications |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | General construction, bridges, buildings |
| Mild Steel | 13.0 | Common structural steel, general fabrication |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | Food equipment, kitchen fixtures, chemical tanks |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | Marine applications, chemical processing |
| Structural Steel | 14.0 | Building frames, columns, beams |
| Tool Steel | 12.0 | Cutting tools, dies, industrial machinery |
| Low Expansion Steel | 10.0 | Precision instruments, measuring tools |
Engineering Considerations
- Expansion Joints: In long steel structures, expansion joints should be provided approximately every 30m (100ft) to accommodate thermal movement.
- Clearance Requirements: For steel elements that will experience temperature changes, provide approximately 1.5mm of clearance per meter of length for every 100°C temperature change.
- Thermal Bridging: When different materials connect, their different expansion rates can cause stresses at connection points.
- Pre-heating: For precision fits, components may need to be heated or cooled before installation to achieve the correct dimensions after reaching operating temperature.